Europe Blasts Off to Mercury - เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับภารกิจ BepiColombo

องค์การอวกาศยุโรป (ESA) ได้เปิดตัวภารกิจ BepiColombo ไปยังดาวเคราะห์พุธจากยานอวกาศใกล้กับเส้นศูนย์สูตรใน Kourou, French Guyana เมื่อวันที่ 20 ตุลาคมการมีส่วนร่วมของฉันในภารกิจนี้หมายความว่าฉันจะกังวลอย่างยิ่งต่อการเดินทาง จัดทำกลอุบายที่ยากลำบากซึ่งจะนำไปสู่แนวทางสุดท้ายสู่ Mercury ในปี 2025

ภารกิจมา 25 ปีหลังจากกลุ่มนักวิทยาศาสตร์เสนอ ESA เป็นครั้งแรกว่าควรส่งโพรบไปยังดาวพุธและ 18 ปีหลังจากอีเอสเอได้อนุมัติโครงการนี้ว่าเป็น "รากฐานที่สำคัญ" นี่คือหมวดหมู่ของภารกิจระดับโลกที่ยอดเยี่ยมทางวิทยาศาสตร์ที่ต้องการการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่สำคัญ ภารกิจหลักที่สำคัญของ ESA ก่อนหน้านี้รวมถึงภารกิจของดาวหาง Rosetta และหอดูดาว LISA Pathfinder คลื่นแรงโน้มถ่วง

แต่ทำไมปรอท มันเป็นดาวเคราะห์ที่ทำให้งง ยานอวกาศผู้ส่งข้อความของนาซ่า (2554-2558) เปิดเผยเหตุผลหลายประการที่นักวิทยาศาสตร์กระตือรือร้นที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับมัน สิ่งเหล่านี้รวมถึงแกนกลางที่มีขนาดใหญ่ผิดปกติของโลกเราไม่ทราบว่าทำไมมันจึงยังคงหลอมเหลวและสามารถสร้างสนามแม่เหล็กไม่เหมือนกับดาวอังคารหรือดาวศุกร์ ความลึกลับอีกประการหนึ่งคือความอุดมสมบูรณ์ของสารระเหย (ส่วนใหญ่ไม่ปรากฏหลักฐาน) ที่พื้นผิว สิ่งเหล่านี้ไม่ควรถูกรวมเข้าไว้ในดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้นใกล้กับดวงอาทิตย์มากเช่นเดียวกับดาวพุธ

วิทยาศาสตร์จรวด

เส้นทางเริ่มต้นของ BepiColombo หลังจากสามวันของการโคจรรอบโลกสำหรับการชำระเงินจะเป็นวงโคจรรูปไข่เกี่ยวกับดวงอาทิตย์ สิ่งนี้จะเริ่มต้นโดยนำไปไว้ในวงโคจรของโลก แต่ในช่วงต้นปี 2562 มันจะออกไปข้างนอกเกือบตลอดปี จากนั้นจะย้ายกลับเข้าไปด้านในก่อนเข้ามาใกล้โลกมากในเดือนเมษายน 2020

ในเวลานั้นมันจะทำการบินผ่าน "แรงโน้มถ่วง" โดยใช้แรงโน้มถ่วงของโลกเพื่อเหวี่ยงตัวเข้าหาดาวศุกร์ จะมีแรงดึงดูดจากแรงดึงดูดของดาวศุกร์เมื่อมันมาถึงในปี 2020 ตามด้วยอีกหนึ่งในปี 2021 เพื่อส่งไปยังดาวพุธ จากนั้นจะมีชุดของหก flybys ที่คล้ายกันของปรอทใน 2021-2025 จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าในที่สุดยานอวกาศปิดในเป้าหมายของมันด้วยความเร็วที่ช้าพอที่จะถูกจับเข้าสู่วงโคจรรอบมันในธันวาคม 2025

แต่ละ flyby ที่แสดงในภาพเคลื่อนไหวด้านบนจะต้องดำเนินการอย่างสมบูรณ์แบบ สิ่งต่าง ๆ อาจผิดปกติโดยเฉพาะในช่วงเปิดตัว แต่ฉันมีความมั่นใจอย่างมากในความสามารถของทีมควบคุมการบินของ ESA ที่ Darmstadt ประเทศเยอรมนี

ยานอวกาศซ้อนกัน

ภารกิจซึ่งมีชื่ออยู่ในความทรงจำของจูเซปเป้ (Bepi) โคลอมโบผู้ที่เสนอการบินแรงโน้มถ่วงสำหรับยานอวกาศเป็นครั้งแรกคือการร่วมทุนระหว่างอีเอสเอกับ JAXA ญี่ปุ่น

