Sonda espacial BepiColombo
Organización | ESA , JAXA |
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Constructor |
Airbus DS Alemania / Francia Thales Alenia Space Francia / Italia NEC (módulo MMO) |
Programa | Horizonte 2000+ |
Campo | Estudio de Mercurio |
Tipo de misión | Orbitador |
Estado | En tránsito |
Lanzamiento | 19 de octubre de 2018 |
Lanzacohetes | Ariane 5 - ECA |
Inicio de la misión operativa | Abril de 2026 |
Identificador de COSPAR | 2018-080A |
Sitio | sci.esa.int/bepicolombo |
Distancia recorrida | 9.000.000.000 kilometros |
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Misa en el lanzamiento | 4.121 kilogramos |
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Propulsión |
Química (MPO) Química y eléctrica (MTM) |
Δv |
~ 5 km / s (MMT) ~ 1 km / s (MPO) |
Control de actitud |
Spinne estabilizado de 3 ejes (MPO) (MMO) |
Fuente de energía | Paneles solares |
Energia electrica |
14 kW (MTM <0,62 AU) 1565 vatios (MPO <0,4 AU) 465 vatios (MMO <0,4 AU) |
satélite de | Mercurio |
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Periapsis | 400 kilometros |
Apoapsis |
1.500 km (MPO) 11.800 km (MMO) |
Período |
2,3 horas (MPO) 9,2 horas (MMO) |
Inclinación | 90 ° |
BELA | Altímetro láser |
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MERMAG | Magnetómetro |
MERTIS | Espectrómetro de imágenes infrarrojas |
MGNS | Espectrómetro de neutrones y rayos gamma |
MEZCLAS | Espectrómetro para formación de imágenes de rayos X |
Phebus | Espectrómetro ultravioleta lejano y extremo |
SERENA | Espectrómetro de masas y analizador de partículas |
SIMBIO-SYS | Espectrómetro de imágenes |
MERMAG-M / MGF | Magnetómetro |
MPPE | Partículas energéticas |
PWI | Ondas de plasma |
MSASI | Espectrómetro de luz visible |
BepiColombo es una misión para explorar el planeta Mercurio , lanzada el 19 de octubre de 2018. Está siendo desarrollada por la Agencia Espacial Europea en conjunto con la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA). Los dos orbitadores que componen la misión deberán ser puestos en órbita alrededor de Mercurio en diciembre de 2025. El orbitador MPO, desarrollado por la ESA , lleva 11 instrumentos y debe estudiar el interior y la superficie del planeta Mercurio así como su exosfera . El orbitador MMO, desarrollado por la agencia espacial japonesa JAXA, incluye 5 instrumentos científicos y tiene como objetivo estudiar el campo magnético , la exosfera así como las ondas y partículas ubicadas en el entorno inmediato del planeta. Un tercer módulo, el Módulo de Transferencia de Mercurio , o MTM , cuyo contratista principal es la ESA , se encarga de la propulsión de los módulos MPO y MMO a la órbita de Mercurio.
Enviar una misión a Mercury presenta importantes dificultades técnicas. Debido a la proximidad del Sol, la sonda espacial está sometida a temperaturas que oscilan entre -180 y +450 ° C que requieren el uso de varios dispositivos ( pantalla térmica ) para protegerla. Además, para poder orbitar alrededor de Mercurio, BepiColombo debe reducir en gran medida su velocidad : para cumplir este objetivo la sonda espacial utiliza propulsión iónica , la única capaz de producir tal desaceleración sin imponer demasiada masa propulsora . También sigue una trayectoria compleja con una duración de 7,2 años, durante la cual vuela más de 7 veces los planetas Venus y Mercurio, cuya asistencia gravitatoria complementa las actividades de propulsión.
Antes de BepiColombo, solo la pequeña sonda espacial estadounidense Messenger , puesta en órbita alrededor de Mercurio en 2011, llevó a cabo un estudio en profundidad. Solo había sido precedido por el Mariner 10, que solo había podido realizar tres sobrevuelos en 1974-75. Mercurio, por tanto, sigue siendo un planeta poco conocido, mientras que su proximidad al Sol lo convierte en un objetivo científico importante para comprender la génesis del Sistema Solar . La Agencia Espacial Europea decidió desarrollar BepiColombo en 2000 como parte de su programa Horizon 2000+ . La elección se refiere a una sonda espacial pesada (4.100 kg) que utiliza propulsión eléctrica por primera vez en términos operativos . La misión principal, que debe durar un año, puede prorrogarse opcionalmente por otro año.
Poner una nave espacial en órbita alrededor de Mercurio , el planeta más cercano al Sol, requiere, en vuelo directo, poder reducir la velocidad orbital de la sonda espacial en 13 km / s , una vez que haya escapado de la atracción terrestre. Además, una sonda colocada en órbita alrededor de Mercurio está sometida a temperaturas muy altas que requieren dispositivos adecuados y un perfecto control de la orientación. Dadas estas dificultades técnicas, han pasado varias décadas sin que ninguna sonda se colocara en órbita alrededor de Mercurio. Los avances realizados en el campo de la mecánica espacial en las décadas de 1980 y 1990 llevaron al desarrollo de trayectorias balísticas e indirectas aprovechando la asistencia gravitacional de los planetas. Estos hacen posible colocar una sonda en órbita alrededor de Mercurio con un uso limitado de propulsión. La Mariner 10 , desarrollada por la NASA, es la primera sonda espacial en acercarse a Mercurio que sobrevuela tres veces entre 1974 y 1975. Lanzada el 3 de noviembre de 1973 en dirección a Venus , es la primera en utilizar la asistencia gravitacional de un planeta. (Venus) para llegar a Mercurio, que originalmente no estaba planeado para sobrevolar. Equipado con una cámara, un magnetómetro y varios espectrómetros , el Mariner 10 muestra un campo magnético significativo pero débil, y muestra la alta densidad del planeta, atribuida a la presencia de un gran núcleo ferroso. Los telescopios terrestres más potentes no habían logrado obtener imágenes de calidad de la superficie debido a la proximidad del Sol a la línea de visión. Las fotos tomadas por Mariner 10 pueden mapear casi el 45% de la superficie del planeta con una resolución de aproximadamente 1 km y revelar una superficie antigua cubierta de cráteres de impacto que se parecen mucho a la de la Luna.
A mediados de la década de 2000, la NASA desarrolló el primer orbitador del planeta, llamado Messenger , como parte de su programa de sonda espacial de bajo costo , que limitaba la instrumentación científica a bordo. Durante su tránsito de siete años al planeta, Messenger realizó seis vuelos cercanos de los planetas interiores (Tierra, Venus dos veces y Mercurio tres veces), lo que le permitió limitar la masa de combustible transportada por esta sonda a poco más del 50%. de su masa total. Messenger se pone en órbita alrededor del planeta en 2011 y comienza una fase operativa que finaliza en 2015 con el agotamiento de sus propulsores . Aunque está equipado con un número limitado de instrumentos, proporciona una gran cantidad de información científica. La cobertura fotográfica se completa y revela formaciones que hasta el momento no han encontrado explicación; Se realizan varios descubrimientos inesperados sobre la composición del suelo de Mercurio, mientras que el campo magnético medido confirma la presencia de un núcleo parcialmente líquido. A pesar de la alta temperatura superficial, se detecta hielo de agua en las regiones polares que quedan permanentemente sumidas en la sombra, debido a la falta de inclinación del eje de rotación del planeta con respecto a su órbita.
