Kosmická sonda BepiColombo
Organizace | ESA , JAXA |
---|---|
Stavitel |
Airbus DS Německo / Francie Thales Alenia Space Francie / Itálie NEC (modul MMO) |
Program | Horizon 2000+ |
Pole | Studium rtuti |
Typ mise | Orbiter |
Postavení | Na cestě |
Zahájení | 19. října 2018 |
Spouštěč | Ariane 5 - EÚD |
Zahájení operační mise | Duben 2026 |
Identifikátor COSPAR | 2018-080A |
Stránky | sci.esa.int/bepicolombo |
Ujetá vzdálenost | 9 000 000 000 km |
---|
Mše při startu | 4 121 kg |
---|---|
Pohon |
Chemické (MPO) Chemické a elektrické (MTM) |
Δv |
~ 5 km / s (MMT) ~ 1 km / s (MPO) |
Kontrola postoje |
3osá stabilizovaná (MPO) Spinne (MMO) |
Zdroj energie | Solární panely |
Elektrická energie |
14 kW (MTM <0,62 AU) 1565 W (MPO <0,4 AU) 465 W (MMO <0,4 AU) |
satelit z | Rtuť |
---|---|
Periapsis | 400 km |
Apoapsis |
1 500 km (MPO) 11 800 km (MMO) |
Doba |
2,3 hodiny (MPO) 9,2 hodiny (MMO) |
Sklon | 90 ° |
BELA | Laserový výškoměr |
---|---|
MERMAG | Magnetometr |
MERTIS | Spektrometr zobrazující infračervené záření |
MGNS | Spektrometrické neutrony a gama paprsky |
MIXY | Rentgenový zobrazovací spektrometr |
Phebus | Daleko a extrémní ultrafialový spektrometr |
SERENA | Hmotnostní spektrometr a analyzátor částic |
SIMBIO-SYS | Zobrazovací spektrometr |
MERMAG-M / MGF | Magnetometr |
MPPE | Energetické částice |
PWI | Plazmové vlny |
MSASI | Viditelný světelný spektrometr |
BepiColombo je mise k prozkoumání planety Merkur , zahájená 19. října 2018. Vyvíjí ji Evropská kosmická agentura ve spolupráci s Japonskou agenturou pro průzkum letectví (JAXA). Dva orbitery, které tvoří misi, musí být umístěny na oběžnou dráhu kolem Merkuru v prosinci 2025. Orbiter MPO vyvinutý společností ESA nese 11 přístrojů a musí studovat vnitřek a povrch planety Merkur a také její exosféru . Orbiter MMO vyvinutý japonskou vesmírnou agenturou JAXA obsahuje 5 vědeckých přístrojů a jeho cílem je studovat magnetické pole , exosféru i vlny a částice v bezprostředním prostředí planety. Třetí modul, Mercury Transfer Module neboli MTM , jehož hlavním dodavatelem je ESA , se stará o pohon modulů MPO a MMO na oběžnou dráhu Merkuru.
Vyslání mise na Merkur představuje velké technické potíže. Kvůli blízkosti Slunce je vesmírná sonda vystavena teplotám v rozmezí od -180 do +450 ° C, které k její ochraně vyžadují použití různých zařízení ( tepelný štít ). Aby navíc mohla BepiColombo obíhat kolem Merkuru, musí výrazně snížit svoji rychlost : k dosažení tohoto cíle využívá kosmická sonda iontový pohon , jediný schopný dosáhnout takového zpomalení bez uložení příliš velkého množství hnacího plynu . Sleduje také složitou trajektorii s trváním 7,2 roku, během níž letí 7krát nad planetami Venuše a Merkur, jejichž gravitace pomáhá doplňovat činnosti pohonu.
Před BepiColombo provedla hloubkovou studii pouze malá americká vesmírná sonda Messenger , která byla v roce 2011 uvedena na oběžnou dráhu kolem Merkuru. Předcházel tomu pouze Mariner 10, který v letech 1974-75 dokázal provést pouze tři přelety. Merkur proto zůstává málo známou planetou, zatímco jeho blízkost ke Slunci z něj činí důležitý vědecký cíl pro pochopení geneze sluneční soustavy . Evropská kosmická agentura se rozhodla vyvinout BepiColombo v roce 2000 jako součást svého programu Horizon 2000+ . Volba se týká sondy pro těžký vesmír (4 100 kg), která poprvé z provozního hlediska používá elektrický pohon . Primární mise, která musí trvat jeden rok, může být volitelně prodloužena o další rok.
Umístění kosmické lodi na oběžnou dráhu kolem Merkuru , planety nejblíže ke Slunci, vyžaduje, aby bylo možné v přímém letu snížit orbitální rychlost vesmírné sondy o 13 km / s , jakmile unikla zemskému tlaku. Kromě toho je sonda umístěná na oběžné dráze kolem Merkuru vystavena velmi vysokým teplotám, které vyžadují vhodná zařízení a dokonalou kontrolu nad orientací. Vzhledem k těmto technickým obtížím uběhlo několik desetiletí, aniž by byla nějaká sonda umístěna na oběžnou dráhu kolem Merkuru. Pokrok v oblasti kosmické mechaniky v 80. a 90. letech vedl k vývoji balistických a nepřímých trajektorií využívajících gravitační pomoc planet. Ty umožňují umístit sondu na oběžnou dráhu kolem Merkuru pouze s omezeným využitím pohonu. Mariner 10 , vyvinutý NASA, je první vesmírnou sondou, která se přiblížila k Merkuru , nad kterou letěla třikrát v letech 1974 až 1975. Byla zahájena 3. listopadu 1973 ve směru Venuše a jako první použila gravitační pomoc planety (Venuše) k dosažení Merkuru, který se původně neplánoval přeletět. Vybaven kamerou, magnetometrem a několika spektrometry vykazuje Mariner 10 významné, ale slabé magnetické pole a ukazuje vysokou hustotu planety, která se připisuje přítomnosti velkého železného jádra . Mezi nejmocnější pozemské dalekohledy se nepodařilo získat kvalitní snímky povrchu, vzhledem k blízkosti Slunce do zorného pole. Fotografie pořízené programem Mariner 10 mohou mapovat téměř 45% povrchu planety s rozlišením přibližně 1 km a odhalit starověký povrch pokrytý impaktní krátery, které vypadají velmi podobně jako Měsíc.
V polovině 2000s NASA vyvinula první orbiter planety, zvaný Messenger , jako součást svého nízkonákladového programu vesmírných sond , který omezoval palubní vědecké vybavení. Během svého sedmiletého přechodu na planetu uskutečnil Messenger šest blízkých letů vnitřních planet (Země, Venuše dvakrát a Merkuru třikrát), což mu umožnilo omezit hmotnost paliva neseného touto sondou na něco více než 50% jeho celkové hmotnosti. Messenger je umístěn na oběžnou dráhu kolem planety v roce 2011 a začíná operační fázi, která končí v roce 2015 vyčerpáním jeho pohonných hmot . Přestože je vybaven omezeným počtem nástrojů, poskytuje velké množství vědeckých informací. Fotografické pokrytí je dokončeno a odhaluje útvary, které dosud nenalezly vysvětlení; bylo učiněno několik neočekávaných objevů o složení Merkurovy půdy, zatímco měřené magnetické pole potvrzuje přítomnost částečně kapalného jádra. Navzdory vysoké povrchové teplotě je vodní led detekován v polárních oblastech, které jsou trvale ponořeny do stínu, kvůli nedostatečnému naklonění osy otáčení planety vzhledem k její oběžné dráze.
