Lange Reise zum Merkur Start der BepiColombo-Mission für 20. Oktober 2018 geplant

„BepiColombo“ ist die erste europäische Mission zum Merkur. Dieser ist der kleinste und am wenigsten erforschte Planet im inneren Sonnensystem. Am 20. Oktober 2018 um 03:45 Uhr (MEZ)  soll die Rakete Ariane 5 vom europäischen Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana, starten (ESA-Livestream). Neben dem DLR ist auch die TU Braunschweig an der Mission beteiligt und steuert Geräte und Instrumente bei.

Kurz nach dem Start von Ariane 5 (Illustration). Bildnachweis: ESA/ATG medialab

Der europäische Weltraumbahnhof Kourou befindet sich im französischen Übersee-Département Französisch-Guayana im Norden Südamerikas. Wenn der Start planmäßig stattfindet, transportiert eine Ariane-5-Trägerrakete in der Nacht zum 20. Oktober 2018 die dreiteilige Raumsonde „BepiColombo“ in den Weltraum. Mit an Bord werden von der TU Braunschweig entwickelte Messgeräte und Instrumente sein. Darunter Magnetometersysteme zur Messung von Magnetfeldern, entwickelt am Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik (IGeP). Außerdem leistet auch das Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze (IDA) einen Beitrag zur Mission mit einer Prozessoreinheit. Diese wird für das MSA-Instrument (Mass Spectrum Analyzer) die Steuerung der Sensoren und Verarbeitung der wissenschaftlichen Daten übernehmen.

Studierenden-Exkursion zum Raketenstart

Beim Start werden auch zehn Studierende der TU Braunschweig dabei sein. Sie sind Mitte Oktober Richtung Südamerika aufgebrochen. Mit im Gepäck: das offizielle ESA-Missions-Shirt „Some like it hot“ – eine Anspielung auf die extreme Hitze, die auf dem sonnennächsten Planeten Merkur herrscht. Professor Karl-Heinz Glaßmeier, Leiter der Arbeitsgruppe Weltraumphysik und Weltraumsensorik am IGeP und Principal Investigator des internationalen MPO-Magnetometerteams, ermunterte die Studierenden im Januar 2018, die Exkursion zu organisieren, damit sie den Raketenstart live miterleben können.

„Kein einfaches Geschäft“

Die größte Herausforderung ist für das Gelingen der Mission zunächst der Start. “Weltraummissionen sind kein einfaches Geschäft, wie die Probleme mit der russischen Soyus-Rakete gerade wieder gezeigt haben. Dann müssen wir den Merkur auch erreichen – mit funktionierenden Instrumenten. Der Weltraum stellt keine sehr einfache Umgebung dar. Und dann muß der Einschuss in die polare Umlaufbahn im Dezember 2025 klappen“, sagt Professor Karl-Heinz Glaßmeier, Leiter der Arbeitsgruppe Weltraumphysik und Weltraumsensorik am IGeP und Principal Investigator des internationalen MPO-Magnetometerteams.

Die Mission baut auf den Beobachtungen der Messenger-Missionen der NASA zwischen 2011 und 2015 auf. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erhoffen sich davon, mehr über die Entstehung und Entwicklung des sonnennächsten Planeten zu erfahren. Darüber hinaus bietet die Mission die Chance, Technologien in Weltraum-Umgebungen mit extrem hohen Temperaturen bzw. Temperaturunterschieden zu erproben. Dazu zählen zum Beispiel Hochtemperaturbeschichtungen und mehrschichtige Isolierungen.

„Auf Einladung des ESA (European Space Agency) werde ich den Start im Weltraumzentrum in Kourou erleben. Dort werden seitens des IGeP auf Anforderung des ESA auch Dr. Daniel Heyner und Dr. Ingo Richter anwesend sein, um gegebenenfalls gemeinsam mit mir letzte Probleme im Zusammenhang mit unseren Magnetometern vor dem Start klären zu können“, sagt Professor Glaßmeier.

Nach dem Start und dem Commissioning, das heißt dem Austesten aller Messsysteme an Bord von MPO-Mag wird Dr. Daniel Heyner, Leitender Wissenschaftler am IGeP, die Leitung des MPO-Mag-Experimentes als Principal Investigator und Sprecher des etwa 50 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler umfassenden internationalen MPO-Mag Teams zum 1. April 2019 übernehmen.

Drei von elf wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von BepiColombo’s Mercury Planetary Orbiter (MPO), darunter auch das MPO-MAG, entwickelt an der TU Braunschweig. Bildnachweis: ESA/ATG medialab

Europäischer und japanischer Satellit

Bepicolombo, benannt nach dem italienischen Mathematiker Guiseppe „Bepi“ Colombo (1920-1984), besteht aus zwei wissenschaftlichen Satelliten – dem europäischen „Mercury Planetary Orbiter“ (MPO) und dem japanischen “Mercury Magnetospheric Orbiter“ (MMO). Den dritten Teil der Raumsonde macht das von der ESA gebaute Mercury Transfer Module (MTM) aus, der die Sonde mit einer Kombination aus Solarenergie und Schwerkraft zum Merkur steuert.

Beide Satelliten werden den Merkur auf unterschiedlichen Umlaufbahnen erkunden. MPO wird die Oberfläche des Planeten kartografieren und die innere Zusammensetzung erforschen. Der japanische Satellit wird Merkurs Magnetfeld und dessen Wechselwirkung mit dem Sonnenwind untersuchen.

Neun Milliarden Kilometer in sieben Jahren

Insgesamt legen die Satelliten neun Milliarden Kilometer auf ihrer sieben Jahre dauernden Reise zurück. Dabei beträgt die größte Entfernung von der Erde 240 Millionen Kilometer. Zum Vergleich klingt die Distanz zwischen Erde und Mond mit 384.000 Kilometern verschwindend gering. BepiColombo „schwingt“ sich in immer größer werdenden Umlaufbahnen in das Weltall. So nutzt die Sonde die Gravitationskraft von Erde, Venus und Merkur, um durch neun sogenannte „Swingby“-Manöver den „Absturz“ ins Innere des Sonnensystems abzubremsen.

Im April 2020 fliegt er zum ersten Mal an der Erde vorbei, im Oktober 2021 zum ersten Mal am Merkur. Das solar-elektrische Antriebssystem auf dem Transfermodul (MTM) bremst zusätzlich und zwischen den Swingby-Phasen kontinuierlich Schub. Zwei Monate vor Eintritt in die Umlaufbahn des Merkurs wird das Transportmodul abgetrennt.