La Agencia Espacial Europea está trabajando, desde mediados de año1980, en misiones a Mercurio utilizando propulsión eléctrica , que es más eficiente para generar un delta-V significativo . A principios de la década de 1990, este trabajo llevó a una propuesta para un orbitador. Durante la misma década , se diseñó una misión ligera, denominada Mercury Express en la imagen de Mars Express , pero más conocida con el nombre de LUGH ( Geofísica Unificada de Bajo Costo en Hermes ). Prevé el lanzamiento de una nave nodriza que realiza un sobrevuelo con dos mini-sondas. Pero LUGH no fue elegido porque sus objetivos fueron apoyados por la misión Messenger que la NASA decidió desarrollar al mismo tiempo como parte de su programa Discovery . La importancia de la exploración de Mercurio fue reconocida cuando el comité científico de la Agencia Espacial Europea decidió en 1996 seleccionar las próximas misiones pesadas de su programa científico Horizon 2000+ : se eligió la misión a Mercurio, así como LISA , Gaia y Darwin . El estudio detallado de esta misión realizado en 1997 prevé el uso de propulsión eléctrica y dos vehículos separados: un orbitador estabilizado de 3 ejes encargado de estudiar la superficie del planeta y un orbitador spinner más pequeño que realiza un estudio in situ de la magnética. y campos eléctricos así como partículas energéticas. La contribución de una nueva misión a Mercury, mientras Messenger está en desarrollo, es objeto de un debate fundamental, cuyas conclusiones son unánimes. El lanzamiento simultáneo de los dos orbitadores europeos permite estudios mucho más profundos. Messenger , desarrollado como parte del programa Discovery que limita el presupuesto, tiene un conjunto de herramientas incompleto. La misión europea debería permitir completar la cobertura fotográfica y los levantamientos topográficos que debe realizar Messenger .
En septiembre de 1999, la misión propuesta a Mercury fue bautizada como BepiColombo, en honor al científico italiano Giuseppe Colombo , conocido como Bepi. Los cálculos realizados por éste permitieron a los ingenieros de la NASA, encargados de diseñar la trayectoria del Mariner 10, realizar varios sobrevuelos del planeta Mercurio. El comité de programa de la Agencia Espacial Europea decide, en una reunión que se celebrará los días 11 y 12 de octubre de 2000, implementar las cinco misiones recomendadas por el Comité Científico para Horizonte 2000+ , a saber, las tres misiones pesadas LISA , Gaia y BepiColombo (lanzamiento programada para 2009), así como dos flexi-misiones: la participación europea en la misión NGST de la NASA (que luego se convirtió en el JWST) y el observatorio solar Solar Orbiter .
En 1997, la agencia espacial japonesa ISAS también está estudiando el envío de una sonda espacial a Mercurio. La misión planeada utiliza propulsión eléctrica y asistencia gravitacional para colocarse en una órbita elíptica alrededor del planeta. Su objetivo es el estudio de campos y partículas. La sonda espacial debe lanzarse en2005 por un lanzador japonés H-IIA con una llegada a su objetivo en 2008. En2000, los proyectos europeos y japoneses se fusionan. Los japoneses son responsables de proporcionar el orbitador giratorio.
Abandono del proyecto de aterrizajeEn el escenario inicial, el elemento de superficie de mercurio (MSE) es un pequeño módulo de aterrizaje que debe aterrizar en las regiones polares (latitud 85 °) no lejos del terminador, para reducir las tensiones térmicas que enfrenta. La máquina de 44 kg con un diámetro de 90 cm está cargada con 7 kg de instrumentos científicos, que incluyen cámaras de descenso y de superficie, un espectrómetro de rayos X alfa, un magnetómetro, un sismómetro y un equipo para evaluar la temperatura, capacidad calorífica, densidad y dureza del suelo de la tierra. Varios de estos instrumentos requieren el diseño de un dispositivo de penetración en el suelo, así como un micro-rover "unido" al tren de aterrizaje, pero que se puede desplegar a varios metros de este último.
Como el planeta no tiene atmósfera, el aterrizaje requiere un uso significativo de retrocohetes con un impacto significativo en la masa de propulsores a bordo; La unidad de propulsión debe llevar la velocidad de descenso a cero a una altitud de 120 m antes de expulsar y dejar caer el tren de aterrizaje protegido por bolsas de aire, su velocidad en el momento del impacto no debe exceder los 30 m / s . La nave está equipada con una batería que proporciona 1,7 kWh de energía durante su misión de siete días.
Por último, dada la necesidad de hacer frente a las temperaturas extremas en la superficie, el limitado presupuesto de masa disponible para la misión y, además, las restricciones presupuestarias generales impuestas a la Agencia Espacial Europea en 2003, el carro de un módulo de aterrizaje está abandonado.
Selección de lanzador y trayectoriaInicialmente se consideran dos métodos de lanzamiento. Un primer escenario, complejo, con el uso de dos cohetes Soyuz , del cosmódromo de Baikonur , para lanzar cada orbitador cuya unidad de masa asciende entonces a aproximadamente 1.500 kg . El segundo escenario costoso implica el uso de un solo cohete Ariane 5 para colocar una masa estimada en 2.500-2.800 kg en órbita . El desarrollo de una nueva versión de la etapa superior Fregat del cohete Soyuz, así como la decisión de construir una plataforma de lanzamiento para este cohete en Kourou, un factor de ganancia adicional en el rendimiento, lleva a la adopción de un escenario de lanzamiento único por parte de un cohete. Cohete Soyuz-Fregat de Kourou en2013, con inserción en la órbita de Mercurio en 2019.
BebiColombo está diseñado originalmente para que su volumen quepa bajo el carenado del lanzador Soyuz y que su masa no supere el 80% de lo que este cohete puede lanzar a la órbita seleccionada. Pero durante el desarrollo, la masa de BebiColombo crece hasta el punto de exceder la capacidad del lanzador y el proyecto roza la cancelación en2008. Sin embargo, la Agencia Espacial decide continuar el proyecto optando por el lanzamiento de la sonda espacial mediante un cohete Ariane 5 , mucho más potente, aumentando el coste en 120 millones de euros. Finalmente, endiciembre de 2009, el Comité del Programa Científico de la Agencia Espacial Europea aprueba la reconfiguración de la misión y firma el 15 de septiembre de 2011un contrato de lanzamiento con Arianespace .
La principal dificultad de la misión es la necesidad de realizar importantes cambios de marcha que consumen propulsores para poder entrar en órbita alrededor de Mercurio. Por lo tanto, se necesita tanta energía para acercarse al Sol como para alejarse de él y son necesarias muchas trayectorias que combinen diferentes modos de propulsión con el uso de la asistencia gravitacional de los planetas internos. Si la trayectoria adoptada es compleja, esto también se debe al hecho del aumento de la carga útil (sondas e instrumentos), que mecánicamente, obliga a una reducción en la cantidad de propulsor a bordo y es de hecho un sobrevuelo de la Luna lo que permite BepiColombo para liberarse de la atracción terrestre (ver apartado Tránsito entre la Tierra y Mercurio ). Además, la cantidad máxima de combustible que puede utilizar Ariane 5 no permite enviar la sonda en una trayectoria directa hacia Mercurio.
En 2007, la ESA seleccionó a Astrium Germany (posteriormente Airbus Defence and Space ) junto con Thales Alenia Space Italy para la realización de la sonda espacial (módulos MPO y MTM). Otros estudios realizados durante la fase de desarrollo muestran que los paneles solares, tal como fueron diseñados, no podrán hacer frente al flujo de calor al que deben someterse y que su superficie debe incrementarse considerablemente. Teniendo en cuenta otras modificaciones realizadas al concepto inicial, la masa de la sonda espacial aumenta a 4 toneladas, lo que requiere el lanzamiento de un cohete Ariane 5. El coste para la Agencia Espacial Europea va de 665 a 970 millones de euros. Sin embargo, la ESA decide continuar con el proyecto. El lanzamiento se planeó entonces para 2014, pero se pospuso para agosto de 2015 y luego hasta julio de 2016 debido a los problemas encontrados en el desarrollo de propulsores eléctricos, paneles solares y antenas.