Evropská kosmická agentura pracuje od poloviny let1980, na misích na Merkur s využitím elektrického pohonu , který je účinnější při generování významné delta-V . Na začátku 90. let 20. století tato práce vedla k návrhu orbiteru. Během téhož desetiletí byla navržena lehká mise s názvem Mercury Express v podobě Mars Express , ale známá pod názvem LUGH ( Low-cost Unified Geophysics at Hermes ). Poskytuje start mateřské lodi provádějící přelet nesoucí dvě mini sondy. Ale LUGH nebyl vybrán, protože jeho cíle byly podpořeny misí Messenger, kterou se NASA rozhodla vyvinout současně jako součást svého programu Discovery . Důležitost průzkumu Merkuru byla uznána, když se vědecký výbor Evropské kosmické agentury v roce 1996 rozhodl vybrat další těžké mise svého vědeckého programu Horizon 2000+ : byla zvolena mise na Merkur i LISA , Gaia a Darwin . Podrobná studie této mise provedená v roce 1997 stanoví použití elektrického pohonu a dvou samostatných vozidel: stabilizovaný 3osý orbiter odpovědný za studium povrchu planety a menší rotující orbiter provádějící in situ studii magnetického a elektrická pole i energetické částice. Příspěvek nové mise k Merkuru, zatímco Messenger je ve vývoji, je předmětem zásadní debaty, jejíž závěry jsou jednomyslné. Současné vypuštění dvou evropských orbiterů umožňuje mnohem podrobnější studie. Messenger , vyvinutý jako součást programu Discovery omezujícího rozpočet, má neúplnou sadu nástrojů. Evropská mise by měla umožnit dokončit fotografické pokrytí a topografické průzkumy, které musí Messenger provést .
V září 1999 byla navrhovaná mise na Merkur pokřtěna BepiColombo na počest italského vědce Giuseppe Colomba , známého jako Bepi. Výpočty provedené tímto programem umožnily konstruktérům NASA odpovědným za návrh trajektorie Marinera 10 provést několik přeletů planety Merkur. Programový výbor Evropské kosmické agentury rozhoduje na zasedání, které se bude konat ve dnech 11. a 12. října 2000, o realizaci pěti misí doporučených Vědeckým výborem pro Horizon 2000+ , konkrétně tří misí LISA , Gaia a BepiColombo (zahájení naplánováno na rok 2009) a také dvě flexi mise: evropská účast na misi NASA NGST (která se později stala JWST) a sluneční observatoř Solar Orbiter .
v 1997japonská vesmírná agentura ISAS studuje také vyslání vesmírné sondy na Merkur. Plánovaná mise využívá elektrický pohon i gravitační pomoc k umístění na eliptickou dráhu kolem planety. Jeho cílem je studium polí a částic. Vesmírná sonda musí být vypuštěna dovnitř2005 japonským odpalovačem H-IIA s příjezdem k jeho cíli v 2008. v2000, jsou evropské a japonské projekty sloučeny. Japonci jsou odpovědní za poskytnutí rotačního orbiteru.
Opuštění projektu přistávacího moduluV počátečním scénáři je Mercury Surface Element (MSE) malý přistávací modul, který musí přistát v polárních oblastech (zeměpisná šířka 85 °) nedaleko od terminátoru, aby se snížilo tepelné namáhání, kterému čelí. Stroj o hmotnosti 44 kg o průměru 90 cm je nabitý 7 kg vědeckých přístrojů, včetně kamer pro sestup a povrch, alfa rentgenového spektrometru, magnetometru, seismometru a sady pro hodnocení teploty, tepelné kapacity, hustoty a tvrdost zemské půdy. Některé z těchto přístrojů vyžadují konstrukci zařízení pro průnik země a také mikro-rover „připevněný“ k podvozku, který však lze nasadit několik metrů od něj.
Protože planeta nemá atmosféru, přistání vyžaduje významné použití retro raket s významným dopadem na množství pohonných hmot na palubě; pohonná jednotka musí před vysunutím a spuštěním podvozku chráněného airbagy uvést rychlost klesání na nulu ve výšce 120 m , její rychlost v době nárazu nesmí překročit 30 m / s . Plavidlo je vybaveno baterií poskytující během své sedmidenní mise energii 1,7 kWh .
A konečně, vzhledem k potřebě vyrovnat se s extrémními teplotami na povrchu, omezenému hromadnému rozpočtu, který má mise k dispozici, a navíc celkovým rozpočtovým omezením uloženým Evropské kosmické agentuře v 2003, přeprava přistávacího modulu je opuštěna.
Výběr odpalovacího zařízení a trajektorieZpočátku se uvažuje o dvou způsobech spuštění. První složitý scénář s použitím dvou raket Sojuz z kosmodromu Bajkonur k vypuštění každého orbiteru, jehož jednotková hmotnost pak činí přibližně 1 500 kg . Druhý, nákladný scénář zahrnuje použití jediné rakety Ariane 5 k umístění hmoty odhadované na 2 500–2 800 kg na oběžnou dráhu . Vývoj nové verze Fregatova horního stupně rakety Sojuz, jakož i rozhodnutí postavit odpalovací rampu pro tuto raketu v Kourou - další faktor zisku ve výkonu - vede k přijetí scénáře jediného startu Raketa Sojuz-Fregat z Kourou dovnitř2013, s vložením na oběžnou dráhu Merkuru v 2019.
BebiColombo je původně navržen tak, aby jeho objem zapadl pod kapotáž odpalovače Sojuz a aby jeho hmotnost nepřesahovala 80% toho, co může tato raketa vypustit na vybranou oběžnou dráhu. Ale během vývoje roste hmotnost BebiColombo až k překročení kapacity odpalovacího zařízení a projekt hraničí se zrušením v2008. Vesmírná agentura se přesto rozhodla v projektu pokračovat tím, že se rozhodla pro vypuštění vesmírné sondy mnohem výkonnější raketou Ariane 5 , čímž se náklady zvýšily o 120 milionů eur. Nakonec dovnitřprosince 2009, Výbor pro vědecký program Evropské kosmické agentury schvaluje rekonfiguraci mise a podepisuje 15. září 2011smlouva o spuštění s Arianespace .
Hlavním problémem mise je potřeba provést zásadní změny rychlostních stupňů spotřebovávající pohonné hmoty , aby bylo možné se dostat na oběžnou dráhu kolem Merkuru. K přiblížení ke Slunci je tedy zapotřebí tolik energie, aby se od něj vzdaloval, a je zapotřebí mnoho drah kombinujících různé způsoby pohonu s využitím gravitační pomoci z vnitřních planet. Je-li přijatá trajektorie složitá, je to také způsobeno zvýšením užitečného zatížení (sondy a nástroje), které mechanicky vynutí snížení množství palubního paliva a ve skutečnosti jde o přelet Měsíce, který umožňuje BepiColombo, aby se osvobodil od pozemské přitažlivosti (viz část Tranzit mezi Zemí a Merkurem ). Navíc maximální množství paliva, které Ariane 5 může použít, neumožňuje odeslat sondu přímou trajektorií směrem k Merkuru.
V roce 2007 si ESA vybrala pro realizaci vesmírné sondy (MPO a MTM) společnost Astrium Germany (později se stala Airbus Defence and Space ) společně s Thales Alenia Space Italy. Další studie provedené během vývojové fáze ukazují, že solární panely, jak byly navrženy, nebudou schopny zvládnout tepelný tok, který musí podstoupit, a že jejich povrch musí být značně zvětšen. S přihlédnutím k dalším změnám provedeným v počátečním konceptu se hmotnost vesmírné sondy zvýší na 4 tuny, což vyžaduje start rakety Ariane 5. Cena Evropské vesmírné agentury se pohybuje od 665 do 970 milionů EUR. ESA se však rozhodne v projektu pokračovat. Zahájení bylo plánováno na rok 2014, ale bylo odloženo na srpen 2015 a poté na červenec 2016 po problémech při vývoji elektrických trysek, solárních panelů a antén.
