BepiColombo: missie naar de binnenste planeet

Wie het zonnestelsel wil verkennen, moet veel geduld hebben. Dat geldt ook voor BepiColombo, het ESA-project voor onderzoek van Mercurius, de planeet die het dichtst bij de zon staat. Het project is genoemd naar de Italiaanse ruimtevaartpionieer Giuseppe "Bepi" Colombo (1920-1984).

De missie gaat in 2013 van start met de lancering van een draagraket van het type Sojoez-Fregat vanaf Europa’s ruimtehaven Kourou in Frans Guyana (waar vanaf 2008 Russische raketten de ruimte zullen ingaan). Er zullen twee ruimtesondes aan boord zijn: de Mercury Planetary Orbiter (MPO) van ESA en de Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) van het Japans ruimtevaartagentschap JAXA.

Naar de boodschapper van de goden

Een groot deel van onze huidige kennis in verband met Mercurius hebben we te danken aan Giuseppe Colombo, de in 1984 overleden Italiaanse wiskundige, waarnaar het programma is genoemd. Het werk van deze wiskundeprofessor uit Padua maakt de vlucht van een ruimtesonde naar Mercurius mogelijk.

Wanneer BepiColombo tenslotte in 2019 na een vlucht van zes jaar de "boodschapper van de goden" bereikt, dan zullen de twee ruimtesondes in twee verschillende polaire banen rond de planeet Mercurius komen. De MPO-orbiter zal rond Mercurius draaien in een baan tussen 400 en 1500 kilometer hoogte, de MMO-orbiter komt in een omloopbaan tussen 400 en 12.000 kilometer boven de planeet.

De twee ruimtetuigen zullen gedurende minstens een jaar het oppervlak, de inwendige structuur en het magneetveld van het nog weinig verkende hemellichaam onderzoeken. Ook zullen ze de interactie tussen de planeet en zijn omgeving onder de loep nemen. De twee sondes zullen elkaar regelmatig "ontmoeten" in het punt van hun baan dat het dichtst bij het planeetoppervlak ligt. De magnetosfeersonde MMO zendt dan zijn gegevens door naar de ESA-orbiter, die ze op zijn beurt naar de aarde stuurt.

Magnetisch veld

In 1974 en 1975 vloog de Amerikaanse sonde Mariner 10 Mercurius drie keer voorbij en maakte de tot nu toe enige close-ups van de planeet. De foto’s van Mariner 10 onthulden een planeetoppervlak vol kraters dat enigszins op dat van onze maan gelijkt. Zoals andere hemellichamen in het zonnestelsel is ook Mercurius een wereld van extremen. Aan de dagzijde is het er met 420°C verzengend heet, aan de nachtzijde is het er bitterkoud met een temperatuur van min 180°C.

Zoals de gelijknamige boodschapper van de goden is Mercurius een "snelle" planeet. Hij doet er amper 88 dagen over om één baan rond de zon af te leggen. Mariner 10 stelde verrassend vast dat de planeet een redelijk sterk magnetisch veld heeft. Dat magnetisch veld zal BepiColombo nauwgezet onderzoeken. Duitse en Oostenrijkse onderzoekers zullen samen met hun Britse en Japanse collega’s een magnetometer ontwikkelen en bouwen voor MPO. De Oostenrijkers leiden ook de ontwikkeling van een tweede magnetometer aan boord van de Japanse magnetosfeerorbiter.

De onderzoekers hebben in het verleden al talrijke ESA-missies met magnetometers uitgerust, zoals de kometensonde Rosetta, de sonde Venus Express, het satellietenkwartet Cluster voor waarneming van de magnetosfeer van de aarde en de NASA/ESA missie Cassini/Huygens naar de planeet Saturnus en zijn maan Titan. De knowhow die ze daarbij hebben opgedaan komt nu goed van pas bij de ontwikkeling, bouw en exploitatie van de magnetometer, waarmee Bepi Colombo het magnetisch veld en de magnetosfeer van Mercurius gaat bestuderen.

België van de partij

Men is vooral geïnteresseerd in de ruimtelijke structuur van het magnetisch veld van Mercurius. Wanneer een planeet een relatief sterk magnetisch veld heeft, dan kan men veronderstellen dat er een vloeibare kern is, die elektrisch geleidend is en dus uit ijzerverbindingen bestaat. Vermoedelijk bereikt vloeibaar materiaal uit het binnenste van de kern de buitenste regionen van de kern. Door deze stromingen in de kern, zogenaamde convectiebewegingen, wordt een magnetisch veld opgewekt.

Dat functioneert in principe zoals een dynamo op een fiets en onderzoekers spreken dan ook over een dynamo-effect. Uit de meetbare ruimtelijke structuur van het veld kan men afleiden hoe de planeet er waarschijnlijk inwendig uitziet. Het magnetisch veld levert dus niet alleen informatie over de oorsprong, maar ook over de inwendige structuur van de planeet.

Omdat elk van de twee sondes een magnetometer aan boord zal hebben, kunnen de onderzoekers de gegevens vergelijken. Maar het is nog even geduld hebben. Ondanks de ervaring die ze al hebben opgedaan bij eerdere ESA-missies is de bouw van een magnetometer toch altijd nog een heuse uitdaging. Elke satelliet is anders en in het geval van de Mercuriusmissie maken de extreme temperaturen in de buurt van de zon die nog extra groot.

Overigens is ook het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie (BIRA) bij het project BepiColombo betrokken. Het neemt deel aan het Mercury Plasma Particle Experiment. En de Koninklijke Sterrenwacht van België (KSB) wil uit gegevens over de banen van de sondes informatie over de inwendige structuur van Mercurius bekomen.

Info

Prof. Dr. Karl-Heinz Glaßmeier
Institut für Geophysik und extraterrestrische
Physik der TU Braunschweig
Tel.: 0531/391-5214
kh.glassmeier @tu-braunschweig.de