Thales Alenia Space Italy (subcontratista de Astrium Alemania) entregó un modelo térmico y estructural de MPO a ESTEC en agosto de 2011. Las pruebas comienzan en esta instalación en septiembre con simulaciones de exposición a altas temperaturas llevadas a cabo en el LSS ( Large Space Simulator , una gran cámara que simula el vacío del espacio, para estudiar la resistencia de la nave a un error de orientación en regiones cercanas al Sol). En diciembre de 2011, el modelo estructural y térmico de MMO se entregó desde Japón a ESTEC. La medición de las características físicas (distribución de masa) de la sonda espacial completamente ensamblada comenzó en julio de 2012. El ensamblaje del modelo protovoltio BepiColombo (modelo utilizado tanto para calificación como para vuelo) se completó en julio de 2014 en la planta de Turín de Thales Alenia Space . Los distintos módulos se entregan durante el verano de 2015 a ESTEC para realizar pruebas en la versión de BepiColombo que se pretende lanzar. En noviembre de 2016, se detectó un problema eléctrico importante en una unidad de control eléctrico durante la preparación para las pruebas térmicas del módulo de propulsión MTM. La Agencia Espacial Europea debe posponer el lanzamiento durante 6 meses hasta octubre de 2016. La nueva fecha de lanzamiento retrasa la llegada de la sonda espacial hasta diciembre de 2025. Durante el verano de 2017, la sonda espacial completa sus pruebas en el establecimiento del Espacio Europeo Agencia, ESTEC, que se llevaron a cabo tanto en su configuración durante el tránsito Tierra-Mercurio como tras la separación de los dos módulos MPO y MMO.
Por último, el coste total del proyecto para las agencias espaciales europea y japonesa se estima en 1.650 millones de euros.
Mercurio es el planeta más cercano al Sol y el más pequeño del Sistema Solar . Viaja a una distancia del Sol de entre 0,31 y 0,47 unidades astronómicas , o entre 46 y 70 millones de kilómetros (una Unidad Astronómica correspondiente a la distancia Tierra-Sol). Mercurio gira alrededor del Sol en 87,969 días , pero, al estar en resonancia 3: 2 con el Sol, la duración de un día en el planeta es de 58,646 días terrestres. La inclinación del eje de rotación de Mercurio en su plano orbital es la más débil del sistema solar, apenas 2 minutos de arco . Mercurio es un planeta terrestre (a diferencia de los planetas gaseosos), al igual que Venus , la Tierra y Marte . Es casi tres veces más pequeño y casi veinte veces menos masivo que la Tierra, pero casi tan denso como ella, con una gravedad superficial casi igual a la de Marte, que sin embargo es casi el doble de masiva. Su notable densidad se debe a la importancia de su núcleo metálico , que ocupa más del 40% de su volumen, frente a solo el 17% de la Tierra. Desprovisto de cualquier atmósfera real , su superficie está llena de cráteres y es globalmente similar a la cara oculta de la Luna . La casi ausencia de atmósfera, combinada con la proximidad del Sol, da como resultado temperaturas superficiales que oscilan entre 90 K ( −183 ° C ) en el fondo de los cráteres polares (donde los rayos del Sol nunca llegan) hasta 700 K (+ 427 ° C ). ° C ).
Messenger , la única misión espacial que ha realizado un estudio en profundidad de Mercurio, al ponerse en órbita a su alrededor, obtuvo resultados notables a pesar del modesto presupuesto (unas cuatro veces menor que el de BepiColombo) que no se lo permitía ' Lleva solo 47 kg de instrumentos científicos (BepiColombo: 130 kg ) y redujo sus modos de observación en comparación con los de la sonda espacial europea. Los principales resultados proporcionados por la sonda espacial de la NASA son:
Los objetivos científicos de BepiColombo se relacionan con los siguientes temas:
Formación y evolución del planetaBepiColombo se lanza el 19 de octubre de 2018a las 1:45 UTC por un cohete Ariane 5 ECA. El cohete coloca la sonda espacial en una órbita heliocéntrica, proporcionándole una velocidad excesiva de unos 3 km / s . Poco menos de treinta minutos después del disparo, el ascenso y la inyección terminan con la separación del lanzador y el MCS (formados juntos por las dos sondas, el MTM y el MOSIF ). Una secuencia automática dispara la activación de los pequeños motores permitiendo la orientación de la sonda espacial, el despliegue de los paneles solares de los módulos MPO y MTM. Finalmente, la sonda espacial gira sus paneles solares hacia el Sol y luego comienza a transferir los primeros datos sobre el estado de sus equipos a la Tierra. Durante los siguientes tres meses se despliegan y verifican diversos equipos: despliegues de antenas de media y alta ganancia, del polo que soporta los sensores del magnetómetro, liberación del mecanismo que permite dirigir el empuje de los motores iónicos. Los instrumentos de los módulos MPO y MMO se activan y controlan (en la medida de lo posible en la configuración de tránsito) y se prueba la propulsión iónica. Tres pequeñas cámaras instaladas en el módulo MTM que proporcionan imágenes en blanco y negro, lo que permite monitorear las operaciones de implementación.
De acuerdo con la tradición japonesa, el módulo MMO desarrollado por la Agencia Espacial JAXA cambia de nombre después de su lanzamiento y recibe el nombre MIO.
Tránsito entre la Tierra y MercurioEl tránsito entre la Tierra y Mercurio dura un poco más de siete años. Para alcanzar la órbita alrededor de Mercurio, la sonda espacial debe reducir su velocidad en 7 km / s . Para conseguirlo, BepiColombo combina la acción de sus motores iónicos (que proporcionan 4 km / s ), la asistencia gravitacional de los planetas y, a su llegada, la propulsión propulsora líquida del módulo MPO. Durante esta fase, está previsto realizar determinadas observaciones con los instrumentos, en particular durante los dos sobrevuelos del planeta Venus .
El lanzamiento coloca la sonda espacial en una órbita que inicialmente la aleja del Sol (1,2 AU o 1,2 veces la distancia Tierra-Sol) y que constituye la fase más fría del viaje a Mercurio.
Sobrevuelo y asistencia gravitacional de la TierraEl 10 de abril de 2020, año y medio después de su lanzamiento, BepiColombo vuela con éxito a baja altura sobre la Tierra. La asistencia gravitacional de éste modifica la órbita acercándola al Sol. La sonda se acerca a 12.700 km de la Tierra. Justo después de este pasaje, BepiColombo pasa a la sombra de la Tierra y entra en un eclipse durante 34 min . Esta es una fase delicada, ya que el suministro eléctrico a la sonda lo proporcionan sus baterías. Desde su lanzamiento, esta es la primera vez que los paneles solares no reciben luz solar.
Durante este vuelo, se encienden varios instrumentos de BepiColombo. Gracias a los datos recopilados (Tierra y Luna) y en bases de datos anteriores (modelos y otras sondas), los ingenieros y científicos pueden calibrar los diversos instrumentos para realizar mediciones alrededor de Mercurio en 2026. Las cámaras MCAM del módulo MTM están encendidas y toman fotos Tierra durante el acercamiento de la sonda.
Después de esta asistencia gravitacional, el perihelio se encuentra ahora a 0,7 AU (más cerca del Sol que Venus). Esta es la fase caliente del tránsito y, cuando la sonda espacial está lo más cerca posible del Sol, la propulsión iónica debe reducirse si no interrumpirse, porque los paneles solares que suministran la energía necesaria para el funcionamiento de estos motores no pueden sufrir temperatura superior a 190 ° C y su incidencia en relación con la radiación solar debe reducirse en consecuencia.
Sobrevuelos y asistencia gravitacional de VenusLa sonda espacial vuela con éxito sobre el planeta Venus en15 de octubre de 2020a las 03:58 GMT (05:58 CEST ). Se acerca hasta una distancia de 10.720 km . Durante este vuelo, la cámara MCAM 2 toma imágenes del planeta a una distancia de 17.000 km .