Tepelný a strukturální model MPO dodala společnost Thales Alenia Space Italy (subdodavatel společnosti Astrium Germany) ESTEC v srpnu 2011. Testy začínají v tomto zařízení v září simulacemi expozice vysokým teplotám prováděným v LSS ( Large Space Simulator , velká komora simulující vakuum v prostoru ke studiu odporu plavidla vůči orientační chybě v oblastech blízko Slunce). V prosinci 2011 byl z Japonska do ESTEC dodán strukturální a tepelný model MMO. Měření fyzikálních charakteristik (rozložení hmoty) plně sestavené kosmické sondy začalo v červenci 2012. Montáž protopilotního modelu BepiColombo (model používaný jak pro kvalifikaci, tak pro let) byla dokončena v červenci 2014 v závodě Thales Alenia Space v Turíně . Různé moduly jsou dodávány v létě 2015 do ESTECu, kde se provádějí testy na verzi BepiColombo, která má být uvedena na trh. V listopadu 2016 byl v elektrické řídicí jednotce zjištěn hlavní elektrický problém během přípravy na tepelné zkoušky pohonného modulu MTM. Evropská kosmická agentura musí odložit start na 6 měsíců do října 2016. Nové datum startu posouvá příchod vesmírné sondy zpět na prosinec 2025. Během léta 2017 vesmírná sonda dokončí své testy při založení Evropské vesmírné sondy Agentura ESTEC, které byly provedeny jak v jeho konfiguraci během tranzitu Země-Merkur, tak po oddělení dvou modulů MPO a MMO.
Nakonec se celkové náklady na projekt pro evropské a japonské vesmírné agentury odhadují na 1,65 miliardy eur.
Merkur je nejbližší planeta ke Slunci a nejmenší ve sluneční soustavě . Cestuje ve vzdálenosti od Slunce mezi 0,31 a 0,47 astronomickými jednotkami nebo mezi 46 a 70 miliony kilometrů (jedna astronomická jednotka odpovídá vzdálenosti Země - Slunce). Merkur obíhá kolem Slunce za 87 969 dní , ale v rezonanci 3: 2 se Sluncem trvá jeden den na planetě 58 646 pozemských dní. Sklon Mercury osy otáčení na jeho oběžné rovině je nejslabší v solárním systému, sotva 2 úhlových minut . Merkur je pozemská planeta (na rozdíl od plynových planet), stejně jako Venuše , Země a Mars . Je téměř třikrát menší a téměř dvacetkrát méně hmotný než Země, ale téměř stejně hustý jako on, s povrchovou gravitací téměř stejnou jako gravitace Marsu, který je přesto téměř dvakrát tak hmotný. Jeho pozoruhodná hustota je dána důležitostí jeho kovového jádra , které zabírá více než 40% svého objemu, oproti pouhým 17% pro Zemi. Bez jakékoli skutečné atmosféry je jeho povrch velmi silně kráterovaný a globálně podobný odvrácené straně Měsíce . Blízká absence atmosféry v kombinaci s blízkostí Slunce má za následek povrchové teploty v rozmezí od 90 K ( -183 ° C ) na dně polárních kráterů (kde sluneční paprsky nikdy nedosahují) až do 700 K (+ 427 ° C ).
Messenger , jediná vesmírná mise, která provedla hloubkovou studii Merkuru, umístěním na oběžnou dráhu kolem ní, dosáhla pozoruhodných výsledků i přes skromný rozpočet (asi čtyřikrát nižší než rozpočet BepiColombo), který mu to nedovolil ' nést pouze 47 kg vědeckých přístrojů (BepiColombo: 130 kg ) a ve srovnání s evropskou vesmírnou sondou snížil své způsoby pozorování. Hlavní výsledky poskytnuté vesmírnou sondou NASA jsou:
Vědecké cíle BepiColombo se týkají následujících témat:
Formování a vývoj planetyBepiColombo je spuštěn dne 19. října 2018v 1:45 UTC raketou Ariane 5 ECA. Raketa umístí vesmírnou sondu na heliocentrickou oběžnou dráhu a poskytne jí nadměrnou rychlost asi 3 km / s . O něco méně než třicet minut po střelbě končí výstup a vstřikování oddělením odpalovacího zařízení a MCS (společně tvořené dvěma sondami, MTM a MOSIF ). Automatická sekvence spouští aktivaci malých motorů umožňujících orientaci vesmírné sondy, nasazení solárních panelů modulů MPO a MTM. Nakonec vesmírná sonda otočí své solární panely směrem ke Slunci a poté začne přenášet první data o stavu svého zařízení na Zemi. Během následujících tří měsíců jsou nasazeny a zkontrolovány různé části vybavení: rozmístění antén se středním a vysokým ziskem, pólu podporujícího senzory magnetometru, uvolnění mechanismu umožňujícího směrování iontových motorů. Přístroje modulů MPO a MMO jsou aktivovány a zkontrolovány (pokud jsou v tranzitní konfiguraci) a je testován iontový pohon. Tři malé kamery nainstalované na modulu MTM poskytující černobílý obraz umožňující sledování operací nasazení.
V souladu s japonskou tradicí je modul MMO vyvinutý vesmírnou agenturou JAXA po svém spuštění přejmenován a dostává název MIO.
Tranzit mezi Zemí a MerkuremTranzit mezi Zemí a Merkurem trvá něco málo přes sedm let. K dosažení oběžné dráhy kolem Merkuru musí vesmírná sonda snížit rychlost o 7 km / s . K dosažení tohoto cíle BepiColombo kombinuje působení svých iontových motorů (které poskytují 4 km / s ), gravitační pomoc planet a při příjezdu pohon kapalného paliva modulu MPO. Během této fáze se plánuje provádět určitá pozorování pomocí přístrojů, zejména během dvou přeletů planety Venuše .
Vypuštění umístí kosmickou sondu na oběžnou dráhu, která ji zpočátku vzdaluje od Slunce (1,2 AU nebo 1,2násobek vzdálenosti Země-Slunce) a která představuje nejchladnější fázi cesty k Merkuru.
Nadjezd a gravitační pomoc Země10. dubna 2020, rok a půl po svém spuštění, BepiColombo úspěšně letí nízko nad Zemi. Gravitační asistence tohohle modifikuje orbit to přiblížením ke Slunci Sonda se blíží až 12 700 km od Země. Hned po této pasáži BepiColombo přechází do stínu Země a 34 minut vstupuje do zatmění . Jedná se o choulostivou fázi, protože elektrické napájení sondy zajišťují její baterie. Od uvedení na trh je to poprvé, co solární panely nedostaly sluneční světlo.
Během tohoto letu jsou zapnuty různé přístroje BepiColombo. Díky shromážděným údajům (Země a Měsíc) a na předchozích databázích (modely a další sondy) mohou inženýři a vědci kalibrovat různé přístroje pro měření kolem Merkuru v roce 2026. Kamery MCAM modulu MTM jsou zapnuté a pořizují fotografie Země během přiblížení sondy.
Po této gravitační pomoci je nyní perihelion umístěn na 0,7 AU (blíže ke Slunci než Venuše). Jedná se o horkou fázi přechodu a pokud je kosmická sonda co nejblíže Slunci, musí být iontový pohon omezen, pokud není přerušen, protože solární panely, které dodávají energii potřebnou pro provoz těchto motorů, nemohou podstoupit Teplota nad 190 ° C a její výskyt ve vztahu ke slunečnímu záření musí být odpovídajícím způsobem snížen.
Přelet a gravitační pomoc VenušeVesmírná sonda úspěšně letí nad planetou Venuší dál15. října 2020v 03:58 GMT (05:58 SELČ ). Blíží se až do vzdálenosti 10 720 km . Během tohoto letu kamera MCAM 2 zobrazuje planetu ve vzdálenosti 17 000 km .
Musí znovu letět nad Venuší 11. srpna 2021. Komunikovaný impuls umožňuje jak přivést orbitální rovinu, ve které cirkuluje BepiColombo, na rtuť Merkuru, tak přiblížit perihelion ke Slunci.
