Impresión artística de BepiColombo volando más allá de Mercury. La nave espacial realiza nueve maniobras de asistencia por gravedad (una en la Tierra, dos en Venus y seis en 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. Fuente: laboratorio de medios ESA/ATG
La misión BepiColombo de ESA/JAXA se está preparando para otro sobrevuelo cercano de Mercurio el 19 de junio, cuando pasará por la superficie del planeta a una altitud de unos 236 km.
Este es el tercero de los seis sobrevuelos de Mercurio asistidos por gravedad por los que el equipo de operaciones de la ESA está guiando a BepiColombo. Los sobrevuelos, junto con las exigentes operaciones de propulsión eléctrica de más de 15.000 horas, son necesarios para ayudar a la nave espacial a luchar contra la enorme atracción gravitatoria de nuestro sol, de modo que eventualmente pierda suficiente energía para ser capturada en la órbita de Mercurio en 2025. .
El sobrevuelo del lunes hará su máxima aproximación a las 19:34 UTC (21:34 CEST). BepiColombo se acercará al lado nocturno del planeta, lo que significa que las cámaras de seguimiento de las sondas captarán las vistas más interesantes de la superficie de Mercurio unos 13 minutos después. Las primeras fotos se publicarán el 20 de junio.
Vuelos y motores a reacción
Si bien esta es una buena oportunidad para tomar fotos y afinar los instrumentos científicos en Mercurio antes de lanzar 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 a bordo de Ariane 5 desde el puerto espacial europeo de Kourou en octubre de 2018 y está utilizando nueve sobrevuelos planetarios: uno en la Tierra, dos en Venus y seis en Mercurio para ayudarlo a entrar en la órbita de Mercurio.
Después de este sobrevuelo, la misión entrará en una parte muy difícil de su viaje a Mercurio, aumentando gradualmente su uso de propulsión eléctrica solar a través de períodos adicionales de propulsión llamados “arcos de empuje” para frenar continuamente contra la inmensa atracción gravitacional 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 no entrará en el campo de visión de la nave espacial hasta unos 13 minutos después de la aproximación, cuando BepiColombo esté a unos 1.840 km de distancia. Esto significa que no habrá imágenes iluminadas solo desde el acercamiento más cercano. Las imágenes visualmente más atractivas que muestren los detalles de la superficie de Mercurio se tomarán poco después, probablemente entre 13 y 23 minutos después del acercamiento máximo. Muchos instrumentos in situ se encenderán y recopilarán datos como de costumbre, y dos de los tres BepiColombos se lanzarán con cámaras de vigilancia. Las imágenes se publicarán en los próximos días. No a escala: los tamaños relativos de los planetas y la nave espacial, y la ubicación de la nave espacial, no son representativos. Fuente: ESA (crédito: trabajo realizado por ATG para ESA), CC BY-SA 3.0 IGO
Tirachinas espacial
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 ella.
Los cruceros asistidos por gravedad son una excelente manera de cambiar de rumbo con muy poco combustible, pero no son fáciles.
Los controladores de vuelo están listos para dirigir BepiColombo con precisión para que pase a Mercurio exactamente a la distancia, el ángulo y la velocidad correctos. Todo esto se calculó hace muchos años, pero en un día determinado debe estar lo más cerca posible del ideal.
“Cuando BepiColombo comience a sentir la atracción gravitacional de Mercurio, se moverá a 3,6 km/s con respecto al planeta. Esta es un poco más de la mitad de la velocidad a la que se acercó durante los dos sobrevuelos anteriores de Mercurio”, explica Frank Budnik, experto en dinámica de vuelo de la ESA.
“Y de eso se tratan estos eventos. Nuestra nave espacial se lanzó con demasiada energía porque se lanzó desde la Tierra y, como nuestro planeta, orbita alrededor del sol. Para ser capturados por Mercurio, tenemos que reducir la velocidad y usamos la gravedad de la Tierra, Venus y Mercurio para hacerlo”.