Debe volar sobre Venus de nuevo en 11 de agosto de 2021. El impulso comunicado permite tanto acercar el plano orbital en el que circula BepiColombo al de Mercurio como acercar el perihelio al Sol.
Entre la órbita de la Tierra y la órbita de Venus, los paneles solares solo pueden alimentar un motor de iones único que proporciona un empuje de entre 90 y 130 milinewtons, dependiendo de la distancia del Sol. Cuando la trayectoria de la sonda espacial está dentro de la órbita de Venus, se pueden arrancar dos motores de iones con un empuje de entre 195 y 290 milinewtons.
Sobrevuelos y asistencia gravitacional de MercurioEl afelio de la órbita se acerca gradualmente al de Venus volando sobre Mercurio seis veces y utilizando propulsión iónica durante largos períodos. Al final de todas estas maniobras, la sonda espacial circula en una órbita cercana a la de Mercurio a una velocidad relativa a esta de menos de dos kilómetros por segundo, lo que le permite ser "capturada" por el planeta.
Con fecha de | Evento | |
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20 de octubre de 2018 | Orbital | |
10 de abril de 2020 | Sobrevuelo y asistencia gravitacional de la Tierra | |
15 de octubre de 2020 | Sobrevuelo y primera asistencia gravitacional de Venus | |
11 de agosto de 2021 | Paso elevado y segunda asistencia gravitacional de Venus | |
2 de octubre de 2021 | Paso elevado y primera asistencia gravitacional de Mercurio | |
23 de junio de 2022 | Paso elevado y segunda asistencia gravitacional de Mercurio | |
20 de junio de 2023 | Paso elevado y tercera asistencia gravitacional de Mercurio | |
5 de septiembre de 2024 | Paso elevado y cuarta asistencia gravitacional de Mercurio | |
2 de diciembre de 2024 | Paso elevado y quinta asistencia gravitacional de Mercurio | |
9 de enero de 2025 | Paso elevado y sexta asistencia gravitacional de Mercurio | |
principios de octubre de 2025 | Liberación del módulo de propulsión iónica (MTM) | |
5 de diciembre de 2025 | Inserción en órbita utilizando los motores de propulsión química del DFO | |
Velocidad (km / s) y distancia (millones de km) en relación con Mercurio desde BepiColombo entre el 20 de octubre de 2018 (lanzamiento) y finales de 2025 (inserción en órbita alrededor del planeta) durante su tránsito entre la Tierra y Mercurio. Los círculos rojos corresponden a sobrevuelos del planeta (con asistencia gravitacional ). |
Dos meses antes de la inserción en órbita alrededor de Mercurio, el módulo MTM que ha completado su tarea es descartado y son los propulsores de propulsor líquido del módulo MPO los que se utilizan para la posterior inserción en órbita y operaciones de corrección de trayectoria. La propulsión eléctrica limitaba la velocidad de llegada a Mercurio, lo que permite situarse en órbita alrededor de uno de los puntos Lagrange L1 / L2 del sistema Mercury-Sun sin tener que desacelerar, evitando la necesidad de realizar una maniobra crítica.
El conjunto espacial (MMO, MPO y MOSIF) luego se coloca en la esfera de influencia de Mercurio antes de ser capturado por el planeta en una órbita alta de aproximadamente 674 × 178,000 km , una técnica conocida como " captura de límites de estabilidad débil ".
Esta órbita se reduce gradualmente a partir de entonces a medida que la fase de inserción ( MOI ) comienza con cinco disparos de los propulsores químicos para reducir el apoastro y primero alcanzar la órbita operativa de la sonda MMO a 590 × 11,640 km que luego se libera. La operación está sujeta a varias limitaciones importantes que incluyen:
El módulo MOSIF se expulsa poco después, lo que permite que la sonda MPO realice una serie de diez maniobras para volver a su órbita de trabajo a 480 × 1.500 km .
La fase de inserción (MOI) tiene una duración total de tres meses, a los que hay que sumar la puesta en marcha final del módulo MPO que demora aproximadamente un mes adicional.
Lanzamiento de MMO.
MMO y MPO orbitan alrededor de Mercurio.
Para cumplir con los objetivos de la misión, la duración de la misión se estableció en un año terrestre para las naves espaciales MMO y MPO. Durante este período, el planeta Mercurio girará alrededor del Sol 4 veces. Opcionalmente, se planea extender la misión por un año terrestre.
El orbitador MPO está orientado para que sus instrumentos de detección remota recopilen continuamente información sobre la superficie de Mercurio. Además, los sensores de estos instrumentos están agrupados en la misma cara de la sonda espacial que apunta permanentemente hacia la superficie. Como resultado, 5 de las 6 caras del orbitador están expuestas en un momento u otro a la radiación del sol. El lado no expuesto lo ocupa el radiador encargado de disipar el calor generado por el funcionamiento de los instrumentos y el del Sol y Mercurio habiendo atravesado las capas de aislamiento térmico.
El control de BepiColombo desde el suelo está a cargo de varios establecimientos. Durante la fase de tránsito a Mercurio, la Agencia Espacial Europea dirige las operaciones desde el centro de control de la ESOC en Darmstadt (Alemania) utilizando la antena de 35 metros de Cebreros en España para comunicarse con la nave espacial.
Una vez que se completa la inserción en órbita, ESOC toma el control del módulo MPO mientras que el centro Sagamihara de la Agencia Espacial Japonesa monitorea las operaciones del módulo MMO utilizando la antena parabólica de 64 bits de Usuda , con metros de diámetro.
Las operaciones científicas están a cargo de la ESAC ( Villafranca del Castillo , España) establecimiento de la Agencia Espacial Europea. Éste planifica las observaciones con los científicos involucrados y se encarga del archivo y la distribución de los datos recopilados.
BepiColombo incluye dos sondas espaciales independientes y dos módulos técnicos que son integrales durante el tránsito entre la Tierra y Mercurio, pero separados una vez que se ha llegado a su destino:
Los cuatro módulos forman un conjunto de 3,9 × 3,6 × 6,3 metros con una envergadura de 30,4 metros cuando se despliegan los paneles solares del módulo de propulsión MTM. BepiColombo tiene una masa de 4.121 kg en el lanzamiento, incluidos aproximadamente 1.400 kg de propulsores .
Característica | Módulo MPO | Módulo MMO | Módulo MTM | Módulo MOSIF |
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Papel | Estudio de la superficie y la exosfera | Estudio de la magnetosfera | Propulsión durante el tránsito a Mercurio | Protección e interfaz técnica MMO |
Masa | 1230 kilogramos | 225 kilogramos | 2,645 kilogramos | 145 kg incluidos 20 kg para el dispositivo de expulsión y rotación MMO |
Dimensiones | 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 |
Alcance total (paneles solares desplegados) |
7,8 metros | 1,8 m | 30,4 metros | - |
Instrumentos cientificos | 11 (85 kilogramos ) | 5 (45 kilogramos ) | - | |
Energía producida | 935-1565 vatios | 348–450 vatios | 7-14 kilovatios | |
Energía consumida por instrumentos |
110-180 vatios | 90 vatios | - | |
Ergols | propulsores líquidos: 669 kg | - |
xenón 587 kg propulsores líquidos 157 kg |
|
Delta-V | ~ 1 km / s | - | ~ 5 km / s | |
Telecomunicaciones | en banda Ka mediante antena regulable 1 metro |
en banda X a través de una antena en fase de 0,8 metros |
- | |
Volumen de datos científicos | 1,550 gigabits / año | 100 gigabits / año | - |
El Módulo de Transferencia de Mercurio (MTM ) es el encargado de impulsar la unidad compuesta por el MMO y el MPO desde la Tierra hasta la órbita de Mercurio. Se dejó caer dos meses antes de entrar en órbita. Con un peso de 2.645 kg , utiliza propulsión eléctrica y propulsión química. Durante largos periodos de propulsión eléctrica, el satélite se estabiliza en tres ejes con un apuntado alineado con el vector de empuje de los motores. Cuando la propulsión no está activa, la sonda espacial se estabiliza mediante rotación (girada) para limitar el consumo de propulsores químicos que serían requeridos por una orientación fija.
