BepiColombo se prepara para el tercer sobrevuelo de Mercurio
Por la Agencia Espacial Europea
14 de junio de 2023.
Impresión artística de BepiColombo volando por Mercurio. La nave espacial realiza nueve maniobras de asistencia gravitatoria (una de la Tierra, dos de Venus y seis de Mercurio) antes de entrar en órbita alrededor del planeta más interno del Sistema Solar en 2025. BepiColombo es una colaboración internacional entre la ESA y JAXA. Crédito: ESA/ATG medialab.
La misión ESA/JAXA BepiColombo se está preparando para su próximo sobrevuelo cercano de Mercurio el 19 de junio, cuando pasará por las cercanías del planeta a una altitud de unos 236 km.
Este es el tercero de seis sobrevuelos asistidos por gravedad en Mercurio por los que el equipo de operaciones de naves espaciales de la ESA está guiando a BepiColombo. Los sobrevuelos, junto con más de 15.000 horas de desafiantes operaciones de propulsión eléctrica solar, son necesarios para ayudar a la nave espacial a luchar contra la enorme atracción gravitatoria de nuestro Sol, de modo que eventualmente pueda perder suficiente energía para ser capturada en la órbita de Mercurio en 2025.
El máximo acercamiento en el sobrevuelo del lunes tendrá lugar a las 19:34 UTC (21:34 CEST). BepiColombo se acercará por el lado nocturno del planeta, lo que significa que las cámaras de seguimiento de la nave espacial registrarán las vistas más interesantes de la superficie de Mercurio unos 13 minutos después. Se espera que las primeras imágenes se publiquen el 20 de junio.
Sobrevuelos y propulsores.
Si bien es una buena oportunidad para tomar imágenes y afinar las operaciones de los instrumentos científicos en Mercurio antes de que comience la misión principal, la razón principal del sobrevuelo es usar la gravedad del planeta para guiar el camino de BepiColombo a través del Sistema Solar interior.
La misión se lanzó al espacio en un Ariane 5 desde el puerto espacial europeo en Kourou en octubre de 2018 y está utilizando nueve sobrevuelos planetarios: uno en la Tierra, dos en Venus y seis en Mercurio, para ayudar a dirigirse a la órbita de Mercurio.
Después de este sobrevuelo, la misión entrará en una parte muy desafiante de su viaje a Mercurio, aumentando gradualmente el uso de propulsión eléctrica solar a través de períodos de propulsión adicionales llamados "arcos de empuje" para frenar continuamente contra la enorme atracción gravitatoria del Sol. Estos arcos de empuje pueden durar desde unos pocos días hasta dos meses, y los arcos más largos se interrumpen periódicamente para optimizar la navegación y las maniobras.
La parte iluminada del planeta solo entrará en el campo de visión de la nave espacial unos 13 minutos después del acercamiento, cuando BepiColombo se encuentre a una distancia de unos 1.840 km. Eso significa que no habrá imágenes iluminadas desde el máximo acercamiento. Las imágenes visualmente más atractivas que muestren los detalles de la superficie de Mercurio se capturarán poco después, probablemente entre 13 y 23 minutos después de la aproximación máxima. Muchos de los instrumentos in situ se encenderán y recopilarán datos como de costumbre, y dos de los tres de BepiColombo se activarán las cámaras de vigilancia. Las imágenes se publicarán en los días siguientes.
Honda cósmica.
Mercurio es el planeta rocoso menos explorado del Sistema Solar, y una de las principales razones es que llegar allí es realmente difícil. A medida que BepiColombo se acerca al Sol, la poderosa atracción gravitacional de nuestra estrella anfitriona acelera la nave espacial hacia él.
Los sobrevuelos asistidos por gravedad son una excelente manera de cambiar de rumbo usando muy poco combustible, pero están lejos de ser simples.
Los controladores de vuelo están listos para guiar con precisión a BepiColombo para que pase Mercurio exactamente a la distancia correcta, desde el ángulo correcto y con la velocidad correcta. Todo esto se calculó hace años, pero tiene que ser lo más perfecto posible en el día.
"A medida que BepiColombo empiece a sentir la atracción gravitatoria de Mercurio, viajará a 3,6 km/s con respecto al planeta. Eso es un poco más de la mitad de la velocidad a la que se acercó durante los dos sobrevuelos anteriores de Mercurio", explica el experto en dinámica de vuelo de la ESA, Frank Budnik.
"Y este es exactamente el objetivo de tales eventos. Nuestra nave espacial comenzó con demasiada energía porque se lanzó desde la Tierra y, al igual que nuestro planeta, está orbitando alrededor del Sol. Para ser capturado por Mercurio, debemos reducir la velocidad y estamos usando la gravedad de la Tierra, Venus y Mercurio para hacer precisamente eso".
El 19 de mayo, los equipos de control de la misión realizaron la mayor maniobra de propulsión química que haya visto la misión. El propósito era corregir los errores en la órbita de BepiColombo que se habían acumulado como resultado de las interrupciones del propulsor durante el anterior arco de propulsión eléctrica lento de un mes y medio de duración. Las maniobras de corrección en la aproximación a un sobrevuelo son parte de las operaciones normales; a si BepiColombo estaría 24.000 km demasiado lejos de Mercurio y en el lado equivocado del planeta!
