Nach fast acht Jahren Flug durch das innere Sonnensystem beginnt für die Raumsonde BepiColombo jetzt die spannendste Phase der gesamten Mission: die Ankunft am Merkur.

Was auf den ersten Blick wie ein einfacher Flug zum sonnennächsten Planeten erscheint, gehört tatsächlich zu den komplexesten Raumfahrtmissionen, die bisher durchgeführt wurden. Der Merkur ist aufgrund seiner Nähe zur Sonne ein äußerst schwieriges Ziel. Die enorme Gravitation unseres Zentralsterns macht es deutlich komplizierter, eine Raumsonde abzubremsen und dauerhaft in eine Umlaufbahn zu bringen.

BepiColombo ist eine gemeinsame Mission der europäischen Raumfahrtagentur ESA und der japanischen Raumfahrtagentur JAXA. Die Mission besteht aus zwei wissenschaftlichen Raumfahrzeugen, die künftig gemeinsam den Merkur untersuchen werden: dem europäischen Mercury Planetary Orbiter (MPO) und dem japanischen Mercury Magnetospheric Orbiter (Mio).

Der lange Weg zum Merkur

Gestartet wurde BepiColombo am 20. Oktober 2018 mit einer Ariane-5-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana.

Der direkte Weg zum Merkur wäre zwar möglich, aber technisch äußerst ungünstig. Die Sonde müsste aufgrund der hohen Geschwindigkeit beim Start in Richtung Sonne massiv abbremsen. Deshalb nutzt BepiColombo eine komplexe Flugbahn mit mehreren Swing-by-Manövern.

Dabei werden die Gravitationsfelder verschiedener Planeten genutzt, um Geschwindigkeit und Richtung der Sonde ohne zusätzlichen Treibstoffverbrauch anzupassen.

• 1 Vorbeiflug an der Erde
• 2 Vorbeiflüge an der Venus
• 6 Vorbeiflüge am Merkur

Diese Strategie verlängert die Reisezeit erheblich, reduziert aber den notwendigen Treibstoffbedarf und macht die Mission überhaupt erst möglich.

Der Aufbau von BepiColombo

Während der Reise zum Merkur war BepiColombo ein großer Verbund verschiedener Module. Jede Komponente erfüllt eine spezielle Aufgabe.

Mercury Transfer Module (MTM)

Das Transfermodul war der Antrieb und die Energieversorgung während der langen Reisephase.

Es verfügt über elektrische Ionentriebwerke, die zwar nur einen sehr kleinen Schub erzeugen, diesen aber über viele Monate hinweg kontinuierlich liefern können. Diese Technologie ist besonders effizient und ermöglicht lange Missionen im inneren Sonnensystem.

• Elektrische Ionentriebwerke
• Solarenergieversorgung
• Bahnkorrekturen über große Entfernungen
• Kommunikationsunterstützung während der Reisephase

Mercury Planetary Orbiter (MPO)

Der europäische Orbiter wird hauptsächlich den Merkur selbst untersuchen. Er analysiert die Oberfläche, die Zusammensetzung des Planeten und dessen geologische Entwicklung.

Die wissenschaftliche Nutzlast umfasst zahlreiche Instrumente:

• MERTIS: Infrarot-Spektrometer zur Untersuchung von Mineralien und Temperaturverteilungen
• BELA: Laser-Höhenmesser zur Vermessung der Oberfläche
• MIXS: Röntgenspektrometer zur Analyse der chemischen Zusammensetzung
• MESSENGER: weitere Sensoren für Magnetfeld, Plasma und Umgebung

Mio – Japans Blick auf die Magnetosphäre

Der japanische Orbiter Mio konzentriert sich auf die Umgebung des Merkur. Besonders interessant ist das schwache, aber vorhandene Magnetfeld des Planeten.

Untersucht werden unter anderem:

• Magnetosphäre des Merkur
• Sonnenwind und Plasmawechselwirkungen
• geladene Teilchen
• Auswirkungen der Sonnenaktivität

Mio ist dabei besonders interessant aufgebaut: Der Orbiter arbeitet rotationsstabilisiert und dreht sich während des Betriebs kontinuierlich, um seine Messinstrumente optimal einzusetzen.

Die entscheidende Ankunftsphase

Nach den zahlreichen Swing-by-Manövern beginnt nun die letzte und schwierigste Phase der Mission: der Eintritt in eine stabile Umlaufbahn um Merkur.