El 19 de mayo, los equipos de control de la misión realizaron la maniobra de propulsión química más grande jamás vista por la misión. El objetivo era corregir los errores orbitales de BepiColombo que se habían acumulado por fallas en los motores a reacción durante el mes y medio anterior de lento arco de propulsión eléctrica. Las maniobras correctivas en la aproximación de crucero son parte de las operaciones normales; ¡sin él, BepiColombo estaría 24.000 km demasiado lejos de Mercurio y en el lado equivocado del planeta!
Para estar seguro y garantizar que la misión no termine en curso de colisión con Mercurio, la última maniobra está diseñada para que BepiColombo pase el planeta rocoso a una altitud ligeramente superior a la necesaria. El margen adicional fue una buena elección y eliminó errores anteriores que se deslizaban mientras la nave espacial viajaba millones de millas por el espacio. En una semana desde el sobrevuelo, se espera que BepiColombo pase por la superficie del planeta a una altitud de 236 km (+/- 5 km).
Cronología del viaje de 7,2 años de BepiColombo a Mercurio. Fuente: Agencia Espacial Europea
En una aproximación cercana, BepiColombo acelerará a 5,4 km/s en relación con Mercurio debido a la atracción gravitacional del planeta, pero el sobrevuelo reducirá en general la velocidad de la nave espacial en relación con el Sol en 0,8 km/s y cambiará su dirección en 2,6 grados.
“Por primera vez, una nave espacial ha utilizado un método complejo de propulsión solar y eléctrica para llegar a Mercurio, lo que presenta un gran desafío para el resto de la fase de crucero”, dice Santa Martínez Sanmartin, gerente de la misión BepiColombo de la ESA. “Ya hemos adaptado nuestro concepto operativo 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 todo el tiempo funciona con retrasos en la comunicación de más de 10 minutos debido al tiempo que tardan las señales de luz en viajar entre la Tierra y la nave espacial en este momento”.
La dinámica de vuelo es tanto una ciencia como un arte. Las órbitas, las maniobras y los sobrevuelos se determinan con años de antelación, pero las naves espaciales no son objetos matemáticos perfectos. Es por eso que los equipos siempre tienen cuidado, considerando las muchas oportunidades de maniobrar para refinar y corregir la ruta real de la nave espacial.
Sabores de la ciencia
Si bien muchos de los instrumentos se activaron durante la fase de sobrevuelo, algunos también funcionarán durante el sobrevuelo, lo que brinda otra perspectiva tentadora 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 acercamiento más cercano.
Este será el primer sobrevuelo en el que se encenderán el altímetro láser BepiColombo (BELA) y el experimento de radiociencia Mercury Orbiter (MORE), aunque para BELA solo con fines de prueba funcional. Una vez en la órbita de Mercurio, BELA medirá la forma de la superficie de Mercurio, mientras que MORE estudiará el campo gravitacional 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 Johannes Benkhoff, científico del proyecto BepiColombo de la ESA. “También brinda una nueva oportunidad de comparación con los datos recopilados por la nave espacial MESSENGER de la NASA durante su misión de 2011-2015 a Mercurio desde ubicaciones complementarias alrededor del planeta que normalmente no son accesibles desde la órbita. ¡Estamos encantados de haber publicado datos basados en nuestros sobrevuelos anteriores que han generado nuevos resultados científicos, lo que nos emociona aún más de entrar 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 separan, pero las cámaras de vigilancia de BepiColombo toman instantáneas durante los sobrevuelos.
Selfies únicos
Durante su máxima aproximación, BepiColombo estará a la sombra de Mercurio. La parte iluminada del planeta no entrará en el campo de visión de la sonda hasta unos 13 minutos después, cuando BepiColombo esté a unos 1.840 km de distancia.
Esto significa que no habrá imágenes iluminadas solo desde el acercamiento más cercano. Las imágenes visualmente más atractivas de los detalles de la superficie de Mercurio se tomarán entre 13 y 23 minutos después de la aproximación.
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 capturaron uno de los paneles solares de MTM y la antena 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 M-CAM 3 y se mueve hacia la parte inferior izquierda.
Las primeras imágenes se cargarán a las pocas horas del acercamiento más cercano y se espera que estén disponibles para su publicación pública a partir de la tarde del 20 de junio. Se espera que las próximas imágenes revelen muchas características geológicas distintivas, 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.
Proporcionado por la Agencia Espacial Europea