Para estar seguros y para garantizar que la misión no pudiera terminar en curso de colisión con Mercurio, la última maniobra se diseñó para que BepiColombo pasara el planeta rocoso a una altitud ligeramente superior a la necesaria. El margen adicional fue una buena apuesta y canceló los errores anteriores que se habían deslizado mientras la nave espacial atravesaba millones de kilómetros por el espacio. Una semana después del sobrevuelo, se prevé que BepiColombo pase por la superficie del planeta a una altitud de 236 km (+/- 5 km).
En el momento del acercamiento, BepiColombo habrá acelerado a 5,4 km/s con respecto a Mercurio gracias a la atracción gravitacional del planeta, pero el sobrevuelo reducirá en general la magnitud de la velocidad de la nave espacial en comparación con el Sol en 0,8 km/s, y cambiará su dirección en 2,6 grados.
"Esta es la primera vez que se utiliza el complejo método de propulsión eléctrica solar para llevar una nave espacial a Mercurio, y representa un gran desafío durante la parte restante de la fase de crucero", dice Santa Martínez Sanmartin, gerente de la misión BepiColombo de la ESA. "Ya hemos adaptado nuestro concepto de operaciones para tener pases de comunicación adicionales con nuestras estaciones terrestres, lo que nos permite recuperarnos más rápido de las interrupciones de los propulsores y mejorar la determinación de la órbita. Y mientras tanto, esto funciona con retrasos en las comunicaciones de más de diez minutos debido a la tiempo que actualmente tardan las señales en viajar entre la Tierra y la nave espacial".
La dinámica de vuelo es tanto una ciencia como un arte. Las órbitas, las maniobras y los sobrevuelos se determinan con años de anticipación, pero las naves espaciales no son objetos matemáticos perfectos. Esta es la razón por la cual los equipos siempre pecan de precavidos, teniendo en cuenta múltiples oportunidades de maniobras para perfeccionar y corregir la ruta real de una nave espacial.
Sabores de la ciencia.
Si bien muchos instrumentos se activaron durante la fase de crucero, algunos también operarán durante el sobrevuelo, lo que brindará otra tentadora visión de la ciencia de Mercurio que se espera durante la misión principal. Los instrumentos de monitoreo magnético, de plasma y de partículas tomarán muestras del entorno antes, durante y después del máximo acercamiento.
Este será el primer sobrevuelo para el que se encenderán el altímetro láser BepiColombo (BELA) y el experimento de radiociencia Mercury Orbiter (MORE), aunque en el caso de BELA solo con fines de prueba funcional. Una vez en la órbita de Mercurio, BELA medirá la forma de la superficie de Mercurio y MORE investigará el campo gravitatorio y el núcleo de Mercurio.
"La recopilación de datos durante los sobrevuelos es extremadamente valiosa para que los equipos científicos comprueben que sus instrumentos funcionan correctamente antes de la misión principal", dice el científico del proyecto BepiColombo de la ESA, Johannes Benkhoff. "También brinda una oportunidad novedosa para comparar con los datos recopilados por la nave espacial MESSENGER de la NASA durante su misión de 2011 a 2015 en Mercurio desde ubicaciones complementarias alrededor del planeta a las que generalmente no se puede acceder desde la órbita. Estamos encantados de tener datos publicados basados en nuestros sobrevuelos anteriores que generó nuevos resultados científicos, ¡lo que nos emociona aún más de ponernos en órbita!"
A su llegada a Mercurio en diciembre de 2025, los dos módulos científicos de BepiColombo, el Orbitador Planetario de Mercurio (MPO) de la ESA y el Orbitador Magnetosférico de Mercurio (MMO) de JAXA, se separarán del Módulo de Transferencia de Mercurio (MTM) y entrarán en órbitas complementarias alrededor del planeta.
La cámara científica principal está protegida hasta que los módulos de la nave espacial se separen, pero durante los sobrevuelos las cámaras de monitoreo de BepiColombo toman instantáneas.
Una selfie única.
Durante la aproximación más cercana, BepiColombo estará a la sombra de Mercurio. La parte iluminada del planeta solo entrará en el campo de visión de la nave espacial unos 13 minutos después, cuando BepiColombo se encuentre a una distancia de unos 1.840 km.
Eso significa que no habrá imágenes iluminadas desde el máximo acercamiento. Las imágenes visualmente más atractivas que muestren los detalles de la superficie de Mercurio se captarán entre 13 y 23 minutos después de una aproximación cercana.
Las cámaras proporcionan instantáneas en blanco y negro con una resolución de 1024 x 1024 píxeles. Debido a su posición en la nave espacial, también capturan uno de los paneles solares de MTM y las antenas de MPO en el primer plano de las imágenes. A medida que BepiColombo pasa por Mercurio, veremos que el planeta aparece en la parte superior derecha de las imágenes de la M-CAM 3 y se mueve hacia la parte inferior izquierda.
Las primeras imágenes se descargarán un par de horas después del acercamiento máximo y se espera que estén disponibles para su publicación pública a partir de la tarde del 20 de junio. Se espera que las imágenes más cercanas revelen una serie de características geológicas prominentes, incluidos grandes cráteres, terreno volcánico y tectónico.
Todas las imágenes también se publicarán en el Archivo de Ciencias Planetarias de la ESA en los próximos días.
Fuente:
https://phys.org/news/2023-06-bepicolombo-braces-mercury-flyby.html