El sistema de propulsión eléctrica MEPS ( MTM Electric Propulsion System ) consta de cuatro motores de iones de rejilla T6 , cada uno de los cuales proporciona 145 milinewtons de empuje . El empuje se puede modular cambiando la potencia eléctrica. Esta puede variar entre 2,5 y 4,6 kilovatios, proporcionando respectivamente un empuje de entre 75 y 145 mN . El pulso específico correspondiente está entre 3.958 y 4.285 segundos. Estos motores expulsan xenón almacenado en tres tanques. El módulo tiene 580 kg de xenón que proporciona un delta-V total de 5400 m / s . Cada motor puede orientarse individualmente para que el vector de empuje pase continuamente a través del centro de masa a medida que se consumen los propulsores . El empuje puede estar intencionalmente descentrado para desaturar una rueda de reacción . El modo normal de funcionamiento es hacer funcionar dos de los cuatro motores. Suministrados por el fabricante inglés QinetiQ , se derivan del motor T5 utilizado por la misión europea GOCE . Durante la misión, se espera que la propulsión eléctrica funcione durante un total de 880 días, repartidos en más de 25 fases de propulsión, la más larga de las cuales debería durar 167 días. Las fases de propulsión se interrumpen 30 días antes del sobrevuelo de cada planeta para no modificar los parámetros de sobrevuelo que juegan un papel importante en la precisión de la asistencia gravitacional .
Los motores de iones deben alimentarse con energía eléctrica y requieren una potencia de hasta 11 kW . El módulo MTM tiene dos enormes paneles solares con una longitud de 14 metros cada uno (la luz total del módulo es entonces de unos 30 m ), ofreciendo una potencia de hasta 13 kW .
Hasta una distancia de 0,62 unidades astronómicas del Sol, los paneles solares pueden apuntar directamente al Sol sin sufrir daños, pero por debajo de esto, la energía de la radiación solar se vuelve demasiado grande y lleva la temperatura de los paneles a valores. que los degradan. Para evitar este aumento de temperatura, se inclinan gradualmente para ofrecer una superficie reducida frente al flujo solar. Cuando el requerimiento de energía es máximo, de hecho solo durante los períodos de pico de iones de los motores iónicos, los paneles solares se orientan entonces para que ambos puedan proporcionar la energía necesaria sin exceder su temperatura de funcionamiento. Esta restricción a cambio impone una gran superficie de paneles solares, en este caso, 42 m 2 .
El MTM está equipado con tres cámaras de vigilancia. Con una definición de 1024x1024 píxeles y monocromáticos, están orientados para filmar uno de los dos paneles solares (M1) del MTM, la antena de ganancia media (M2) y la antena de alta ganancia (M3) del orbitador MPO. El MMO Orbiter no es visible con estas cámaras.
Te permiten controlar después de enviar un pedido desde el suelo que todo ha salido a la perfección. Ellos notablemente confirmados poroctubre 2018Despliegue de paneles solares y dos antenas. Desde entonces, se han encendido periódicamente para comprobar su funcionamiento o para filmar cualquier modificación de la orientación de las antenas. La cámara M3 es la más utilizada, porque está centrada en la antena de alta ganancia cuya orientación cambia regularmente para apuntar hacia la Tierra.
Estas cámaras también tienen una finalidad puramente mediática, pues permiten que las imágenes se compartan rápidamente en las redes sociales , llegando así al público en general .
Estructura y tanques de combustible.
Detalle de propulsores propulsores líquidos.
Detalle de propulsores propulsores líquidos.
El MPO ( Mercury Planetary Orbiter ) es una sonda espacial estabilizada de 3 ejes , que se coloca en una órbita polar elíptica (480 × 1.500 km ). Hace una revolución alrededor del planeta en 2,3 horas. MPO, que es desarrollado por la Agencia Espacial Europea , tiene como objetivo estudiar el planeta. Su masa es de 1140 kg y lleva una carga útil de 85 kg .
La energía solar es suministrada por tres paneles solares que forman una sola ala ajustable de 7,5 m de longitud para un área de 8 m 2 y que producen una potencia media de hasta 1.800 vatios. Para limitar su temperatura a 215 ° C , los paneles se cubren parcialmente con partes reflectantes ( OSR ) pero también se orientan para no presentar su cara perpendicular a los rayos del sol.
Para no exceder los límites de temperatura inducidos por el albedo y la radiación infrarroja de Mercurio, el sistema de control de actitud y órbita ( AOCS ) de la sonda se asegura de rotarla continuamente. El control de actitud se logra mediante el uso de cuatro ruedas de reacción y dos conjuntos redundantes de cuatro motores de cohete de 10 newtons de empuje que consumen la hidracina . La orientación del módulo se determina utilizando 3 sensores estelares , dos unidades inerciales que comprenden cada una 4 acelerómetros y 4 giroscopios y dos conjuntos de dos sensores solares finos redundantes. Las correcciones de trayectoria se confían a dos conjuntos redundantes de cuatro motores cohete de 22 newtons de empuje bi-propulsor, que consumen una mezcla de hidracina y MON-3 .
Las telecomunicaciones se proporcionan en banda X mediante una antena orientable de gran ganancia de 1 metro de diámetro, una antena orientable de ganancia media y dos antenas fijas de baja ganancia.
El orbitador MPO está sometido a un régimen térmico particularmente restrictivo. En su órbita de trabajo, el módulo desciende a menos de 0,3 unidades astronómicas del sol. Además, la superficie de Mercurio, sobre la que sobrevuela el orbitador cada dos horas, devuelve por completo el flujo de calor emitido por la estrella. La irradiancia solar está entre 6.290 W / m 2 cuando Mercurio está en el afelio de su órbita y 14.500 W / m 2 en su perihelio . La superficie del orbitador se calienta a temperaturas superiores a 400 ° C . Para hacer frente a este problema, el cuerpo de MPO está cubierto con tres capas de aislamiento térmico. La capa exterior de alto rendimiento (tejido cerámico) resiste 450 ° C sin degradarse . La capa intermedia es resistente a una temperatura de 250 ° C . Finalmente, se fija una capa de recubrimiento térmico estándar a la estructura de MPO y las partes de la sonda espacial directamente expuestas al sol. Las tres capas están separadas por 2 cm mediante espaciadores para amortiguar el impacto de los micrometeoritos.
A pesar de las capas de aislamiento, 300 vatios de calor entrante y 1200 W generados por la electrónica y el equipo de la sonda deben ser evacuados por una red de 97 tubos conectados a un radiador que disipa este calor interno. El radiador está montado en la cara de la máquina que nunca está expuesta al sol y, por lo tanto, siempre orientada hacia Mercurio. Para que el radiador desempeñe su función cuando es golpeado por la radiación térmica que emana de la superficie del planeta, está parcialmente cubierto con listones inclinados y desacoplado térmicamente de la superficie del radiador. Están hechos de titanio con una capa plateada y tienen una forma curva diseñada para reflejar el flujo de calor de Mercurio.
BELA ( altímetro láser BepicolomBo ) es un altímetro láser que se utiliza para trazar la topografía de Mercurio proporcionando la altura y las coordenadas (en un marco de referencia centrado en Mercurio) de una red de puntos ubicados en la superficie. Esta información permitirá la creación de un modelo de terreno digital que se utilizará para estudios de geología, tectónica y para estimar la edad de la superficie. BELA utiliza una técnica clásica que consiste en emitir un rayo láser que es reflejado por la superficie de Mercurio y que es analizado 5 milisegundos después de su emisión por un telescopio que forma parte del instrumento. Los datos recibidos están optimizados para una altitud de satélite de 1.050 km . El rayo láser se emite cada 250 metros en la pista de tierra . Estos están separados por 25 km en el ecuador y mucho menos en latitudes más altas. La distancia entre las pistas en el suelo será de menos de 6 km al nivel del ecuador al final de la misión. BELA también proporciona información sobre la rugosidad y el albedo del terreno. El instrumento es proporcionado por la Universidad de Berna y el Institut für Planetenforschung del DLR en Berlín.