ยานอวกาศที่ซ้อนกันนั้นมีวงโคจรสองวง ESA's เป็นหน่วยยาวสองเมตรซึ่งมีมวลมากกว่าหนึ่งตันเรียกว่า Mercury Planetary Orbiter, MPO ฉันสงสัยว่าหลังจากที่มันเริ่มโคจรรอบดาวพุธมันจะสืบทอดชื่อของ BepiColombo หรืออาจเป็นเพียง Bepi ยานอวกาศของญี่ปุ่นนั้นเล็กกว่าและมีมวลประมาณหนึ่งในสี่ของยานอวกาศของ ESA แต่เดิมเรียกว่า Mercury Magnetospheric Orbiter, MMO ในเดือนมิถุนายนมันได้รับรางวัลชื่อ Mio ซึ่งในภาษาญี่ปุ่นมีความหมายแฝงในการนำทางที่ปลอดภัย ในระหว่างการล่องเรือไปยังดาวพุธ Mio จะถูกเก็บไว้ในกระจกหน้ารถและติดกับยานอวกาศยุโรปด้านหนึ่ง

อีกด้านหนึ่งของยานอวกาศคือ Mercury Transfer Module, MTM สิ่งนี้ดำเนินการโดย ESA และให้แรงขับดันเพื่อนำยานอวกาศที่ซ้อนกันไปจนถึงวงโคจรของดาวพุธ มันมีปีกที่ยาว 7.5 เมตรของแผงโซลาร์ซึ่งมีหน้าที่ในการเปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้เป็น“ ไอออนไดรฟ์” ซึ่งเป็นอุปกรณ์ขับเคลื่อนที่สร้างแรงขับโดยเร่งก๊าซซีนอนที่ถูกประจุบวก (โดย ปอกอะตอมของอิเล็กตรอน) เทคนิคนี้สามารถให้แรงขับต่อมวลของเชื้อเพลิงได้มากกว่าจรวดเคมีทั่วไป

แรงโน้มถ่วงมหาศาลของดวงอาทิตย์หมายความว่าต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการโคจรรอบดาวพุธเกี่ยวกับเมอร์คิวรี่มากกว่าที่จะต้องส่งยานอวกาศเดียวกันไปยังดาวพลูโตที่อยู่ไกลออกไป ด้วยเหตุนี้ไอออนไดรฟ์จะทำงานเป็นระยะ ๆ ประมาณครึ่งหนึ่งของระยะเวลาการล่องเรือส่วนใหญ่จะทำให้ยานอวกาศช้าลง

น่าเสียดายที่การจัดเรียงซ้อนของยานอวกาศที่รวมกันนั้นขัดขวางความสามารถในการทำวิทยาศาสตร์ในระหว่างการบินของดาวเคราะห์ ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์บางอย่างจะถูกรวบรวม แต่ภาพที่ดีที่สุดที่เราน่าจะได้รับระหว่างการบินจะมาจากการถ่ายเซลฟี่บน MTM

มาถึงที่ปรอท

เมื่อมาถึงที่ Mercury ในปลายเดือนธันวาคม 2568 โมดูลการโอนจะถูกถอดออก Mio หมุนรอบ 15 รอบต่อนาทีเพื่อความเสถียรจากนั้นจะได้รับการปลดปล่อยสู่วงโคจรวงรีเกี่ยวกับดาวพุธ ทันทีที่สิ่งนี้เกิดขึ้น JAXA จะเข้ารับการผ่าตัดของ Mio และให้คำแนะนำผ่านงานต่างๆศึกษาสนามแม่เหล็กของโลกและสภาพพื้นที่ที่เกี่ยวข้อง

ยานอวกาศของ ESA จะทำการทิ้งกระจกบังแดดสิ่งกีดขวางสุดท้ายและใช้เครื่องขับสารเคมีของตัวเองเพื่อให้ได้วงโคจรรอบวงโคจรที่ใกล้ขึ้นและมากขึ้นเกี่ยวกับดาวพุธ จากนั้นจะศึกษาพื้นผิวของดาวเคราะห์โดยใช้กล้องและเครื่องมืออื่น ๆ สิ่งนี้ควรตรึงองค์ประกอบและประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาโดยละเอียดยิ่งกว่า MESSENGER ที่เล็กลงและซับซ้อนน้อยกว่า ยานอวกาศยังมีเครื่องวัดสนามแม่เหล็กเพื่อให้ทั้ง Mio และ Mio สามารถรายงานสภาพแม่เหล็กที่สองแห่งพร้อมกัน - สิ่งสำคัญอันดับแรกสำหรับภารกิจอวกาศห้วงลึกที่ควรสอนเราเกี่ยวกับความเร็วที่การรบกวนเกิดขึ้นในสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์

มันน่าตื่นเต้นที่คิดว่า BebiColombo อาจเปลี่ยนความรู้ของเราเกี่ยวกับดาวพุธในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า และในขณะที่คุณรอตั้งแต่วันที่ 23 ตุลาคมคุณจะสามารถฟังเพลงที่ไพเราะและน่าดึงดูดซึ่งดาวเคราะห์ได้ดลใจเป็นส่วนหนึ่งของโครงการดาวเคราะห์ 2018 สิ่งนี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นอนุสรณ์ครบรอบหนึ่งร้อยปีของห้องชุดดาวเคราะห์ของกุสตาฟโฮลท์พร้อมเพลงที่ได้รับแรงบันดาลใจจากศาสตร์ของดาวเคราะห์

บทความนี้ถูกตีพิมพ์ครั้งแรกใน The Conversation โดย David Rothery อ่านบทความต้นฉบับที่นี่