Mezi oběžnou dráhou Země a oběžnou dráhou Venuše mohou solární panely napájet pouze jeden iontový motor, který poskytuje tah mezi 90 a 130 milinewtony v závislosti na vzdálenosti od Slunce. Když se trajektorie vesmírné sondy nachází na oběžné dráze Venuše, lze spustit dva iontové motory s tahem mezi 195 a 290 milinewtony.
Přelet a gravitační pomoc MerkuruAphelium oběžné dráhy se pak postupně přibližuje k Venuše šestkrát přeletem nad Merkurem a dlouhodobým používáním iontového pohonu. Na konci všech těchto manévrů obíhá kosmická sonda na oběžné dráze blízké Merkuru rychlostí nižší než tato, která je menší než dva kilometry za sekundu, což jí umožňuje „zajmout“ planetu.
Datováno | událost | |
---|---|---|
20. října 2018 | Obíhající | |
10. dubna 2020 | Nadjezd a gravitační pomoc Země | |
15. října 2020 | Přelet a první gravitační pomoc Venuše | |
11. srpna 2021 | Nadjezd a druhá gravitační pomoc Venuše | |
2. října 2021 | Nadjezd a první gravitační pomoc Merkuru | |
23. června 2022 | Nadjezd a druhá gravitační pomoc Merkuru | |
20. června 2023 | Nadjezd a třetí gravitační pomoc Merkuru | |
5. září 2024 | Nadjezd a čtvrtá gravitační pomoc Merkuru | |
2. prosince 2024 | Nadjezd a pátá gravitační pomoc Merkuru | |
9. ledna 2025 | Přelet a šestá gravitační pomoc Merkuru | |
začátek října 2025 | Uvolnění iontového pohonného modulu (MTM) | |
5. prosince 2025 | Vložení na oběžnou dráhu pomocí chemických pohonných motorů DFO | |
Rychlost (km / s) a vzdálenost (miliony km) ve vztahu k Merkuru z BepiColombo mezi 20. říjnem 2018 (start) a koncem roku 2025 (vložení na oběžnou dráhu kolem planety) během jeho přechodu mezi Zemí a Merkurem. Červené kruhy odpovídají přeletu planety (s gravitační pomocí ). |
Dva měsíce před vložením na oběžnou dráhu kolem Merkuru se modul MTM, který dokončil svůj úkol, odhodil a jsou to tryskové motory s kapalným pohonem modulu MPO, které se používají pro následné vložení na orbitu a operace korekce dráhy. Elektrický pohon omezil rychlost příletu na Merkur, což umožnilo umístit se na oběžnou dráhu kolem jednoho z Lagrangeových bodů L1 / L2 systému Mercury-Sun, aniž by bylo nutné zpomalit, aby se předešlo potřebě provést kritický manévr.
Vesmírný celek (MMO, MPO a MOSIF) se poté umístí do sféry vlivu Merkuru, než ho planeta zachytí na oběžné dráze vysoké asi 674 × 178 000 km , což je technika známá jako „ slabé zachycení hranice stability “.
Tato oběžná dráha se poté postupně snižuje, protože fáze zavádění ( MOI ) začíná pěti ohněmi chemických trysek, aby se snížilo apoastro a nejprve se dosáhlo provozní oběžné dráhy sondy MMO ve vzdálenosti 590 × 11 640 km, která se poté uvolní. Provoz podléhá několika důležitým omezením, včetně:
Krátce nato je modul MOSIF vysunut, což umožňuje sondě MPO provést sérii deseti manévrů a vrátit se na svou pracovní oběžnou dráhu ve vzdálenosti 480 × 1 500 km .
Fáze zavádění (MOI) trvá celkem tři měsíce, k nimž je třeba přidat konečné uvedení do provozu modulu MPO, které trvá přibližně jeden další měsíc.
MMO pokles.
MMO a MPO obíhají kolem Merkuru.
Ke splnění cílů mise byla u kosmických lodí MMO i MPO stanovena doba mise na jeden pozemský rok. Během tohoto období bude planeta Merkur obíhat Slunce čtyřikrát. Volitelně se plánuje prodloužení mise o jeden pozemský rok.
Orbiter MPO je orientován tak, aby jeho přístroje pro dálkový průzkum Země nepřetržitě shromažďovaly informace o povrchu Merkuru. Senzory těchto nástrojů jsou také seskupeny na stejné straně vesmírné sondy, která je trvale namířena směrem k povrchu. Výsledkem je, že 5 ze 6 tváří orbiteru je najednou vystaveno záření ze Slunce. Neexponovanou stranu zabírá radiátor odpovědný za rozptyl tepla generovaného provozem nástrojů a tepla Slunce a Merkuru procházejícího vrstvami tepelné izolace.
O kontrolu BepiColombo ze země se stará několik provozoven. Během fázového přechodu k Merkuru řídí Evropská kosmická agentura operace z řídícího střediska ESOC v Darmstadtu (Německo) pomocí antény vzdálené 35 metrů od Cebrera ve Španělsku ke komunikaci s kosmickou lodí.
Jakmile je vložení na oběžnou dráhu dokončeno, ESOC převezme kontrolu nad modulem MPO, zatímco centrum Sagamihara Japonské vesmírné agentury monitoruje operace modulu MMO pomocí 64bitové satelitní paraboly Usuda o průměru.
Vědecké operace jsou odpovědností založení Evropské vesmírné agentury ESAC ( Villafranca del Castillo , Španělsko). Ten plánuje pozorování se zapojenými vědci a stará se o archivaci a distribuci shromážděných dat.
BepiColombo obsahuje dvě nezávislé vesmírné sondy a dva technické moduly, které jsou nedílnou součástí tranzitu mezi Zemí a Merkurem, ale oddělují se, jakmile je dosaženo jejich cíle:
Čtyři moduly tvoří sadu 3,9 × 3,6 × 6,3 metru s rozpětím křídel 30,4 metrů, když jsou nasazeny solární panely pohonného modulu MTM. BepiColombo má hmotnost 4,121 kg při startu, včetně asi 1400 kg z pohonných látek .
Vlastnosti | MPO modul | Modul MMO | Modul MTM | Modul MOSIF |
---|---|---|---|---|
Role | Studium povrchu a exosféry | Studium magnetosféry | Pohon během přepravy na Merkur | Ochrana MMO a technické rozhraní |
Hmotnost | 1230 kg | 225 kg | 2,645 kg | 145 kg, z toho 20 kg pro vysouvací a rotační zařízení MMO |
Rozměry | 2,4 × 2,2 × 1,7 m | 1,8 × 1,8 × 1,1 m | 3,5 × 3,7 × 2,3 m | 3 × 1,8 m |
Celkový rozsah (nasazené solární panely) |
7,8 m | 1,8 m | 30,4 m | - |
Vědecké nástroje | 11 (85 kg ) | 5 (45 kg ) | - | |
Vyrobená energie | 935–1565 W | 348–450 W | 7–14 kilowattů | |
Energie spotřebovaná nástroji |
110–180 wattů | 90 wattů | - | |
Ergoly | kapalná paliva: 669 kg | - |
xenon 587 kg kapalná paliva 157 kg |
|
Delta-V | ~ 1 km / s | - | ~ 5 km / s | |
Telekomunikace | v pásmu Ka přes nastavitelnou anténu 1 metr |
v pásmu X přes fázovou anténu 0,8 metru |
- | |
Objem vědeckých údajů | 1 550 gigabitů / rok | 100 gigabitů / rok | - |
Merkurový přenosový modul (MTM ) je zodpovědný za pohon jednotky tvořené MMO a MPO ze Země na oběžnou dráhu Merkuru. Bylo upuštěno dva měsíce před odjezdem na oběžnou dráhu. S hmotností 2 645 kg využívá elektrický a chemický pohon. Během dlouhých období elektrického pohonu je satelit stabilizován ve třech osách s nasměrováním vyrovnaným s vektorem tahu motorů. Když pohon není aktivní, je vesmírná sonda stabilizována rotací (točením), aby se omezila spotřeba chemických pohonných látek, která by byla vyžadována pevnou orientací.