Magnetómetro MPO-MAGEl magnetómetro MPO-MAG es parte del conjunto de magnetómetros MERMAG ( magnetómetro de mercurio ) que también incluye dos magnetómetros instalados a bordo del orbitador MMO: MPO-MAG y MMO-MGF. MPO-MAG incluye dos magnetómetros digitales que miden en detalle el campo magnético de Mercurio. El objetivo es comprender el origen de este campo, su evolución y deducir de él la estructura interna del planeta. Las mediciones se llevan a cabo con una frecuencia de muestreo de 128 Hz, que puede reducirse mediante comando hasta 0,5 Hz . Los dos magnetómetros se instalan en un mástil a diferentes distancias del cuerpo del orbitador para determinar la influencia de las corrientes eléctricas y los imanes presentes. El instrumento es desarrollado por la Technische Universität Braunschweig en Alemania .
Acelerómetro ISAEl ISA ( acelerómetro de resorte italiano ) es un acelerómetro tridimensional que mide las fuerzas que actúan sobre la sonda espacial generadas por la presión de radiación de la radiación solar en el visible y por la radiación infrarroja generada por Mercurio. Los datos recopilados se combinan con los proporcionados por el buscador de estrellas, la cámara y el repetidor a bordo para determinar la posición y orientación precisas de MPO en relación con la Tierra y los puntos de referencia en la superficie de Mercurio. El acelerómetro juega un papel importante en el experimento de radiociencia MORE. El instrumento es desarrollado por el Instituto de Astrofísica y Planetología Espacial de Roma (IAPS).
MÁS experimento de radiocienciaMORE ( Experimento de radiociencia de Mercury Orbiter ) es un experimento de radiociencia utilizado para medir el campo gravitacional de Mercurio y así determinar el tamaño y el estado físico del núcleo del planeta. Estos, a su vez, ayudarán a modelar la estructura de Mercurio y probar las teorías de la gravedad con una precisión incomparable. También debería permitir medir el grado de aplanamiento del Sol y caracterizar la precisión del sistema para determinar la posición de la sonda espacial. Estos objetivos son el resultado del uso de los datos proporcionados por MORE en la estación de tierra, pero también por los instrumentos a bordo (BELA, ISA y SIMBIO-SYS), así como por el sistema de control de orientación BepiColombo. El instrumento directamente asociado es un repetidor de a bordo que funciona en banda Ka, cuya señal es aprovechada por las estaciones terrestres. Los datos producidos directamente por MORE son la distancia a la estación con una precisión de 15 cm y la aceleración relativa a ella con una precisión de 1,5 µm / s 2 (para un tiempo de integración de 1000 s ). La experiencia es desarrollada por la Universidad de Roma "La Sapienza" .
Espectrómetro de imágenes infrarrojas MERTISEl espectrómetro de imágenes infrarrojas MERTIS ( radiómetro de mercurio y espectrómetro de infrarrojos térmico ) proporciona datos sobre la composición geológica de la superficie de Mercurio. Este es posiblemente el más antiguo de los planetas del Sistema Solar. El conocimiento de su composición juega un papel crucial en la elección entre los diferentes escenarios relacionados con los procesos que operan en las regiones internas del Sistema Solar al inicio de su formación. La radiación espectral de la superficie de Mercurio en el lado diurno está dominada, para longitudes de onda superiores a 1,2 µm (a 725 K ), por radiación térmica que supera la radiación reflejada del sol. La banda espectral entre 0,8 y 2,8 µm es una región de transición, pero los flujos de calor superan a los reflejados, lo que permite identificar los minerales que tienen sus principales líneas de emisión en esta parte del espectro. Mertis utiliza micro bolómetro tecnología que no requiere un sistema de refrigeración. La banda espectral cubierta va de 7 a 14 µm para el espectrómetro y de 7 a 40 µm para el radiómetro . El campo de visión es de 4 ° y la franja del instrumento es de 28 ° . La resolución espectral de 90 nm se puede cambiar para optimizar la relación señal-ruido en relación con los minerales presentes en el área observada. Esta relación, que de forma predeterminada es al menos igual a 100 , se puede aumentar a 1000 si la superficie está formada por granos finos y parcialmente vítrea. El instrumento debería permitir establecer un mapa mineralógico del 5 al 10% de la superficie del planeta con una resolución espacial de 500 metros y un mapa de temperatura con una resolución espacial de 28 km . Está desarrollado por la Universidad de Münster y el Centro Alemán de Aeronáutica y Astronáutica .
Detector de partículas SERENASERENA ( Start from a ROtating Field espectrómetro de masas ) es un instrumento que mide in situ las partículas neutras e ionizadas presentes en la región del espacio que rodea a Mercurio. Los datos recopilados se refieren a los acoplamientos entre la magnetosfera , la exosfera y la superficie del planeta, así como las interacciones entre las partículas energéticas, el viento solar , los micrometeoritos y el medio interplanetario . El instrumento, proporcionado por el Instituto de Astrofísica y Planetología Espacial de Roma , incluye cuatro detectores complementarios para medir partículas neutras e ionizadas:
El SYMBIO-SYS ( Espectrómetros y Imagers para MPO BepiColombo Sistema Integrado Observatorio ) la formación de imágenes espectrómetro proporciona datos sobre la geología de la superficie de Mercurio, su vulcanismo, tectónica, edad de la superficie y geofísica. El instrumento ha sido desarrollado conjuntamente por el Osservatorio Astronomico di Padova , la Universidad de Padua y la Agencia Espacial Italiana. En realidad, reúne tres instrumentos:
PHEBUS ( Probing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy ) es un espectroscopio ultravioleta que mide el espectro de radiación emitida en la exosfera al realizar observaciones sobre la extremidad de Mercurio. Comprende una sola parte óptica asociada con dos conjuntos de rejilla / detector de difracción, cada uno de los cuales cubre una parte del espectro ultravioleta. La radiación incidente pasa a través de un deflector instalado en el radiador y que forma un ángulo de 10 °. El deflector se puede girar 360 °, lo que permite cambiar el objetivo y observar una región o altitud de exosfera específica. El espectroscopio EUV cubre la banda de 55-155 nm y puede observar líneas de segundo orden en la banda de 25-50 nm . El segundo espectroscopio cubre la banda de 145-315 nm , así como las longitudes de onda de 404 y 422 nm . La resolución espectral es de 1 nm . El propósito de las mediciones es comprender mejor los acoplamientos entre la superficie, la exosfera y la magnetosfera de Mercurio. Se proporcionará la composición y estructura vertical de la exosfera. El instrumento es desarrollado conjuntamente por el laboratorio francés LATMOS y el Instituto de Investigaciones Espaciales de la Academia de Ciencias de Rusia .
Espectrómetro de imágenes de rayos X MIXSMIXS ( espectrómetro de rayos X de imágenes de mercurio ) es un espectrómetro de imágenes que trabaja en el ultravioleta. Explota el fenómeno de la fluorescencia de rayos X : la radiación X de la corona solar excita los átomos de la capa superficial de la superficie de Mercurio. Este fenómeno afecta a las capas electrónicas de átomos K y L que reemiten energía en forma de líneas de emisión características del elemento químico. Analizando la banda espectral 0.5 - 7.5 keV , podemos determinar la abundancia de átomos ligeros que componen las rocas: magnesio, aluminio, silicio, titanio y hierro. La medición se calibra utilizando el flujo solar incidente utilizando los datos proporcionados por el instrumento SIXS. MIXS se compone de dos instrumentos. MIXS-T proporciona imágenes de alta resolución con un campo de visión de 1 °. MIXS-C es un instrumento de gran angular (10 °). Los datos proporcionados por el instrumento MIXS cumplen con tres objetivos científicos. Deberían permitir mapear la abundancia de los principales elementos químicos que entran en la composición de las rocas en la superficie de Mercurio con una precisión de entre el 5 y el 50% según su porcentaje. Se producirán mapas más detallados cuando las condiciones de iluminación lo permitan.
