BepiColombo: Explorando Mercúrio, o planeta menos visitado do sistema solar interno

Missão BepiColombo em Mercury

Impressão artística da missão BepiColombo em Mercury. (Crédito da imagem: Astrium)



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Dos quatro planetas rochosos do sistema solar interno, Mercúrio é o menos explorado. Quente e mais difícil para um orbitador alcançar do que Saturno , o planeta há muito tempo iludiu os cientistas. BepiColombo , uma missão conjunta do Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência de Exploração Espacial do Japão (JAXA), serão apenas a segunda (e mais complexa) missão da história a orbitar Mercúrio.

Seus dois orbitadores , o European Mercury Planetary Orbiter (MPO) e o Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), carregam uma combinação de 16 instrumentos científicos que ajudarão a lançar luz sobre alguns perguntas desconcertantes : As crateras polares do planeta queimado realmente abrigam gelo de água? De onde vem o campo magnético de Mercúrio? Quais são os estranhos 'buracos' em sua superfície?





A missão, lançada em 19 de outubro de 2018, deve chegar a Mercúrio em 2025, após um complicado jornada de sete anos, o que requer nove manobras de sobrevôo (uma na Terra, duas em Vênus e seis no próprio Mercúrio). Esses vôos desaceleram a espaçonave contra a atração gravitacional do Sol, de modo que ela possa entrar com segurança na órbita ao redor do planeta mais interno do sistema solar.

Durante a jornada épica, os dois orbitadores viajam empilhados em cima de um Mercury Transfer Module (MTM) construído pela ESA. O módulo, com seus painéis solares de 15 metros (49 pés), fornece energia durante o cruzeiro interplanetário. Ele também é equipado com três câmeras 'selfie', originalmente usadas para monitorar a implantação dos painéis solares e antenas após o lançamento. Mas essas câmeras estão sendo usadas regularmente pela equipe BepiColombo para obter imagens simples em preto e branco do paradeiro da espaçonave. Graças a essas câmeras, BepiColombo está enviando cartões postais regulares para casa de seus encontros com vários planetas durante os sobrevôos.



Em abril de 2020, a espaçonave acenou adeus para a terra durante um sobrevôo a uma distância de 7.900 milhas (12.700 quilômetros). Em outubro de 2020 e agosto de 2021, BepiColombo passou por Vênus. O primeiro sobrevôo viu a espaçonave passar voando a uma distância de 6.660 milhas (10.720 km) de Vênus. O segundo, no entanto, levou-o incrivelmente perto, apenas 340 milhas (550 km) acima da superfície quente e nublada do planeta. Isso permitiu aos cientistas fazer algumas medições únicas da atmosfera turva de Vênus.

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Assim que a espaçonave empilhada chegar ao seu destino, o MTM se separará dos orbitadores. Em seguida, as duas espaçonaves serão colocadas em órbitas separadas para realizar investigações científicas de Mercúrio. O MMO do Japão terá uma órbita de 9,3 horas e o MPO da Europa uma órbita de cerca de 2,3 horas. A missão deve durar um ano terrestre, o equivalente a quatro anos de Mercúrio. Ele pode ser prorrogado por um ano terrestre adicional se o financiamento permitir, e as duas espaçonaves permanecem com boa saúde.

História BepiColombo

A viagem de BepiColombo pelo espaço é tão sinuosa como o foi a sua viagem do papel à plataforma de lançamento. A primeira proposta para uma missão europeia Mercury surgiu em 1993, de acordo com a ESA. A agência incluiu um orbitador de Mercúrio como uma das três possíveis novas missões de 'pedra angular' como parte do programa de ciências Horizon 2000, que também deu origem ao Orbitador Cassini que visitou Saturno e suas luas, bem como o módulo de aterrissagem Huygens para Titã que o acompanha.

BepiColombo e a missão Gaia , que mapeia a nossa galáxia, a Via Láctea, em três dimensões, foram aprovados em 2000. A ESA emitiu então um pedido de proposta para a carga útil BepiColombo MPO em 2004. A carga útil é a parte da nave que desempenha as funções principais da missão , incluindo investigações científicas. Os instrumentos de carga útil foram selecionados no final daquele ano.

Em 2007, a Astrium GmbH (agora Airbus Defense and Space) foi selecionada como contratada principal para a BepiColombo. A espaçonave Mercury deveria voar em um Soyuz-Fregat, mas foi trocada para um foguete Ariane 5 mais pesado depois que a massa da missão foi aumentada durante a fase de projeto em 2008. O comitê do programa de ciências da ESA deu a aprovação final para a missão redesenhada de BepiColombo em novembro 2009

A data de lançamento foi adiada várias vezes. Uma meta de julho de 2014 foi adiada para agosto de 2015 depois que a Astrium analisou o desenvolvimento de vários componentes da espaçonave (como os painéis solares e o sistema de propulsão elétrica) e determinou que não poderia cumprir o prazo anterior. Atrasos subsequentes em diferentes partes do desenvolvimento da missão adiaram a data de lançamento para 2016, 2017 e 2018.

A data de lançamento do BepiColombo em abril de 2018 foi adiada seis meses para outubro de 2018 depois que um grande problema elétrico foi encontrado durante um teste de MTM. Quando o anúncio foi feito no final de 2016 , A ESA disse que não previu nenhum impacto no retorno científico da missão.

