Training für den Missionstart von BepiColombo zum Merkur

 

Der Flug der internationalen Raumsonde BepiColombo steht kurz bevor und bringt sie auf einer äußerst komplexen Reise zum innersten Planeten des Sonnensystems, dem Merkur. Mit einer Flugroute von fast 9 Milliarden Kilometern über einen Zeitraum von mehr als sieben Jahren wird BepiColombo neun planetarische Flybys absolvieren. Es handelt sich dabei um eine der anspruchsvollsten Missionen, die jemals im ESOC-Kontrollzentrum der ESA durchgeführt wurden.

Das Team von BepiColombo trainiert für die Reise zum Merkur

Der Start der Merkur-Mission BepiColombo an Bord einer Ariane-5-Trägerrakete ist am 20. Oktober um 3.45 MESZ geplant. Das Kontrollteam unter Leitung von Operations Manager Elsa Montagnon bereitet sich akribisch auf den Start vor.

„Das Missionsteam hat Monate damit verbracht, die außergewöhnliche und komplexe Reise von BepiColombo zu simulieren“, erklärt Elsa.

„Wir üben abwechselnd in 12-Stunden-Schichten in Echtzeit die verschiedenen Start- und frühen Missionsprozesse sowie die Manöver der Raumsonde, um auf alle Eventualitäten vorbereitet zu sein.“

Es handelt sich bei BepiColombo um ein Gemeinschaftsvorhaben der ESA und der japanischen Raumfahrtagentur JAXA. Die Mission besteht aus zwei Orbitern: Dem Mercury Planetary Orbiter (MPO) der ESA und dem Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) der JAXA.

BepiColombo Einzelansicht

Das von der ESA gebaute Merkur-Transfermodul (MTM), das beide Orbiter zum Merkur bringt, bezieht dabei seine Energie aus einer Kombination von solarelektrischem Antrieb, und sogenannten Gravotationsmanövern (gravity assist flybys).

 

Im Jahr 2025 auf dem Planeten der Extreme angekommen, wird BepiColombo mindestens ein Jahr lang Daten über die Zusammensetzung, Dichte, das Magnetfeld und die Exosphäre des Merkurs sammeln und die Wechselwirkung des Planeten mit dem Sonnenwind untersuchen.

Doch bevor die wissenschaftliche Arbeit beginnt, muss das multimodulare Raumfahrzeug die Erde zunächst sicher verlassen, den Betrieb hochfahren und Anweisungen des Kontrollteams für den weiteren Weg folgen.

Europäische Weltraumwissenschaftler bezeichnen BepiColombo als eines der anspruchsvollsten, jemals durchgeführten planetarischen Langzeitprojekte. Die Nähe des Merkurs zur Sonne erschwert es Raumfahrzeugen, dorthin zu gelangen, ohne der enormen Anziehungskraft des Sterns zu unterliegen.

Simulation der Reise von BepiColombo zum Merkur

„Damit die Raumsonde zum Merkur gelangt, ohne von unserem riesigen Stern erfasst zu werden, werden neun planetarische Flybys durchgeführt, wobei die Erde einmal, die Venus zweimal und der Merkur selbst sechsmal umkreist werden“, erklärt Andrea Accomazzo, Flugdirektor von BepiColombo.

„Anders als Missionen, die Raumfahrzeuge in die äußeren Bereiche des Sonnensystems bringen, nutzt das Merkur-Transfermodul die Schwerkraft der inneren Planeten in Verbindung mit dem Schub durch den elektrischen Antrieb, um das Raumfahrzeug zu verlangsamen.“

Das enorme Gravitationsfeld der Sonne spielt dabei eine wichtige Rolle. Einen Raumfahrzeug zum Merkur und damit in die Nähe der Sonne zu bringen, bedeutet, es dieser Graviation auszusetzen – die Schwierigkeit besteht darin, sicherzustellen, dass es auf dem Merkur und nicht auf unserem gigantischen Stern landet.

„Je näher wir an die Sonne kommen, desto mehr verenget sich unser Weg“, erklärt Frank Budnik vom Flight Dynamics Team.

BepiColombo auf zur Reise

„Die großen Solarpaneele von BepiColombo müssen genau im richtigen Winkel geneigt werden, um genügend Sonnenlicht zu erhalten, den hohen Energiebedarf des Antriebssystems zu decken und das Raumfahrzeug am Laufen zu halten. Zugleich darf nicht zu viel Sonnenlicht auf sie fallen, ansonsten könnten sie ihre Grenzen überschreiten.“

„Um diese beiden Bedingungen zu erfüllen, gibt es nur einen kleinen Korridor, in dem die Solarpaneele genutzt werden können.“

Nach der Trennung der Raumsonde von der Oberstufe der Rakete übernimmt das Team des ESOC die Kontrolle. Von Darmstadt aus werden Kommandos an die Raumsonde gesendet, um sie in den normalen Betriebsmodus zu versetzen – ein Prozess, der voraussichtlich vier Tage dauern wird.

In der ersten Phase der Satellitenmission, der Launch and Early Orbit Phase (LEOP), werden die Steuersysteme und -instrumente eingeschaltet sowie deren Zustand und ordnungsgemäße Funktion bewertet.

In dieser risikoreichen Phase ist der Satellit besonders anfällig, da er noch nicht voll funktionsfähig ist, aber dennoch den Gefahren des Weltraums ausgesetzt ist.

 

BepiColombo Simulation

Um sich auf diese entscheidende Phase vorzubereiten, haben die Missionskontrollteams monatelang jedes zu erwartende Szenario simuliert – die perfekte LEOP-Phase, den Start und die Trennung des Satelliten von der Trägerrakete, sowie eine ganze Reihe von Szenarien, in denen etwas schief laufen könnte. Ebenso wurde die Kontaktaufnahme des Kontrollteams  zum Raumfahrzeug geübt.

Bodenstationen auf drei Kontinenten unterstützen diese Mission, wobei das globale Antennennetzwerk der ESA während der gesamten Reise die Verbindung zu BepiColombo aufrechterhält.

„BepiColombo ist eine der ambitioniertesten interplanetaren Missionen der Welt, und sie könnte nicht in sichereren Händen sein“, so Rolf Densing, Direktor für Missionsbetrieb beim ESOC.

„Mit jahrzehntelanger Erfahrung und hunderten Stunden Simulationsübungen, ist das Missionskontrollteam der ESA bestens gerüstet, um sich auf den Weg zum diesem felsigen Planeten zu machen.“

 

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