Concretamente, el instrumento debe permitir comprender mejor, entre otras cosas, la forma en que se formó Mercurio, a partir de qué material, la historia de la evolución de su corteza o confirmar que la zona auroral, donde las partículas energéticas interactúan con la superficie, es una fuente intensa de radiación X.
El instrumento es proporcionado por la Universidad de Leicester en el Reino Unido .
Espectrómetro de partículas y rayos X SIXSSIXS ( espectrómetro de partículas y rayos X de intensidad solar ) consta de dos detectores que miden in situ el espectro, por un lado, de rayos X cuya energía está entre 1 y 20 keV , por otro lado, de protones cuya energía es entre 0,33 y 30 MeV , así como electrones cuya energía esté entre 50 keV y 3 MeV . El instrumento puede medir hasta 20.000 partículas / fotones incidentes por segundo. Su campo de visión es superior a 180 °. El objetivo científico asociado al instrumento es medir el flujo de radiación del Sol y reflejado por la superficie de Mercurio. El objetivo es resaltar las variaciones de intensidad que alcanzan varios órdenes de magnitud en una escala temporal de unos segundos a algunos años y establecer su correlación con los cambios en la actividad del Sol. Para aprovechar la información recopilada, el análisis también utiliza datos del espectrómetro de imágenes MIXS.
SIXS es desarrollado por la Universidad de Helsinki ; Además, MIXS y SIXS no solo son siglas, sino que en finlandés, respectivamente, significan "¿por qué?" Y "por eso".
Espectrómetro de neutrones y rayos gamma MGNSEl MGNS ( espectrómetro de rayos gamma y neutrones de mercurio ) es un espectrómetro de neutrones y rayos gamma que debe permitir especificar, por un lado, la composición de los elementos de toda la superficie de Mercurio por regiones identificables con una precisión de 0 a 30 % y una resolución espacial de 400 km . Un objetivo secundario es proporcionar la distribución de los elementos volátiles que se depositan en las regiones polares de Mercurio ubicadas permanentemente fuera del alcance del Sol y brindar un mapa de la densidad de estos depósitos con una precisión de 0.1 g / cm 2 y una resolución espacial de 400 km . El dispositivo debe determinar la posible presencia de hielo de agua en los cráteres de los polos. Estas medidas se llevan a cabo analizando los neutrones generados por el impacto de los rayos cósmicos sobre la superficie de Mercurio en ausencia de la protección que un campo magnético fuerte o una atmósfera pudieran brindar. Estos interactúan con las capas superficiales (1 a 2 metros) del suelo y producen rayos gamma en líneas espectrales características del elemento químico que constituye el átomo excitado. Además, el potasio, el torio y el uranio presentes en el suelo producen naturalmente rayos gamma. El instrumento analiza tanto los rayos gamma como los neutrones emitidos por la superficie. Está compuesto por cinco detectores. MGRS ( espectrómetro de rayos gamma de mercurio ) es un espectrómetro de rayos gamma que utiliza un centelleador para producir bromuro de lantano (LaBr3). El MNS ( espectrómetro de neutrones de mercurio ) consta de cuatro detectores de neutrones que utilizan contadores proporcionales de gas al helio-3 , ³He. El instrumento fue desarrollado por el IKI en Moscú .
Instrumento | Tipo | Caracteristicas | Masa | consumo de energía |
Laboratorios principales y secundarios |
instrumento administradores |
---|---|---|---|---|---|---|
BELA | Altímetro láser | Pulsos 50 mJ Longitud de onda 1064 nm Frecuencia de pulso 10 Hz Divergencia ( pulg ) 50 µrad Receptor: Cassegrain de 20 cm , apertura f / 5 |
12 kilogramos | 36 vatios |
Universidad de Berna DLR Institut für Planetenforschung, Berlín |
Nicolas Thomas y Hauke Hussmann |
ES UN | Acelerómetro | Precisión 10 −8 m / s 2 | 5,8 kilogramos | 7,4 a 12,1 vatios | IAPS ( Roma ) | Valerio Iafolla |
MPO-MAG | Magnetómetro | Rango de medición dinámica ± 2000 nT Resolución 2 pT |
Technische Universität Braunschweig | Karl-Heinz Glassmeier y Chris Carr | ||
MERTIS | Espectrómetro de imágenes infrarrojas | Longitudes de onda 7-14 µm (espectrómetro) y 7-40 µm (radiómetro) Resolución espectral: 90 nm Resolución espacial: 500 m Campo de visión: 4 ° (franja de 28 km ) |
3,3 kilogramos | 8 a 13 vatios | Universidad de Münster y Centro Alemán de Aeronáutica y Astronáutica | Harald Hiesinger y Jörn Helbert |
MGNS | Espectrómetro de neutrones y rayos gamma | Resolución espacial en la superficie 400 km Resolución debajo de la superficie aproximadamente 1 m |
5,5 kilogramos | 6,5 vatios | IKI , Moscú | Igor Mitrofanov |
MEZCLAS | Espectrómetro para formación de imágenes de rayos X | Longitudes de onda: 0,5-7 keV Campo de visión: 1 ° (MIXS-T) 10 ° (MIXS-C) |
Universidad de Leicester | Emma Bunce y Karri Muinonen | ||
MÁS | Transpondedor de radio | Universidad de Roma "La Sapienza" | Luciano Iess y Sami Asmar | |||
PHEBUS | Espectrómetro ultravioleta lejano y extremo | Longitudes de onda: 55-155 nm , 145-315 nm , 404 nm y 422 nm Resolución espectral: 1 nm Apuntando: 1 grado de libertad |
LATMOS IKI , Moscú |
Eric Quémerais, I. Yoshikawa y Oleg Korablev | ||
SERENA | Espectrómetro de masas | ELENA: partículas neutras 20 eV -5 keV ΔV / V> = 10% STROFIO: partículas neutras < 1 eV , m / ∆m = 60 MIPA: iones 15 eV - 15 keV , ∆e / e = 7% y m / ∆ m = 5 PICAM: iones 1 eV -3 keV, ∆e / e = 7% y m / ∆m> 60 |
IAPS ( Roma ) | Stefano Orsini, Stefano Livi, Stas Barabash y Herbert Lichtenegger | ||
SIMBIO-SYS | Espectrómetro de imágenes | Cámara estéreo STC: resolución espacial 50 m Cámara de alta definición: resolución espacial 5 m Espectrómetro de imágenes HIVI: banda espectral 400 a 2000 nm Resolución espacial 100 m |
Osservatorio Astronomico di Padova | Gabriele Cremonese, Fabrizio Capaccioni, Pasquale Palumbo, Alain Doressoundiram e Yves Langevin | ||
SEIS | Espectrómetro de rayos x | Universidad de Helsinki | Juhani Huovelin, Manuel Grande y Rami Vainio |
El MMO ( Mercury Magnetospheric Orbiter ) es un satélite científico desarrollado por la Agencia Espacial Japonesa JAXA cuyo principal objetivo es el estudio de la atmósfera y la magnetosfera del planeta Mercurio. Circula en una órbita polar altamente elíptica de 11.640 km por 590 km, que recorre en poco más de 9 horas.