Europoslanci ( MTM elektrický pohon systém ) elektrický pohonný systém se skládá ze čtyř T6 iontových motorů mřížky z nichž každý poskytuje 145 millinewtons na tah . Tah lze modulovat změnou elektrického výkonu. To se může pohybovat mezi 2,5 a 4,6 kilowatty, přičemž je zajištěn tah mezi 75 a 145 mN . Odpovídající konkrétní impuls je mezi 3958 a 4,285 sekund. Tyto motory vysouvají xenon uložený ve třech nádržích. Modul má 580 kg xenonu, což poskytuje celkovou delta-V 5400 m / s . Každý motor může být individuálně orientován tak, že vektor tahu prochází nepřetržitě středem hmoty, když jsou pohlcovány hnací látky . Tah může být záměrně mimo střed, aby desaturoval reakční kolo . Normálním provozním režimem je provozování dvou ze čtyř motorů. Dodávané anglickým výrobcem QinetiQ jsou odvozeny od motoru T5 používaného evropskou misí GOCE . Během mise se očekává, že elektrický pohon bude fungovat celkem 880 dní, rozložených do více než 25 fází pohonu, z nichž nejdelší by měla trvat 167 dní. Pohonné fáze jsou přerušeny 30 dní před přeletem každé planety, aby nedošlo ke změně parametrů přeletu, které hrají důležitou roli v přesnosti gravitační pomoci .
Iontové motory musí být napájeny elektrickou energií a musí mít výkon až 11 kW . Modul MTM má dva obrovské solární panely o délce 14 metrů (celkové rozpětí modulu je pak asi 30 m ) a nabízí výkon až 13 kW .
Až do vzdálenosti 0,62 astronomických jednotek od Slunce mohou být solární panely namířeny přímo na Slunce, aniž by utrpěly poškození, ale pod tím se energie slunečního záření stává příliš velkou a zvyšuje teplotu panelů na hodnoty které je degradují. Aby se tomuto nárůstu teploty zabránilo, jsou postupně nakloněny, aby poskytovaly zmenšený povrch obrácený ke slunečnímu toku. Když je energetický požadavek maximální, ve skutečnosti pouze během období špičkového iontu iontových motorů, jsou solární panely poté orientovány tak, aby byly schopné poskytnout potřebnou energii, aniž by však překročily svoji provozní teplotu. Toto omezení na oplátku ukládá velkou plochu solárních panelů, v tomto případě 42 m 2 .
MTM je vybaven třemi monitorovacími kamerami. S rozlišením 1024x1024 pixelů a jednobarevným jsou orientovány tak, aby filmovaly jeden ze dvou solárních panelů (M1) MTM, anténu se středním ziskem (M2) a anténu s vysokým ziskem (M3) orbiteru MPO. MMO Orbiter není u těchto kamer viditelný.
Umožní vám sledovat po odeslání objednávky ze země, že vše proběhlo perfektně. Zvláště potvrdiliříjna 2018rozmístění solárních panelů a dvou antén. Od té doby pravidelně svítí, aby zkontrolovali jejich provoz nebo natáčeli jakékoli úpravy orientace antén. Kamera M3 je nejpoužívanější, protože je zaměřena na anténu s vysokým ziskem, jejíž orientace se pravidelně mění tak, aby směřovala k Zemi.
Tyto fotoaparáty mají také čistě mediální účel, protože umožňují rychlé sdílení obrázků na sociálních sítích , čímž se dostanou k široké veřejnosti .
Konstrukce a palivové nádrže.
Detail trysek kapalného paliva.
Detail trysek kapalného paliva.
MPO ( Mercury Planetary Orbiter ) je stabilizovaná 3osá kosmická sonda , která je umístěna na eliptické polární oběžné dráze (480 × 1 500 km ). Cestuje revolucí kolem planety za 2,3 hodiny. MPO, vyvinutý Evropskou kosmickou agenturou , si klade za cíl studovat planetu. Jeho hmotnost je 1140 kg a nese užitečné zatížení 85 kg .
Solární energii dodávají tři solární panely, které tvoří jediné nastavitelné křídlo o délce 7,5 m na ploše 8 m 2 a produkují průměrný výkon až 1 800 wattů. Aby byla omezena jejich teplota na 215 ° C , jsou panely částečně pokryty reflexními částmi ( OSR ), ale také orientovány tak, aby nepředstavovaly svou tvář kolmo ke slunečním paprskům.
Aby nedošlo k překročení teplotních limitů vyvolaných albedem a infračerveným zářením Merkuru, zajišťuje systém kontroly polohy a oběžné dráhy ( AOCS ) sondy nepřetržité otáčení. Řízení polohy je dosaženo použitím čtyř reakčních kol a dvou nadbytečných sad čtyř raketových motorů s tlakem 10 newtonů, které spotřebovávají hydrazin . Orientace modulu se určuje pomocí 3 hvězdných senzorů , dvou inerciálních jednotek, z nichž každá obsahuje 4 akcelerometry a 4 gyroskopy a dvě sady dvou redundantních jemných solárních senzorů . Opravy trajektorie jsou svěřeny dvěma nadbytečným sadám čtyř raketových motorů s 22 newtony bi propelentního tahu, které spotřebovávají směs hydrazinu a MON-3 .
Telekomunikace jsou poskytovány v pásmu X pomocí řiditelné antény s velkým ziskem o průměru 1 metr, řiditelné antény se středním ziskem a dvou pevných antén s nízkým ziskem.
Orbiter MPO je vystaven zvláště omezujícímu tepelnému režimu. Na své pracovní oběžné dráze modul klesne na méně než 0,3 astronomické jednotky ze Slunce. Kromě toho povrch Merkuru, který orbiter letí každé dvě hodiny, zcela vrací tepelný tok vyzařovaný hvězdou. Sluneční záření je mezi 6 290 W / m 2, když je Merkur na aphelionu své dráhy, a 14 500 W / m 2 na svém perihelionu . Povrch orbiter se zahřívá na teploty vyšší než 400 ° C . Pro řešení tohoto problému je tělo MPO pokryto třemi vrstvami tepelné izolace. Vysoce účinná vnější vrstva (keramická tkanina) vydrží 450 ° C bez degradace . Mezilehlá vrstva je rezistentní na teplotu 250 ° C . Nakonec se na strukturu MPO a části kosmické sondy přímo vystavené slunci připevní vrstva standardního tepelného povlaku. Tyto tři vrstvy jsou od sebe vzdáleny 2 cm distančními vložkami, aby se tlumil dopad mikrometeoritů.
Navzdory vrstvám izolace musí být 300 wattů přicházejícího tepla a 1 200 W generovaných elektronikou a zařízením sondy evakuováno sítí 97 trubek připojených k radiátoru, který odvádí toto vnitřní teplo. Chladič je namontován na čele stroje, který nikdy není vystaven slunci, a proto je vždy orientován na Merkur. Aby mohl chladič hrát svoji roli, když je zasažen tepelným zářením vycházejícím z povrchu planety, je částečně zakryt šikmými lamelami a tepelně oddělen od povrchu radiátoru. Jsou vyrobeny z titanu se stříbrným povlakem a mají zakřivený tvar navržený tak, aby odrážel tok tepla rtuti.
