Raumsonde BepiColombo trennt sich vom Antrieb - und begibt sich im freien Fall zum Merkur

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Raumsonde BepiColombo trennt sich vom Antrieb – und begibt sich im freien Fall zum Merkur

Von: Pamela Dörhöfer

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Die Raumsonde der europäischen Weltraumorganisation ESA und der japanischen JAXA nähert sich mit einem heiklen Manöver dem fremden Planeten. Korrekturen sind kaum möglich, denn Funksignal benötigt von BepiColombo bis zur Erde etwa elfeinhalb Minuten.

Knapp acht Jahre sind inzwischen vergangen, seit sich die Raumsonde BepiColombo auf ihre lange Reise zum Merkur gemacht hat. Die gemeinsame Mission der europäischen Weltraumorganisation ESA und der japanischen JAXA war am 20. Oktober 2018 vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guyana ins All gestartet. 2026 ist sie angekommen, nach rund 207 Millionen zurückgelegten Kilometern – weit mehr als die durchschnittliche Entfernung von etwa 77 Millionen Kilometern, die zwischen Erde und Merkur liegt.

Doch Merkur ist „sehr schwierig zu erreichen“, wie Missionsmanagerin Santa Martinez von der ESA sagt. BepiColombo musste auf seinem Weg mehrere Flyby-Manöver an der Erde, der Venus und am Merkur selbst (dort sogar sechs) absolvieren, um das Reiseziel sicher ansteuern zu können und genau den Orbit zu erreichen, wo man hinwill. Das hat vor allem mit der Nachbarschaft des Merkur zur Sonne zu tun, in deren Nähe sich die Sonde rasant beschleunigt. Ungebremst würde sie dann an Merkur vorbeischießen, weshalb ihre Geschwindigkeit vorher gedrosselt werden muss; das wiederum lässt sich durch Gravitationseffekte bei Vorbeiflügen an Planeten bewerkstelligen.

Nun steht wieder ein Manöver an, ein ungleich komplizierteres, das die Sonde zugleich in eine entscheidende Phase bringen wird – die letzte, bevor im April nächsten Jahres die intensive Erforschung des Merkur beginnt. So soll sich am Donnerstag gegen 14 Uhr das Mercury Transfer Module (MTM) vom interplanetaren Antriebssystem des Satelliten lösen und im freien Fall Richtung Merkur fliegen. (ESA-Web-TV überträgt das Manöver im Livestream.)

Das MTM ist beladen mit den beiden Forschungssonden Mercury Planetary Orbiter (MPO) der ESA und dem Mercury Magnetosphere Orbiter (MIO) der JAXA, die es seit dem Start mithilfe seines solar-elektrischen Ionenantriebs wie eine Art Schleppschiff durch das Sonnensystem transportiert hat. Damit die beiden Orbiter in ihre vorgesehene Umlaufbahn einschwingen und Anfang April 2027 dann ihre wissenschaftliche Arbeit aufnehmen können, sind in den nächsten Monaten mehrere komplexe Manöver nötig.

Das heute bevorstehende gilt dabei als besonders heikel, da es bei möglicherweise auftretenden Problemen „sehr schwierig“ wäre, einzugreifen, wie Christoph Steiger, stellvertretender Leiter des Flugkontrollteams am europäischen Raumflugkontrollzentrum ESOC in Darmstadt, sagt: „Da finden Dinge statt, da gibt es keine zweite Chance.“ Alles sei bis auf die Sekunde genau geplant. Läuft indes etwas nicht so wie vorgesehen, wird eine Korrektur vom Kontrollzentrum aus schwierig. Ein Funksignal benötigt von BepiColombo bis zur Erde etwa elfeinhalb Minuten – und noch einmal die gleiche Zeit würde eine zur Sonde geschickte Korrektur in Anspruch nehmen. Weitere elfeinhalb Minuten schließlich würden vergehen, bis man weiß, ob die Intervention erfolgreich war.

Ein weiterer Unsicherheitsfaktor sind die extremen Temperaturunterschiede der Umgebung von Merkur, die von bis zu glutheißen 450 Grad Celsius auf der Tagseite bis zu minus 180 Grad auf der Nachtseite reichen. Das muss die Isolationsschicht auf dem Transportmodul aushalten, erklärt Steiger.

Sollte das herausfordernde Manöver reibungslos verlaufen und das Orbiter-Duo sich geschmeidig abtrennen, so werden beide Sonden im November gemeinsam in ihre vorgesehene Umlaufbahn um Merkur eintreten, bevor sie sich im Dezember voneinander lösen und getrennte Wege fliegen. Bis dahin übernimmt die Kontrolle über den weiteren Kurs das Antriebssystem des europäischen Mercury Planetary Orbiter. Es wird in den nächsten Wochen noch einige Flugkorrekturen vornehmen, bevor am 21. November das letzte Bremsmanöver folgt. Anschließend werden die beiden Orbiter Merkur aus unterschiedlichen Höhen untersuchen.

Magnetfeld des Planeten soll erforscht werden

Ziel der rund zwei Milliarden Euro kostenden Gemeinschaftsmission von ESA und JAXA ist es, mehr über den am wenigsten erforschten Gesteinsplaneten unseres Sonnensystems zu erfahren: etwa über den Vulkanismus auf Merkur und seine von Kratern geprägte Oberfläche oder über seine Exosphäre, eine aus Gasen bestehende dünne Schicht, die den Planeten anstatt einer Atmosphäre umgibt. Von besonderem Interesse ist auch das Magnetfeld von Merkur, der ein solches als einziger Planet unseres Sonnensystems außer der Erde besitzt. Unter anderem stehen dabei die starken Wechselwirkungen dieses Magnetfelds mit den Sonnenwinden im Fokus. Ohne dieses Magnetfeld würde dieser heftige, sogar die weiter entfernte Erde beeinflussende Strom aus geladenen Teilchen den nur rund 58 Millionen Kilometer entfernten Planeten mit voller Wucht treffen.

Und letztlich geht es bei BepiColombo auch darum, das Wissen über die Ursprünge unseres Sonnensystems zu erweitern. Laut ESA gelte die Erforschung von Merkur in der Astronomie als „Schlüssel zur Entschlüsselung der Geschichte unseres Sonnensystems“. Denn weil Merkur der sonnennächste Planet ist und sich im Laufe der Jahrmilliarden kaum durch geologische Prozesse verändert hat, fungiere er „wie eine kosmische Zeitkapsel“. Die Forschungsarbeit der beiden Orbiter soll bis mindestens 2029 andauern.