BepiColombo auf dem Weg zum Merkur

Die ESA-JAXA-Mission BepiColombo zum Merkur ist am 20. Oktober um 3:45:28 Uhr MESZ an Bord einer Ariane‑5-TrĂ€gerrakete von Europas Raumflughafen Kourou aus zu ihrer spannenden Mission zur Erforschung der Geheimnisse des innersten Planeten unseres Sonnensystems gestartet.

Die um 4:21 Uhr MESZ von der Bahnverfolgungsstation New Norcia an das Raumflugkontrollzentrum der ESA in Darmstadt weiter­geleiteten Signale bestÀtigen, dass der Start erfolgreich verlaufen ist.

BepiColombo ist ein Gemeinschaftsvorhaben der ESA und der japanischen Raumfahrtagentur JAXA. Es ist außerdem Europas erste Mission zum Merkur, dem kleinsten und am wenigsten erforschten Planeten des inneren Sonnensystems, und die erste Mission, fĂŒr die zwei Sonden auf den Weg gebracht werden, die zeitgleich einander ergĂ€nzende Messungen des Planeten und seiner dynamischen Umgebung vornehmen werden.

„Der Start von BepiColombo ist ein riesiger Schritt fĂŒr die ESA und die JAXA, und es steht eine Reihe großer Erfolge bevor“, kommentiert ESA-Generaldirektor Jan Wörner den Start. „Nach dem anspruchsvollen Flug wird diese Mission eine FĂŒlle wissenschaftlicher Daten hervorbringen. Dank der internationalen Zusammenarbeit sowie jahrzehntelanger Anstrengungen und des Know-hows aller am Entwurf und am Bau dieses unglaublichen GerĂ€ts Beteiligten sind wir nun drauf und dran, den Geheimnissen des Planeten Merkur auf den Grund zu gehen.“

„GlĂŒckwunsch zu dem erfolgreichen Start der Ariane‑5 mit unserer gemeinsamen ESA-JAXA-Mission BepiColombo zur Erforschung des Merkur“, sagt JAXA-PrĂ€sident Hiroshi Yamakawa. „Ich möchte meinen Dank fĂŒr den hervorragenden Verlauf des Starts zum Ausdruck bringen. Die JAXA hat hohe Erwartungen, dass die anschließenden detaillierten Untersuchungen der OberflĂ€che und des Inneren des Merkur uns helfen werden, die Umgebung des Planeten und letztlich die UrsprĂŒnge des Sonnensystems und der Erde besser zu verstehen.“

BepiColombo, Bild: ESA

BepiColombo besteht aus zwei Forschungssonden, dem Merkur-Planetenorbiter der ESA (MPO) und dem Merkur-MagnetosphĂ€ren-Orbiter der JAXA (MMO), der auch als „Mio“ bezeichnet wird. Transportiert werden die beiden Orbiter auf ihrer Reise zum Merkur mit dem von der ESA gebauten Merkur-Transfermodul (MTM), das seine Energie aus solarelektrischem Antrieb, aber auch der Schwerkraft der Planeten bezieht. Das MTM wird einmal an der Erde, zweimal an der Venus und sechsmal am Merkur vorbeifliegen, bevor es Ende 2025 seinen endgĂŒltigen Orbit erreichen wird.

„Es liegt ein langer und spannender Weg vor uns, bevor BepiColombo mit der Erfassung von Daten fĂŒr die Wissenschaftskreise beginnen wird“, meint GĂŒnther Hasinger, der ESA-Direktor fĂŒr Wissenschaft, „aber Unterfangen wie die Rosetta-Mission mit ihren bahnbrechenden Entdeckungen zeigen uns noch Jahre nach ihrem Abschluss, dass sich bei komplexen wissenschaftlichen Explorationsmissionen das Warten auf jeden Fall lohnt.“

Die beiden Forschungssonden werden in der Lage sein, einige ihrer Instrumente bereits wĂ€hrend der Flugphase zu betreiben, was einzigartige Gelegenheiten zur Sammlung wissenschaftlich wertvoller Daten in der Umgebung der Venus bietet. DarĂŒber hinaus können mehrere speziell fĂŒr bestimmte Untersuchungen des Merkur konzipierte Instrumente in der NĂ€he der Venus, die im Gegensatz zum Merkur mit seiner freiliegenden OberflĂ€che von einer dichten AtmosphĂ€re umhĂŒllt ist, auf völlig andere Art und Weise eingesetzt werden.

