Merkur zum Dritten!

  • 22. October 2018

Die Sonde BepiColombo ist auf dem Weg zum Planeten Merkur.

Merkur, der sonnennächste Planet, hat bislang nur selten Besuch von der Erde erhalten, das erste Mal von Mariner 10. Die NASA-Sonde konnte immerhin 45 Prozent der kraterübersäten Merkuroberfläche kartieren und wies ein Magnetfeld nach, dass zwar nur ein Prozent des Erdmagnetfelds beträgt, aber stärker als erwartet war.

30 Jahre später erreichte die NASA-Sonde Messenger den Merkur und lieferte von 2011 bis 2015 neue Erkenntnisse über die Zusammensetzung des Gesteins auf seiner Oberfläche. Darüber hinaus konnte Messenger fast den gesamten Planet mit deutlich höherer Auflösung kartieren und die Dicke seiner Kruste bestimmen.

Dass Merkur so selten Besuch erhält, hat natürlich mit den harschen Temperaturbedingungen so nahe an der Sonne zu tun und mit dem großen Energieaufwand, um die Sonde abzubremsen und in eine geeignete Umlaufbahn zu bringen. Mariner 10 war die erste Sonde, die mithilfe der Schwerkraft eines anderen Planeten, in diesem Fall Venus, zum Merkur gelangte. Die Idee zu diesem „Swing-by-Manöver“ stammt vom italienischen Mathematiker und Ingenieur Giuseppe (Bepi) Colombo (1920-1984).

Nach ihm ist die europäisch-japanische Mission benannt, die wie geplant am 20. Oktober um 3:45 Uhr MESZ an Bord einer Ariane-5-Rakete vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guyana All gestartet ist. Ungeplant war allerdings, dass BepiColombo für kurze Zeit in einen Sicherheitsmodus versetzt werden musste. Das Kontrollteam bei der ESOC in Darmstadt konnte die Mission jedoch erfolgreich reaktivieren.

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Wenn die BepiColombo-Mission im Jahr 2025 die Zielumlaufbahn um den Merkur erreicht hat, trennen sich der Mercury Planetary Orbiter (rechts) und der Mercury Magnetospheric Orbiter. (Bild: ESA/ATG medialab; Mercury: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington)

BepiColombo wird den Merkur nach einer siebenjährigen Reise erreichen. Dabei vollführt die Sonde mehrere so genannte Swing-By-Manöver an Erde und Venus und sogar sechs am Merkur selbst, bevor sie am Zielplaneten in eine Umlaufbahn gelenkt wird. Die Mission ist das bisher umfangreichste europäische Projekt zur Erforschung eines Planeten des Sonnensystems und besteht aus zwei Sonden, die den Merkur umkreisen werden: dem Mercury Planetary Orbiter (MPO) und dem Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Während MPO darauf ausgelegt ist, Oberfläche und Zusammensetzung des Planeten zu erforschen, erkundet MMO dessen Magnetosphäre.

Weitere Ziele der Mission sind die Erforschung des Sonnenwindes, des inneren Aufbaus und des planetaren Umfeldes von Merkur sowie dessen Wechselwirkungen mit der sonnennahen Umgebung. Die Wissenschaftler erhoffen sich darüber hinaus neue Erkenntnisse zur Entstehung des gesamten Sonnensystems.

Beide Sonden werden sich während des Fluges an Bord des Mercury Composite Spacecraft (MCS) befinden, das diese mit Energie versorgt und sie mit Hilfe eines speziellen Schutzschildes, der MMO Sunshield and Interface Structure (MOSIF), vor den extremen Temperaturen zwischen 430 Grad Celsius auf der Tagseite und minus 180 Grad Celsius auf der Nachtseite des Merkurs schützt.

Von den 16 Instrumenten, die sich an Bord der beiden Raumsonden befinden, wurden drei zu wesentlichen Anteilen in Deutschland entwickelt: MERTIS (Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer) ist ein bildgebendes Infrarot-Spektrometer und Radiometer mit zwei ungekühlten Strahlungssensoren, die für Wellenlängen zwischen 7 und 40 Mikrometern empfindlich sind. Im Orbit angekommen, wird MERTIS an Bord von MPO die Oberfläche und das Planeteninnere des Merkur untersuchen. Mit einer räumlichen Auflösung von 500 Metern identifiziert es im mittleren Infrarotbereich gesteinsbildende Minerale auf der Oberfläche.

Das BepiColombo Laser Altimeter (BELA) liefert Informationen über die globale Form, Rotation und Topographie des sonnennächsten Planeten. Aus der Laufzeit von Millionen von Laserpulsen wird im Missionsverlauf ein 3D-Modell der gesamten Oberfläche Merkurs entstehen. Entwickelt und gebaut wurde BELA vom DLR in Zusammenarbeit mit der Universität Bern, dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, dem Instituto de Astrofísica de Andalucía und der Industrie.

Das Experiment MPO-MAG (MPO Magnetometer) ein hochauflösendes digitales Magnetometer. Wie bereits die Sonde Mariner 10 entdeckt hat, umgibt den Merkur ein Magnetfeld mit einer Stärke, die ein Prozent der Stärke des Erdmagnetfelds entspricht. Bei MPO-MAG werden auf einem Ausleger des MPO zwei Sensoren eingesetzt, die der Erforschung des Eigenmagnetfelds des Merkurs dienen. Ziel ist auch die Erforschung der inneren Struktur des Merkurs. Wissenschaftlich verantwortlich ist Karl-Heinz Glaßmeier vom Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik (IGEP) der Technischen Universität Braunschweig.

Der Weg von BepiColombo zum Merkur (ESA)

Am Merkur angekommen wird BepiColombo rund ein Jahr lang Daten sammeln und dabei die Beobachtungen von Messenger ideal ergänzen, indem nun auch die südliche Hemisphäre genau erfasst werden kann.

Die Gesamtleitung der rund 650 Millionen Euro teuren Mission liegt bei der Europäischen Weltraumorganisation ESA, die auch für Entwicklung und Bau des Mercury Planetary Orbiter zuständig war, der zusammen mit dem Transportmodul bei Airbus Defense and Space in Immenstaad am Bodensee gebaut wurde. Der Mercury Magnetospheric Orbiter wurde von der japanischen Raumfahrtagentur JAXA beigesteuert. Koordiniert und überwiegend finanziert wird der deutsche Beitrag zu BepiColombo vom DLR-Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi).

Alexander Pawlak

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