Die Entfernung zur Erde beträgt dann mehr als 100 Millionen Kilometer. Jede Steuerung erfolgt zeitverzögert, da Funksignale mehrere Minuten für die Strecke benötigen.

Zeitplan der Merkur-Ankunft

Datum	Ereignis
20. Oktober 2018	Start der Mission mit Ariane 5
April 2020	Erd-Swing-by zur Anpassung der Flugbahn
2020 und 2021	Vorbeiflüge an der Venus
2021–2025	Mehrere Merkur-Vorbeiflüge zur Geschwindigkeitsanpassung
Januar 2025	Letzter Merkur-Fly-by
September 2026	Abtrennung des Mercury Transfer Module
November 2026	Eintritt in die Merkur-Umlaufbahn
Dezember 2026	Trennung von MPO und Mio
Frühjahr 2027	Beginn der wissenschaftlichen Hauptmission

Warum ist Merkur wissenschaftlich so interessant?

Obwohl Merkur der sonnennächste Planet ist, gehört er noch immer zu den am wenigsten verstandenen Planeten unseres Sonnensystems.

Die NASA-Mission MESSENGER hat bereits zahlreiche Überraschungen entdeckt. Trotzdem sind viele Fragen offen:

• Warum besitzt ein so kleiner Planet noch ein Magnetfeld?
• Warum besteht Merkur zu einem ungewöhnlich großen Anteil aus Eisen?
• Wie konnte Eis in dauerhaft schattigen Kratern entstehen?
• Wie entwickelte sich der Planet in unmittelbarer Nähe zur Sonne?

Technik unter extremen Bedingungen

Die Umgebung am Merkur stellt enorme Anforderungen an die Raumsonde.

Die Sonde muss gleichzeitig mit folgenden Bedingungen umgehen:

• extreme Sonneneinstrahlung
• hohe Temperaturen
• starke Temperaturwechsel
• Strahlungsbelastung

Spezielle Schutzmaterialien, Wärmekontrolle und angepasste Solarpanels sorgen dafür, dass die empfindliche Technik trotzdem zuverlässig arbeiten kann.

BepiColombo und die Funktechnik

Auch für Funkamateure ist die Mission faszinierend. Zwar können die schwachen Missionssignale nicht mit Amateurmitteln empfangen werden, dennoch zeigt BepiColombo eindrucksvoll, was moderne Kommunikationstechnik leisten kann.

Zum Einsatz kommen unter anderem:

• Hochgewinnantennen
• X-Band-Kommunikation
• extrem genaue Bahnverfolgung
• Deep-Space-Kommunikation über Millionen Kilometer

Eine Raumsonde, die über eine Entfernung von mehr als hundert Millionen Kilometern Daten zur Erde sendet, zeigt eindrucksvoll die Möglichkeiten moderner Funktechnik.

Fazit

BepiColombo ist weit mehr als nur eine weitere Raumfahrtmission. Die Sonde verbindet europäische und japanische Ingenieurskunst und zeigt, wie komplex interplanetare Raumfahrt heute geworden ist.

Nach fast acht Jahren Flugzeit beginnt jetzt die eigentliche Forschungsarbeit. Der Merkur, lange Zeit ein weitgehend unbekannter Planet, könnte in den kommenden Jahren viele neue Erkenntnisse über die Entstehung unseres Sonnensystems liefern.

Für Technik- und Raumfahrtbegeisterte beginnt damit eine besonders spannende Zeit: Der lange Weg zum Merkur ist geschafft – nun beginnt die eigentliche Mission.

Weiterführende Informationen

• ESA – BepiColombo Mission
  Offizielle Missionsseite der europäischen Raumfahrtagentur ESA mit technischen Informationen, Bildern und aktuellen Missionsdaten.
• ESA – Aktuelle Informationen zur Ankunft am Merkur
  Aktuelle Missionsphase, Flugplanung und Status der Merkur-Ankunft.
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) – BepiColombo
  Informationen zu deutschen Beiträgen und wissenschaftlichen Instrumenten der Mission.
• ESA Science – BepiColombo Science Payload
  Technische Details zu den wissenschaftlichen Instrumenten und Experimenten.
• JAXA – BepiColombo / Mio Mercury Magnetospheric Orbiter
  Informationen zum japanischen Orbiter Mio und seinen wissenschaftlichen Aufgaben.
• NASA Science – BepiColombo Mission
  Zusätzliche technische Hintergrundinformationen zur internationalen Merkurmission.

Quellen und weiterführende Informationen: ESA, DLR, JAXA, NASA. Zusammenstellung und technische Aufbereitung: DL7AG.de