Ciência BepiColombo

A ESA observou que ir a Mercúrio ajudaria os cientistas não só a compreender como o planeta se formou, mas também a dar mais informações gerais sobre a formação do sistema solar. De acordo com a ESA, os objetivos da missão incluem:

  • Investigue a origem e evolução de um planeta próximo à estrela-mãe
  • Estude Mercúrio como um planeta: sua forma, estrutura interior, geologia, composição e crateras
  • Examine a atmosfera vestigial de Mercúrio (exosfera): sua composição e dinâmica
  • Sondar o envelope magnetizado de Mercúrio (magnetosfera): sua estrutura e dinâmica
  • Determine a origem do campo magnético de Mercúrio
  • Investigue depósitos polares: sua composição e origem
  • Faça um teste de Teoria da relatividade geral de Einstein

A MPO da Europa possui os seguintes instrumentos:

  • BELA - Altímetro Laser BepiColombo
  • ISA - acelerômetro italiano de mola
  • MPO-MAG-Investigação de Campo Magnético
  • MERTIS - Radiômetro de Mercúrio e Espectrômetro de Imagem Térmica
  • MGNS - espectrômetro de raios gama e nêutrons de mercúrio
  • MIXS - Espectrômetro de Raios-X de Imagens de Mercúrio
  • MAIS - Experimento de rádio-ciência Mercury Orbiter
  • PHEBUS - Sondagem da Exosfera Hermeana por Espectroscopia Ultravioleta
  • SERENA - Pesquisa por Reenchimento de Exosfera e Abundâncias Neutras Emitidas (analisador de partículas neutras e ionizadas)
  • SIMBIO-SYS - Espectrômetros e Imageadores para Observatório Integrado MPO BepiColombo - HRIC, STC, VIHI
  • SIXS - Raio-X de intensidade solar e espectrômetro de partículas

O MMO do Japão possui os seguintes instrumentos:

  • MERMAG-M / MGF - Magnetômetro de Mercúrio
  • MPPE - Experimento de Partículas de Plasma de Mercúrio
  • PWI - Instrumento de onda de plasma de mercúrio
  • MSASI - Imager Espectral de Mercúrio e Sódio Atmosférico
  • MDM - Monitor de Poeira de Mercúrio

Missões anteriores a Mercúrio

Nos primeiros dias da era espacial, os cientistas estavam tentando descobrir a maneira mais eficiente de tirar fotos de Mercúrio. Embora o planeta às vezes se feche a 48 milhões de milhas (77 milhões de quilômetros) da Terra - cerca de um terço da distância Terra-Marte - é necessária uma quantidade extraordinária de energia para frear uma espaçonave para entrar na órbita de Mercúrio, ESA disse .

Estudos das décadas de 1950 e 1960 sugeriram que uma espaçonave poderia usar a gravidade de Vênus para atirar em Mercúrio, chegando assim ao planeta sem precisar usar muito combustível de foguete. As oportunidades de tirar vantagem desse estilingue surgiram em 1970 e 1973, de acordo com uma pesquisa do início dos anos 1960 de Michael Minovich, um estudante de graduação da Universidade da Califórnia em Los Angeles.

É aqui que entra o homônimo de BepiColombo. Giuseppe 'Bepi' Colombo era então um pesquisador de mecânica celeste na Universidade de Pádua, na Itália. Ele mostrou que depois que uma espaçonave sobrevoasse Mercúrio, ela entraria em uma órbita de 176 dias ao redor do sol. Felizmente, isso é exatamente o dobro do ano de Mercúrio de 88 dias, tornando mais fácil para a espaçonave retornar a Mercúrio repetidamente com apenas pequenas modificações orbitais. “A única desvantagem era que as condições de iluminação da superfície seriam as mesmas para cada encontro”, escreveu a ESA.

Este foi o plano que a primeira missão Mercury seguiu. Chamado Mariner 10 , a missão da NASA foi lançada em 3 de novembro de 1973. Em fevereiro, a missão balançou por Vênus e chegou com segurança à sua primeira abordagem mais próxima de Mercúrio em 29 de março de 1974. Embora a espaçonave tenha se aproximado do lado noturno, as imagens foram enviadas de volta mostrando o hemisfério iluminado pelo sol enquanto a espaçonave se afastava.

Outros encontros aconteceram em 21 de setembro de 1974 e 16 de março de 1975. Os destaques da missão da Mariner 10 incluíram a descoberta de um campo magnético semelhante ao da Terra e o estudo dos efeitos do vento solar (o fluxo constante de partículas carregadas que vêm de o sol.)

“A superfície foi vista subdividida em planícies intercrateras, planícies suaves e terreno com muitas crateras que se assemelhavam às paisagens da lua da Terra. A característica individual mais notável, parcialmente visível no terminador do nascer do sol, foi uma bacia de impacto gigante chamada Caloris, 'escreveu a ESA. 'Outras características surpreendentes foram penhascos íngremes, com centenas de quilômetros de comprimento, que pareciam ter sido formados por compressão global, possivelmente devido ao encolhimento do planeta à medida que esfriava.'

A Mariner 10 permaneceu a única espaçonave a visitar Mercúrio por uma geração, até que a missão MESSENGER (Superfície de MErcúrio, Meio Ambiente Espacial, Geoquímica e Alcance) foi lançada em 3 de agosto de 2004. Semelhante a BepiColombo, chegou a Mercúrio depois de repetidas assistências de gravidade de Vênus, da Terra e do próprio Mercúrio. A espaçonave realizou três sobrevôos em janeiro de 2008, outubro de 2008 e setembro de 2009 antes de orbitar Mercúrio entre março de 2011 e abril de 2015, quando ficou sem gás e colidiu com o planeta.

Algumas das principais descobertas da MESSENGER incluem evidências de gelo de água em crateras permanentemente sombreadas nos pólos do planeta, depressões chamadas 'cavidades' que só existem em Mercúrio e extensa atividade vulcânica em todo o planeta.

Recursos adicionais