BELA ( BepicolomBo laser altimeter ) je laserový výškoměr, který se používá k vykreslení topografie Merkuru tím, že poskytuje výšku a souřadnice (v referenčním rámci soustředěném na Merkuru) sítě bodů umístěných na povrchu. Tyto informace umožní vytvoření digitálního modelu terénu, který bude použit pro studium geologie, tektoniky a pro odhad stáří povrchu. BELA používá klasickou techniku spočívající v emitování laserového paprsku, který se odráží od povrchu Merkuru a který je analyzován 5 milisekund po jeho vyzařování dalekohledem, který tvoří součást přístroje. Přijatá data jsou optimalizována pro nadmořskou výšku 1 050 km . Laserový paprsek je vyzařován každých 250 metrů na pozemní dráhu . Jedná se o 25 km od sebe na rovníku a mnohem méně ve vyšších zeměpisných šířkách. Na konci mise bude vzdálenost mezi dráhami na zemi menší než 6 km na úrovni rovníku. BELA také poskytuje informace o drsnosti a albedu terénu. Nástroj poskytuje univerzita v Bernu a Institut für Planetenforschung z DLR v Berlíně.
MPO-MAG magnetometrMagnetometr MPO-MAG je součástí sady magnetometrů MERMAG ( Mercury magnetometer ), která zahrnuje také dva magnetometry instalované na palubě orbiteru MMO: MPO-MAG a MMO-MGF. MPO-MAG obsahuje dva digitální magnetometry, které podrobně měří magnetické pole rtuti. Cílem je pochopit původ tohoto pole, jeho vývoj a odvodit z něj vnitřní strukturu planety. Měření se provádějí se vzorkovací frekvencí 128 Hz, kterou lze na povel snížit na 0,5 Hz . Dva magnetometry jsou instalovány na stožáru v různých vzdálenostech od těla orbiteru, aby se určil vliv přítomných elektrických proudů a magnetů. Přístroj byl vyvinut Technickou univerzitou Braunschweig v Německu .
Akcelerometr ISAISA ( Italian Spring Accelerometer ) je trojrozměrný akcelerometr, který měří síly působící na vesmírnou sondu generované radiačním tlakem slunečního záření ve viditelném a infračerveným zářením generovaným Merkurem. Shromážděná data jsou kombinována s těmi, které poskytuje vyhledávač hvězd, kamera a palubní opakovač, aby se určila přesná poloha a orientace MPO vzhledem k Zemi a referenční body na povrchu Merkuru. Akcelerometr hraje důležitou roli v MORE radio experimentu. Přístroj byl vyvinut Institutem astrofyziky a kosmické planetologie v Římě (IAPS).
VÍCE rádiového vědeckého experimentuMORE ( Mercury Orbiter Radio-science Experiment ) je radiovědecký experiment používaný k měření gravitačního pole Merkuru a tím k určení velikosti a fyzického stavu jádra planety. Ty zase pomohou modelovat strukturu Merkuru a testovat gravitační teorie s bezkonkurenční přesností. Mělo by také umožnit měřit stupeň zploštění Slunce a charakterizovat přesnost systému pro určování polohy vesmírné sondy. Tyto cíle vyplývají z použití dat poskytovaných MORE na pozemní stanici, ale také z palubních přístrojů (BELA, ISA a SIMBIO-SYS) a také z řídicího systému orientace BepiColombo. Přímo přidruženým přístrojem je palubní opakovač pracující v pásmu Ka, jehož signál využívají pozemní stanice. Data přímo produkovaná MORE jsou vzdálenost do stanice s přesností na 15 cm a zrychlení vzhledem k ní s přesností na 1,5 µm / s 2 (pro integrační čas 1000 s ). Zkušenost vyvíjí římská univerzita „La Sapienza“ .
Infračervený zobrazovací spektrometr MERTISMERTIS Infračervený zobrazovací spektrometr ( rtuť radiometr a tepelné infračervené spektrometr ) poskytuje údaje o geologickém složení povrchu rtuti. Toto je pravděpodobně nejstarší z planet ve sluneční soustavě. Znalost jeho složení hraje klíčovou roli při výběru mezi různými scénáři týkajícími se procesů probíhajících ve vnitřních oblastech sluneční soustavy na začátku jejího vzniku. Spektrálnímu záření povrchu Merkuru na denní straně dominuje pro vlnové délky větší než 1,2 µm (při 725 K ) tepelné záření, které převyšuje odražené záření od Slunce. Spektrální pásmo mezi 0,8 a 2,8 µm je přechodová oblast, ale tepelné toky převažují nad odraženými toky, což umožňuje identifikovat minerály, které mají v této části spektra své hlavní emisní linie . MERTIS používá technologii mikrobolometru, která nevyžaduje chladicí systém. Pokryté spektrální pásmo se pohybuje od 7 do 14 µm pro spektrometr a od 7 do 40 µm pro radiometr . Zorné pole je 4 ° a řádek přístroje je 28 ° . Spektrální rozlišení 90 nm lze změnit, aby se optimalizoval poměr signálu k šumu vzhledem k minerálům přítomným ve sledované oblasti. Tento poměr, který je ve výchozím nastavení alespoň roven 100 , lze posunout na 1000, pokud je povrch tvořen jemnými zrny a částečně sklivcem. Přístroj by měl umožnit vytvoření mineralogické mapy na 5 až 10% povrchu planety s prostorovým rozlišením 500 metrů a teplotní mapy s prostorovým rozlišením 28 km . Vyvíjí jej univerzita v Münsteru a Německé středisko pro letectví a astronautiku .
Detektor částic SERENASERENA ( Start from a ROtating Field mass spectrOmeter ) is a instrument measurement in situ the neutral and ionized addresses present in the area of space around Mercury. Shromážděná data se týkají vazeb mezi magnetosférou , exosférou a povrchem planety, jakož i interakcí mezi energetickými částicemi, slunečním větrem , mikrometeority a meziplanetárním médiem . Přístroj, který poskytuje Ústav astrofyziky a kosmické planetologie v Římě , obsahuje čtyři doplňkové detektory pro měření neutrálních a ionizovaných částic:
SYMBIO-SYS ( spektrometry a zobrazovače pro MPO BepiColombo integrovaného observatoř systému ) zobrazovací spektrometr poskytuje údaje o povrchové geologii Mercury, jeho sopečnou, tektoniky, povrchové věku a geofyzice. Nástroj společně vyvinuli Osservatorio Astronomico di Padova , Padova University a Italská kosmická agentura. Ve skutečnosti sdružuje tři nástroje:
PHEBUS ( Probing of Hermean Exosphere by ultrafialová spektroskopie ) je ultrafialový spektroskop, který měří spektrum záření emitovaného do exosféry pomocí pozorování nad končetinou Merkuru. Obsahuje jednu optickou část spojenou se dvěma sestavami difrakční mřížky / detektoru, z nichž každá pokrývá část ultrafialového spektra. Dopadající záření prochází deflektorem instalovaným v radiátoru, který svírá úhel 10 °. Deflektor lze otočit o 360 °, což umožňuje změnit cíl a sledovat konkrétní oblast nebo nadmořskou výšku exosféry. Spektroskop EUV pokrývá pásmo 55-155 nm a může sledovat čáry druhého řádu v pásmu 25-50 nm . Druhý spektroskop pokrývá pásmo 145 - 315 nm i vlnové délky 404 a 422 nm . Spektrální rozlišení je 1 nm . Účelem měření je lépe porozumět vazbám mezi povrchem, exosférou a magnetosférou rtuti. Bude poskytnuto složení a vertikální struktura exosféry. Tento přístroj je společně vyvíjen francouzskou laboratoří LATMOS a Ústavem pro výzkum vesmíru Ruské akademie věd .