Con una masa total de alrededor de 275 kg, incluidos 45 kg de instrumentación, MMO tiene la forma de un prisma octagonal de 0,9 metros de altura con caras opuestas separadas por 1,8 metros. La estructura del satélite tiene dos cubiertas independientes de 40 centímetros de altura en las que se alojan los instrumentos. Este espacio está subdividido por cuatro tabiques y un cilindro central que transmite el empuje durante las fases de propulsión. El satélite gira (en rotación) a 15 revoluciones por minuto alrededor de su eje, que se mantiene perpendicular al plano orbital de Mercurio alrededor del Sol. Esta elección de orientación garantiza que los extremos del satélite (la parte inferior y la parte superior del prisma) nunca apunten hacia el Sol y permite apuntar la antena de gran ganancia hacia la Tierra haciéndola orientable con un solo grado de libertad. . La orientación se determina mediante un buscador de estrellas fijado debajo del satélite y dos sensores solares ubicados en los flancos. Se modifica utilizando propulsores de gas frío. Un sistema de amortiguación de nutación está instalado en el cilindro central.
La parte superior de las paredes del octágono está cubierta con un mosaico de células solares (50% de la superficie) que generan 350 vatios y espejos (Reflector Solar Óptico o OSR) que mantienen la temperatura dentro de un rango aceptable. La antena parabólica de gran ganancia de 80 cm de diámetro transmite datos en banda X a una velocidad promedio de 16 kilobits por segundo o 40 megabytes por día en sesiones de telecomunicaciones diarias que duran 6 horas. El satélite tiene una memoria masiva de dos gigabytes para almacenar datos científicos y de telemetría entre dos sesiones de radio. El satélite también tiene una antena de ganancia media.
El módulo de interfaz Magnetospheric Orbiter Sunshield and Interface Structure (MOSIF) protege el MMO del sol y actúa como una interfaz entre el MMO y el MPO.
MMO tiene cinco instrumentos científicos cuya masa y potencia total asignada son respectivamente 40 kg y 53 vatios:
Magnetómetros MMO / MGFMMO / MGF ( Magnetómetro de mercurio / Magnetómetro Fluxgate ) incluye dos magnetómetros de saturación triaxiales: MGG-O (externo) es un magnetómetro digital montado en el extremo del mástil de instrumentos de 4.4 metros idéntico al instalado a bordo de MPO. MGF-I (interior) es un magnetómetro analógico montado en el mismo mástil a 1,6 metros del extremo. La presencia de dos instrumentos permite aislar en las mediciones realizadas la incidencia de imanes y corrientes eléctricas presentes en el satélite. Los datos recopilados contribuirán, tanto intrínsecamente como en comparación con los datos recopilados sobre las magnetosferas de la Tierra, Júpiter y Saturno, a la mejora de nuestro conocimiento de la magnetosfera de Mercurio. Los requisitos de rendimiento de los instrumentos son altos, porque la densidad del viento solar es cinco veces mayor y la intensidad del campo magnético interplanetario es diez veces mayor. Como resultado, los procesos tienen lugar treinta veces más rápido en la magnetosfera de Mercurio. Las medidas se realizan con una frecuencia de muestreo de 128 Hz y pueden medir campos de ± 2000 nanotesla con una resolución de 3,8 picotesla. El instrumento complementa el magnetómetro a bordo del satélite MPO proporcionando datos que permiten distinguir fluctuaciones temporales y variaciones espaciales. El instrumento es proporcionado por el Instituto de Investigaciones Espaciales de la Academia de Ciencias de Austria .
Detector de partículas y plasma MPPEMPPE ( Mercury Plasma / Particle Experiment ) es un detector de plasma, partículas de alta energía y átomos energéticos neutros diseñado para estudiar la interacción entre el viento solar y la magnetosfera de Mercurio. Incluye siete detectores, seis de los cuales realizan mediciones in situ . Estos instrumentos son, para los electrones, dos sensores analizadores de electrones de mercurio (MEA1 y MEA2) montados a 90 ° entre sí y un instrumento de partículas de alta energía para electrones (HEP-ele); para los iones, estos son el analizador de iones de mercurio (MIA), el analizador de espectro de masas de mercurio (MSA) y el instrumento de partículas de alta energía para iones ( iones HEP). Finalmente, el sensor Energetic Neutrals Analyzer (ENA) detecta las partículas energéticas neutras producidas por el intercambio de carga eléctrica y proporciona información sobre cómo el plasma y los gases neutros interactúan con el entorno de Mercurio. El instrumento es proporcionado por el Instituto de Ciencias Espaciales y Astronáuticas ubicado en Kanagawa, Japón.
Detector de polvo MDMMDM ( Mercury Dust Monitor ) es un detector de polvo que debe recoger información sobre sus características en la región por la que circula el planeta Mercurio, es decir a una distancia del Sol entre 0,31 y 0,47 unidades astronómicas. Mide la energía del impacto, una dirección aproximada y densidad (en número). MDM incluye cuatro detectores piezoeléctricos cerámicos de 40 × 40 mm que miden el polvo que llega desde prácticamente un hemisferio. Se anticipan de 100 a 200 impactos por año terrestre. El instrumento es proporcionado por la Universidad Tecnológica de Chiba ubicada en Japón.
Espectrómetro MSASIMSASI (generador de imágenes espectrales atmosféricas de mercurio y sodio ) es un espectrómetro que debe medir la intensidad de la línea de emisión D2 de sodio (589 nm ± 0,028 nm) en la superficie de mercurio, que tiene una distribución inexplicable. El instrumento mide su distribución por toda la superficie gracias, por un lado, a un espejo giratorio y, por otro lado, al movimiento de la sonda espacial en su órbita. El instrumento es un interferómetro Fabry-Perot proporcionado por la Universidad de Tokio .
Detector de ondas de plasma PWIPWI ( investigación de ondas de plasma ) consta de dos detectores de campo eléctrico ( MEFISTO y WPT ) y dos detectores de campo magnético ( LF-SC y DB-SC ) que deben medir la forma de las ondas y la frecuencia del campo eléctrico (hasta ' a 10 MHz ) y el campo magnético (de 0,1 Hz a 640 kHz ). MEFISTO y WPT son antenas de 32 metros de largo que se despliegan en órbita a ambos lados del cuerpo del satélite. LF-SC y DB-SC se componen de detectores colocados en el mástil de transporte de instrumentos de 4,4 metros, que también es utilizado por magnetómetros MMO / MGF . El instrumento es proporcionado por la Universidad Tōhoku ubicada en Japón.
Instrumento | Tipo | Caracteristicas | Masa | consumo de energía |
Laboratorio primario y secundario |
Gerente de instrumentos |
---|---|---|---|---|---|---|
MMO / MGF | Magnetómetro | Frecuencia de muestreo: 128 Hz Resolución: 3,8 pT |
Instituto de Investigaciones Espaciales , Graz | Wolfgang baumjohann | ||
MPPE | Juego de instrumentos destinado al estudio de partículas de alta y baja energía ( Experimento de partículas de plasma de mercurio ) | Instituto de Ciencias Espaciales y Astronáuticas , Kanagawa | Yoshifumi Saito | |||
PWI | Análisis de la estructura y dinámica de la magnetosfera ( Instrumento de Ondas de Plasma ) | Universidad de Tōhoku | Yasumasa Kasaba | |||
MSASI | Espectrómetro de luz visible que trabaja en el rango espectral de la línea D2 de emisión de sodio ( interferómetro de atmósfera de sodio de Mercurio ) | Resolución espectral 0,009 nm Resolución espacial 3 a 30 km Sensibilidad 10 k R |
3,48 kilogramos | 15,2 vatios | Universidad de tokio | Ichiro Yoshikawa |
MDM | Medición de polvo interplanetario ( monitor de polvo de mercurio ) | Sensor piezoeléctrico cerámico PZT Superficie 64 cm 2 Sensibilidad superior a 1 picogramo km / s |
601 g con electrónica | 3 vatios máximo | Universidad Tecnológica de Chiba | Masanori kobayashi |