„BepiColombo ist eine der komplexesten interplanetaren Missionen, die wie je in Angriff genommen haben“, sagt der Flugdirektor der ESA fĂŒr BepiColombo, Andrea Accomazzo. „Eine der grĂ¶ĂŸten Herausforderungen ist die gewaltige Schwerkraft der Sonne, wegen der es schwierig ist, ein Raumfahrzeug in eine stabile Umlaufbahn um den Merkur einzubringen. Wir mĂŒssen ununterbrochen bremsen, um einen kontrollierten Fall in Richtung Sonne zu gewĂ€hrleisten. Die Ionentriebwerke liefern den ĂŒber lange ZeitrĂ€ume wĂ€hrend der Flugphase benötigten niedrigen Schub.“

Zu den Herausforderungen gehören auch die extremen Temperatur­unterschiede, denen die Raumfahrzeuge ausgesetzt sein werden und die von -180°C bis ĂŒber 450°C – heißer als ein Pizzaofen – reichen werden. Viele der Mechanismen und Ă€ußeren Beschichtungen der Raumfahrzeuge wurden noch nie unter solchen Bedingungen getestet.

Auch das Gesamtdesign der drei Module zeugt von den rauen Bedingungen, die auf sie zukommen. Die großen SolarzellenflĂŒgel des Transfermoduls mĂŒssen durch Drehungen in den richtigen Winkel gebracht werden, um StrahlenschĂ€den vermeiden, gleichzeitig jedoch genug Energie fĂŒr die Raumfahrzeuge liefern zu können. Dank seines breiten Radiators ist der MPO in der Lage, effizient WĂ€rme von seinen Untersystemen abzuleiten sowie WĂ€rme zu reflektieren und den Planeten in geringerer Höhe als je zuvor zu ĂŒberfliegen. Der achteckige Mio wird sich 15-mal pro Minute um seine eigene Achse drehen, um die WĂ€rme der Sonne gleichmĂ€ĂŸig auf seine SolarzellenflĂŒgel zu verteilen und Überhitzung zu vermeiden.

„Der Start unseres Raumfahrzeugs war ein Moment, den wir herbei­gesehnt haben“, freut sich der Projektleiter der ESA fĂŒr BepiColombo, Ulrich Reininghaus. „Wir haben im Laufe der Jahre zahlreiche Hinder­nisse ĂŒberwunden, und die Teams sind begeistert, dass BepiColombo nun auf dem Weg zum faszinierenden Planeten Merkur ist.“

Einige Monate vor der Ankunft am Merkur wird das Transfermodul abgetrennt, und die beiden Forschungssonden werden – nach wie vor miteinander verbunden – weiterfliegen, bis sie vom Schwerefeld des Merkur erfasst werden. Ihre Flughöhe wird mithilfe der Triebwerke des MPO verĂ€ndert, bis die gewĂŒnschte elliptische polare Umlaufbahn des MMO erreicht ist. Anschließend wird sich der MPO abtrennen und unter Nutzung seiner Triebwerke auf seine eigene Umlaufbahn absteigen.

Die beiden Orbiter werden gemeinsam Messungen vornehmen, die Aufschluss ĂŒber den inneren Aufbau des Planeten, die Beschaffenheit seiner OberflĂ€che und die Entwicklung geologischer Eigenschaften – darunter Eis in den im Schatten liegenden Kratern – sowie die Wechselwirkung zwischen dem Planeten und dem Sonnenwind geben werden.

„Ein einzigartiger Aspekt dieser Mission ist die gleichzeitige Überwachung des Planeten von zwei unterschiedlichen Standorten aus, was wirklich entscheidend zum VerstĂ€ndnis von Prozessen in Verbindung mit den Auswirkungen des Sonnenwinds auf die OberflĂ€che und die magnetische Umgebung des Merkur beitrĂ€gt“, erklĂ€rt der Projektwissenschaftler der ESA fĂŒr BepiColombo, Johannes Benkhoff. „BepiColombo wird auf den EnthĂŒllungen der Messenger-Mission der NASA und den von ihr aufgeworfenen Fragen aufbauen, um zum bislang besten VerstĂ€ndnis der Entwicklung des Merkur und des Sonnensystems beizutragen, was wiederum ausschlaggebend dafĂŒr sein wird, nachvollziehen zu können, wie in exoplanetaren Systemen in großer NĂ€he um ihren Stern kreisende Planeten entstehen und sich entwickeln.“