MIXY rentgenový zobrazovací spektrometrMIXS ( Mercury Imaging X-ray Spectrometer ) je zobrazovací spektrometr pracující v ultrafialovém záření. Využívá fenoménu rentgenové fluorescence : rentgenové záření ze sluneční koróny vzrušuje atomy povrchové vrstvy na povrchu Merkuru. Tento jev ovlivňuje K a L elektronické vrstvy atomů, které znovu vydávají energii ve formě emisních čar charakteristických pro chemický prvek. Analýzou spektrálního pásma 0,5 - 7,5 keV můžeme určit množství světelných atomů tvořících horniny: hořčík, hliník, křemík, titan a železo. Měření je kalibrováno pomocí dopadajícího slunečního toku pomocí dat poskytnutých přístrojem SIXS. MIXS se skládá ze dvou nástrojů. MIXS-T poskytuje obrázky ve vysokém rozlišení se zorným polem 1 °. MIXS-C je širokoúhlý přístroj (10 °). Údaje poskytované nástrojem MIXS splňují tři vědecké cíle. Měly by umožnit mapovat množství hlavních chemických prvků vstupujících do složení hornin na povrchu Merkuru s přesností mezi 5 a 50% v závislosti na jejich procentu. Tam, kde to světelné podmínky umožňují, budou vytvořeny podrobnější mapy.
Nástroj by konkrétně měl umožnit lépe pochopit mimo jiné způsob, jakým byla Merkur vytvořen, z jakého materiálu, historii vývoje jeho kůry nebo potvrdit, že aurorální zóna, kde energetické částice interagují s povrch, je intenzivním zdrojem rentgenového záření.
Přístroj poskytuje univerzita v Leicesteru ve Velké Británii .
Rentgenový a částicový spektrometr SIXSSIXS ( rentgenový paprsek slunečních paprsků a částicový spektrometr ) se skládá ze dvou detektorů, které měří spektrum in situ na jedné straně z rentgenových paprsků, jejichž energie je mezi 1 a 20 keV , na druhé straně z protonů, jejichž energie je mezi 0,33 a 30 MeV , stejně jako elektrony, jejichž energie je mezi 50 keV a 3 MeV . Přístroj může měřit až 20 000 částic / dopadající fotony za sekundu. Jeho zorné pole je větší než 180 °. Vědeckým cílem spojeným s přístrojem je měření toku záření ze Slunce a odraženého povrchem Merkuru. Cílem je zdůraznit rozdíly v intenzitě, které dosahují několika řádů na časové škále mezi několika sekundami a několika lety, a stanovit jejich korelaci se změnami v aktivitě Slunce. K využití shromážděných informací využívá analýza také data ze spektrometru MIXS Imaging Spectrometer.
SIXS vyvíjí Helsinská univerzita ; MIXY a SIXY jsou navíc nejen akronymy, ale ve finštině znamenají „proč?“ A „proto“.
Neutronový a gama spektrometr MGNSMGNS ( rtuťový gama a neutronový spektrometr ) je neutronový a gama paprskový spektrometr, který musí umožňovat na jedné straně specifikovat složení prvků celého povrchu Merkuru identifikovatelnými oblastmi s přesností 0 na 30 % a prostorové rozlišení 400 km . Sekundárním cílem je poskytnout distribuci těkavých prvků, které jsou uloženy v polárních oblastech Mercury trvale umístěných mimo dosah Slunce a poskytovat mapy hustoty těchto ložisek s přesností 0,1 g / cm 2. a prostorové rozlišení 400 km . Zařízení musí určit možnou přítomnost vodního ledu v kráterech pólů. Tato měření se provádějí analýzou neutronů generovaných dopadem kosmických paprsků na povrch Merkuru při absenci ochrany, kterou by silné magnetické pole nebo atmosféra mohly poskytnout. Ty interagují s povrchovými vrstvami (1 až 2 metry) půdy a produkují gama paprsky ve spektrálních čarách charakteristických pro chemický prvek, který tvoří excitovaný atom. Kromě toho draslík, thorium a uran přítomné v půdě přirozeně produkují gama paprsky. Přístroj analyzuje jak gama paprsky, tak neutrony emitované povrchem. Skládá se z pěti detektorů. MGRS ( Mercury Gamma Ray Spectrometer ) je gama spektrometr, který používá scintilátor na bromid lanthanitý (LaBr3). MNS ( rtuťový neutronový spektrometr ) se skládá ze čtyř detektorů neutronů využívajících proporcionální čítače plynu k heliu-3 , eHe. Přístroj byl vyvinut společností IKI v Moskvě .
Nástroj | Typ | Vlastnosti | Hmotnost | spotřeba energie |
Hlavní a sekundární laboratoře |
Manažeři nástrojů |
---|---|---|---|---|---|---|
BELA | Laserový výškoměr | Pulzy 50 mJ Vlnová délka 1064 nm Frekvence pulzu 10 Hz Divergence ( palce ) 50 µrad Přijímač: 20 cm Cassegrain , clona f / 5 |
12 kg | 36 wattů |
University of Bern DLR Institut für Planetenforschung, Berlin |
Nicolas Thomas a Hauke Hussmann |
JE | Akcelerometr | Přesnost 10 −8 m / s 2 | 5,8 kg | 7,4 až 12,1 wattů | IAPS ( Řím ) | Valerio Iafolla |
MPO-MAG | Magnetometr | Rozsah dynamického měření ± 2000 nT Rozlišení 2 pT |
Technische Universität Braunschweig | Karl-Heinz Glassmeier a Chris Carr | ||
MERTIS | Infračervený zobrazovací spektrometr | Vlnové délky 7-14 µm (spektrometr) a 7-40 µm (radiometr) Spektrální rozlišení: 90 nm Prostorové rozlišení: 500 m Zorné pole: 4 ° (řádek 28 km ) |
3,3 kg | 8 až 13 wattů | University of Münster and the German Center for Aeronautics and Astronautics | Harald Hiesinger a Jörn Helbert |
MGNS | Neutronový a gama spektrometr | Prostorové rozlišení na povrchu 400 km Rozlišení pod povrchem asi 1 m |
5,5 kg | 6,5 wattů | IKI , Moskva | Igor Mitrofanov |
MIXY | Rentgenový zobrazovací spektrometr | Vlnové délky: 0,5-7 keV Zorné pole: 1 ° (MIXS-T) 10 ° (MIXS-C) |
University of Leicester | Emma Bunce a Karri Muinonen | ||
VÍCE | Rádiový transpondér | University of Rome "La Sapienza" | Luciano Iess a Sami Asmar | |||
PHEBUS | Daleko a extrémní ultrafialový spektrometr | Vlnové délky: 55-155 nm , 145-315 nm , 404 nm a 422 nm Spektrální rozlišení: 1 nm Polohovací: 1 stupeň volnosti |
LATMOS IKI , Moskva |
Eric Quémerais, I. Yoshikawa a Oleg Korablev | ||
SERENA | Hmotnostní spektrometr | ELENA: neutrální částice 20 eV -5 keV ΔV / V> = 10% STROFIO: neutrální částice < 1 eV , m / ∆m = 60 MIPA: ionty 15 eV - 15 keV , /e / e = 7% a m / ∆ m = 5 PICAM: ionty 1 eV -3 keV, ∆e / e = 7% a m / ∆m> 60 |
IAPS ( Řím ) | Stefano Orsini, Stefano Livi, Stas Barabash a Herbert Lichtenegger | ||
SIMBIO-SYS | Zobrazovací spektrometr | Stereokamera STC: prostorové rozlišení 50 m Kamera s vysokým rozlišením: prostorové rozlišení 5 m Zobrazovací spektrometr HIVI: spektrální pásmo 400 až 2000 nm Prostorové rozlišení 100 m |
Osservatorio Astronomico di Padova | Gabriele Cremonese, Fabrizio Capaccioni, Pasquale Palumbo, Alain Doressoundiram a Yves Langevin | ||
ŠEST | Rentgenový spektrometr | University of Helsinki | Juhani Huovelin, Manuel Grande a Rami Vainio |
MMO ( Merkur Magnetosférický Orbiter ) je vědecký satelit vyvinutý Japonskou kosmickou agenturou JAXA, jehož hlavním cílem je studium atmosféry a magnetosféry planety Merkur. Obíhá na vysoce eliptické polární dráze 11 640 km krát 590 km, kterou pokrývá za něco málo přes 9 hodin.
