Новый международный проект: миссия к Меркурию

Специалисты европейского космического агентства ЕКА и японского агентства аэрокосмических исследований  JAXA готовят новую исследовательскую миссию, на этот раз к Меркурию.

Нынешней осенью в рамках «Всемирной недели космоса» прошла презентация нового проекта ЕКА – межпланетного зонда «BepiColombo», разрабатываемого специалистами  ESA совместно с   Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA – Japan Aerospace eXploration Agency). Новый зонд предназначен для  исследования Меркурия - самой близкой к Солнцу и наименее изученной планеты из планет земной группы (Меркурий, Земля, Венера, Марс).

Надо сказать, что перелет к Меркурию и проведение исследований  автоматическими космическими аппаратами вблизи этой небольшой планеты – задача непростая. Значительный перепад температур на планете в диапазоне от -180 до +430 градусов Цельсия предъявляет особые требования к конструкции аппарата и используемым материалам. В то же время достижение Меркурия предполагает внушительные энергозатраты, а значит, и соответствующий запас топлива на борту аппарата.  
За прошлые годы всего лишь два автоматических космических аппарата работали в окрестностях этой планеты. Аппарат «Маринер-10» провел  исследования планеты с пролетной траектории в 1974-75 годах. Другой космический аппарат, «Мессенджер», был запущен на траекторию полета к Меркурию в августе 2004 года, выведен на орбиту вокруг Меркурия в марте 2011 года и вплоть до настоящего времени   находится на околопланетной орбите Меркурия. (Недавно, в начале ноября 2013 года Мессенджер с помощью камеры MDIS – «Mercury Dual Instrument System» сделал и передал на Землю снимки  комет Энке и ISON).

На презентации разработчики представили так называемую «техническую модель космического зонда», предназначенную для проведения серии термических и вакуумных испытаний. Эта модель практически полностью соответствует оригиналу космического аппарата «BepiColombo», который должен отправиться к Меркурию.

Планируется, что  в августе 2015 года (выбор даты старта не окончательный)  к самой маленькой (ее масса составляет около 5% от массы Земли) и одной из наименее изученных и самой близкой к Солнцу планет отправятся две орбитальных станции на одном транспортном модуле Mercury Transfer Module (MTM). Аппарат миссии «BepiColombo» будет запущен к Меркурию с помощью российской трехступенчатой ракеты-носителя Союз-У с разгонным блоком Фрегат. Общий вес космической станции  составляет около трёх тонн, из которых примерно половина — горючее.

Маршрут полета  аппарата к Меркурию представляет собой довольно сложную межпланетную траекторию с пролетом и последовательным  выполнением ряда гравитационных маневров в полях тяготения планет –  Земли, Венеры и Меркурия. Выбор такой многопролетной траектории (с продолжительностью полета более 6 лет) позволяет заметно снизить затраты топлива при выполнении перелета, а значит – увеличить объем и вес научной аппаратуры и приборов на борту аппарата.

Конструктивно модуль MTM, с установленными на нем двигателями химической и электрической тяги,  представляет собой несущую конструкцию космического аппарата, на которой размещаются два научных модуля.
  
 Орбитальный модуль Mercury Planetary Orbiter (MPO ESA) будет оборудован 11-ю научными приборами, датчиками и  камерами, предназначенными  для съемки и  анализа особенностей поверхности Меркурия. Один из научных приборов на МРО будет российским.
Другой орбитальный модуль Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), разрабатываемый специалистами японского космического агентства JAXA, с  пятью научными приборами,  предназначен для  изучения магнитосферы Меркурия.

Научная станция Mercury Planetary Orbiter (MPO) при достижении близких окрестностей планеты должна быть выведена на рабочую орбиту высотой от 400 до 1500 км над поверхностью Меркурия, после чего займется полным картографированием и исследованием особенностей поверхности планеты. Среди научных задач – изучение элементного и минералогического  состава Меркурия, более точная оценка размеров и  состояния ядра планеты.

Орбита другой научной станции ММО будет более вытянутой. Ближайшее расстояние до поверхности планеты (перицентр орбиты) составит  также около 400 км, а вот ее апоцентр будет находиться на высоте 12 000 км. Выбор такой орбиты научной  космической станции  даст возможность получить более полное представление о магнитном поле  Меркурия.

Планируемые исследования на орбите вокруг Меркурия позволит ученым не только получить новую информацию о поверхности Меркурия – самой близкой планете к нашему светилу, но и  получить более глубокое представление  о возникновении,  геологической истории внутренних планет нашей Солнечной системы, включая Землю.

По предварительным расчетам  разработчиков, орбитальная часть миссии станции «BepiColombo», должна продлиться не менее одного года.

Иллюстрации  ESA, NASA