S celkovou hmotností kolem 275 kg včetně 45 kg přístrojového vybavení má MMO podobu osmibokého hranolu vysokého 0,9 metru s protilehlými plochami 1,8 metru od sebe. Satelitní struktura má dvě oddělené paluby vysoké 40 centimetrů, ve kterých jsou umístěny nástroje. Tento prostor je rozdělen čtyřmi přepážkami a centrálním válcem, který přenáší tah během pohonných fází. Družice se otáčí (v rotaci) rychlostí 15 otáček za minutu kolem své osy, která je udržována kolmo na orbitální rovinu Merkura kolem Slunce. Tato volba orientace zaručuje, že konce satelitu (spodní a horní hranol) nikdy nesměřují ke Slunci a umožňuje nasměrovat anténu s velkým ziskem směrem k Zemi tím, že je orientovatelná s jediným stupněm volnosti . Orientace se určuje pomocí vyhledávače hvězd upevněného pod satelitem a dvou slunečních senzorů umístěných na bocích. Je upraven pomocí hnacích plynů studeného plynu. V centrálním válci je nainstalován systém tlumení nutice .
Horní část stěn osmiúhelníku je pokryta mozaikou solárních článků (50% povrchu), které generují 350 wattů a zrcadel (optický solární reflektor nebo OSR), které udržují teplotu v přijatelném rozsahu. 80 cm průměr velký zisk parabolická anténa vysílá X-band data v průměru o 16 kilobitů za sekundu nebo 40 megabajtů za den v denní telekomunikačních sezení, které trvají po dobu 6 hodin. Družice má dvou gigabajtovou velkokapacitní paměť pro ukládání telemetrie a vědeckých dat mezi dvěma rádiovými relacemi. Družice má také anténu se středním ziskem.
Modul rozhraní magnetosférické sluneční clony a struktury rozhraní (MOSIF) chrání MMO před sluncem a funguje jako rozhraní mezi MMO a MPO.
MMO má pět vědeckých přístrojů, jejichž hmotnost a celková přidělená energie jsou 40 kg, respektive 53 wattů:
MMO / MGF magnetometryMMO / MGF ( Mercury Magnetometer / Magnetometer Fluxgate ) obsahuje dva tříosé saturační magnetometry: MGG-O (přívěsný) je digitální magnetometr namontovaný na konci 4,4 metrového stožáru přístroje, který je shodný s magnetem instalovaným na palubě od MPO. MGF-I (vestavěný) je analogový magnetometr namontovaný na stejném stožáru 1,6 metru od konce. Přítomnost dvou přístrojů umožňuje izolovat v prováděných měřeních výskyt magnetů a elektrických proudů přítomných v satelitu. Shromážděná data přispějí, jak podstatně, tak ve srovnání s daty shromážděnými o magnetosférách Země, Jupiteru a Saturnu, ke zlepšení našich znalostí o magnetosféře Merkuru. Výkonové požadavky na přístroje jsou vysoké, protože hustota slunečního větru je pětkrát větší a intenzita meziplanetárního magnetického pole desetkrát větší. Výsledkem je, že procesy probíhají třicetkrát rychleji v magnetosféře Merkuru. Měření se provádějí se vzorkovací frekvencí 128 Hz a mohou měřit pole ± 2 000 nanotesla s rozlišením 3,8 picotesly. Přístroj doplňuje magnetometr na palubě satelitu MPO poskytováním údajů, které umožňují rozlišit časové fluktuace a prostorové variace. Přístroj zajišťuje Institutu pro výzkum vesmíru z Rakouské akademie věd .
MPPE detektor částic a plazmyMPPE ( Mercury Plasma / Particle Experiment ) je detektor plazmy, vysokoenergetických částic a neutrálních energetických atomů určený ke studiu interakce mezi slunečním větrem a magnetosférou rtuti. Zahrnuje sedm detektorů, z nichž šest provádí měření in situ . Tyto přístroje jsou pro elektrony dva senzory rtuťových elektronových analyzátorů (MEA1 a MEA2) namontované navzájem v úhlu 90 ° a vysoce energetický nástroj pro elektrony (HEP-ele); pro ionty jsou to Mercury Ion Analyzer (MIA), Mercury mass Spectrum Analyzer (MSA) a High Energy Particle instrument for ion (HEP-ion). Nakonec senzor ENA ( Energetic Neutrals Analyzer ) detekuje neutrální energetické částice produkované výměnou elektrického náboje a poskytuje informace o interakci plazmy a neutrálních plynů s prostředím Merkuru. Přístroj poskytuje Ústav pro kosmické a astronautické vědy v Kanagawě v Japonsku.
Detektor prachu MDMMDM ( Mercury Dust Monitor ) je detektor prachu, který musí shromažďovat informace o jejich charakteristikách v oblasti, ve které cirkuluje planeta Merkur, tj. Ve vzdálenosti od Slunce mezi 0,31 a 0,47 astronomickou jednotkou. Měří energii nárazu, přibližný směr a hustotu (v počtu). MDM obsahuje čtyři keramické piezoelektrické detektory 40 × 40 mm, které měří prach přicházející z prakticky jedné polokoule. Očekává se 100 až 200 dopadů na pozemský rok. Přístroj poskytuje Chiba University of Technology se sídlem v Japonsku.
MSASI spektrometrMSASI ( Mercury Sodium Atmospheric Spectral Imager ) je spektrometr, který musí měřit intenzitu emisní linie D2 sodíku (589 nm ± 0,028 nm) na povrchu Merkuru, který má nevysvětlené rozdělení. Přístroj měří svou distribuci po celém povrchu díky rotujícímu zrcadlu na jedné straně a na druhé straně pohybem vesmírné sondy na oběžné dráze. Přístrojem je interferometr Fabry-Perot poskytovaný Tokijskou univerzitou .
PWI detektor plazmových vlnPWI ( plazmové vlny ) se skládá ze dvou detektorů elektrického pole ( MEFISTO a WPT ) a dvou detektorů magnetického pole ( LF-SC a DB-SC ), které musí měřit tvar vln a frekvenci elektrického pole (až ' na 10 MHz ) a magnetické pole (od 0,1 Hz do 640 kHz ). MEFISTO a WPT jsou 32 metrů dlouhé antény, které jsou rozmístěny na oběžné dráze po obou stranách těla satelitu. LF-SC a DB-SC jsou tvořeny detektory umístěnými na 4,4metrovém stožáru pro přenášení přístrojů, který používají také magnetometry MMO / MGF . Nástroj poskytuje univerzita Tōhoku University v Japonsku.
Nástroj | Typ | Vlastnosti | Hmotnost | spotřeba energie |
Primární a sekundární laboratoř |
Správce nástrojů |
---|---|---|---|---|---|---|
MMO / MGF | Magnetometr | Vzorkovací frekvence: 128 Hz Rozlišení: 3,8 pT |
Institute for Space Research , Graz | Wolfgang baumjohann | ||
MPPE | Sada nástrojů určená ke studiu částic s vysokou a nízkou energií ( Mercury Plasma Particle Experiment ) | Institute of Space and Astronautical Sciences , Kanagawa | Yoshifumi Saito | |||
PWI | Analýza struktury a dynamiky magnetosféry ( Plasma Waves Instrument ) | Univerzita Tohoku | Yasumasa Kasaba | |||
MSASI | Spektrometr viditelného světla pracující ve spektrálním rozsahu emise sodíku řady D2 ( Mercury's Sodium Atmosphere Interferometer ) | Spektrální rozlišení 0,009 nm Prostorové rozlišení 3 až 30 km Citlivost 10 k R |
3,48 kg | 15,2 wattů | Tokijská univerzita | Ichiro Yoshikawa |
MDM | Meziplanetární měření prachu ( Mercury Dust Monitor ) | Keramický piezoelektrický senzor PZT Povrch 64 cm 2 Citlivost vyšší než 1 pikogram km / s |
601 gs elektronikou | Maximálně 3 watty | Technologická univerzita v Chiba | Masanori kobayashi |