Questo è il terzo di sei passaggi ravvicinati su Mercurio, attraverso i quali il veicolo spaziale aggiusta progressivamente la sua orbita, insieme a oltre 15000 ore di impegnative operazioni di propulsione solare elettrica. Tutte queste manovre si rendono necessarie per consentire a BepiColombo di contrastare l'enorme attrazione gravitazionale del Sole, in modo da perdere abbastanza energia cinetica ed essere catturato nell'orbita di Mercurio nel 2025.
Il massimo avvicinamento (236±5 km) avverrà oggi alle 19:34 UTC (21:34 italiane) e BepiColombo si avvicinerà al lato notturno del pianeta, il che significa che le viste più interessanti della superficie di Mercurio, illuminato direttamente dal Sole, verranno registrate dalle telecamere di monitoraggio della navicella solo 13-20 minuti dopo, da oltre 1800 km di distanza. Le prime immagini dovrebbero essere rilasciate il 20 giugno.
Una infografica con alcune informazioni di base sulla manovra odierna. - Credits: ATG/ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
Sebbene questo non sia il motivo principale del Fly-By, esso costituirà una gradita opportunità non solo per per scattare immagini, ma anche per mettere a punto le operazioni degli strumenti scientifici su Mercurio prima dell'inizio della missione principale. Pertanto, la maggior parte degli strumenti verrà accesa e registrerà dati, come illustrato sulla destra dell'immagine qui sopra e come viene spiegato in dettaglio più avanti.
Fionda cosmica
La missione è stata lanciata nello spazio su un Ariane 5 dallo spazioporto europeo di Kourou nell'ottobre 2018 e si avvale di nove Gravity Assist: uno sulla Terra, due su Venere e sei su Mercurio, come illustrato nella figura seguente. Dopo il sorvolo di stasera, la missione entrerà in una fase molto impegnativa del suo viaggio verso Mercurio, aumentando gradualmente l'uso della propulsione elettrica con motore a ioni alimentato da energia solare. Questo effettuerà una serie di prolungate accensioni, chiamate "archi di spinta", per frenare continuamente contro l'enorme attrazione gravitazionale del Sole. Questi archi di spinta possono durare da pochi giorni fino a due mesi, con gli archi più lunghi interrotti periodicamente per ottimizzare la navigazione e la manovra.
Calendario delle fasi salienti della missione - Credits: ESA - Improvement: marco Di Lorenzo
I passaggi ravvicinati con assistenza gravitazionale sono un ottimo modo per cambiare rotta utilizzando pochissimo carburante, ma sono tutt'altro che semplici. I controllori di volo a terra devono essere pronti a guidare con precisione BepiColombo, in modo che sorvoli Mercurio esattamente alla giusta distanza, con l'angolazione giusta e con la giusta velocità. Tutto questo è stato calcolato anni fa, ma deve essere il più vicino possibile alla perfezione nella coreografia che si sta svolgendo oggi.
“Quando BepiColombo inizierà a sentire l'attrazione gravitazionale di Mercurio, viaggerà a 3,6 km/s rispetto al pianeta. Questa è poco più della metà della velocità con cui si è avvicinato durante i due precedenti passaggi ravvicinati di Mercurio", spiega l'esperto di dinamica di volo dell'ESA Frank Budnik. “E questo è esattamente il punto essenziale. Il nostro veicolo spaziale aveva troppa energia perché è partito dalla Terra". In effetti, come il nostro pianeta, anche BepiColombo all'inizio stava orbitando intorno al Sole da una elevata distanza e, quindi, possedeva una elevata energia potenziale. Avvicinandosi al Sole, questa energia potenziale si è tramutata in energia cinetica in eccesso (principio di conservazione dell'energia totale). "Per essere catturati da Mercurio, dobbiamo rallentare e stiamo usando la gravità della Terra, di Venere e Mercurio per farlo".
Lo scorso 19 maggio, il team di controllo della missione ha eseguito la più grande manovra di propulsione chimica che la missione abbia mai visto. Lo scopo era correggere gli errori nell'orbita di BepiColombo che si erano accumulati a seguito di interruzioni del propulsore durante il precedente arco di propulsione elettrica lento, della durata di un mese e mezzo. Le manovre di correzione in vista di un passaggio ravvicinato fanno parte delle normali operazioni; senza di essa BepiColombo sarebbe passato 24000 km troppo lontano da Mercurio e dal lato sbagliata del pianeta!
Al momento del massimo avvicinamento, BepiColombo avrà accelerato fino a 5,4 km/s rispetto a Mercurio, a causa all'attrazione gravitazionale del pianeta; subito dopo il veicolo subirà un rallentamento per lo stesso motivo e, a manovra completata, il passaggio ravvicinato ridurrà complessivamente la velocità della navicella rispetto al Sole di 0,8 km/s, deviandone la direzione di 2,6 gradi. Questo "effetto fionda inverso", analogo a quello sfruttato in passato per accelerare e sonde dirette ai pianeti giganti, si basa sul trasferimento di momento angolare tra pianeta e sonda, in questo caso a vantaggio del primo.
Informazioni sulla distanza percorsa e sulla posizione di BepiColombo e dei pianeti nel Sistema Solare interno, alla mezzanotte del 20 giugno (4,5 ore prima del massimo avvicinamento) - Credits: ESA - Processing: Marco Di Lorenzo
"Questa è la prima volta che il complesso metodo di propulsione elettrica solare viene utilizzato per portare un veicolo spaziale su Mercurio e rappresenta una grande sfida durante la parte rimanente della fase di crociera", afferma Santa Martinez Sanmartin, responsabile della missione BepiColombo dell'ESA. “Abbiamo già adattato il nostro concetto operativo per avere sedute di comunicazione aggiuntive con le nostre stazioni di terra, consentendoci di recuperare più velocemente dalle interruzioni del propulsore e di migliorare la determinazione dell'orbita. E per tutto il tempo questo avviene con ritardi nelle comunicazioni di oltre dieci minuti, a causa del tempo che attualmente impiegano i segnali luminosi per viaggiare tra la Terra e il veicolo spaziale°.
La dinamica del volo è sia una scienza che un'arte. Orbite, manovre e passaggi ravvicinati sono determinati con anni di anticipo, ma i veicoli spaziali non sono oggetti matematici perfetti. Questo è il motivo per cui i team peccano sempre per eccesso di cautela, tenendo conto delle molteplici opportunità di manovre per affinare e correggere il percorso effettivo di un veicolo spaziale. La distanza di sorvolo oggi sarà leggermente superiore a quella ottimale, proprio in considerazione del margine d'errore di qualche km sulla posizione effettiva nel momento più critico.
Assaggi di Scienza
Mentre molti strumenti sono stati già attivati durante la fase di crociera, alcuni funzioneranno anche durante il sorvolo, fornendo un altro allettante assaggio della scienza di Mercurio prevista durante la missione principale. Gli strumenti di monitoraggio magnetico, del plasma e delle particelle campionano l'ambiente prima, durante e dopo il massimo avvicinamento.
Obiettivi scientifici della missione - Credits: ESA
Questo sarà il primo sorvolo per il quale verranno accesi il BepiColombo Laser Altimeter (BELA) e il Mercury Orbiter Radio-science Experiment (MORE), anche se nel caso di BELA si tratta solo di un test funzionale. Una volta nell'orbita di Mercurio, BELA misurerà la forma della superficie di Mercurio e MORE studierà il campo gravitazionale e, indirettamente, il nucleo di Mercurio.
"La raccolta di dati durante i passaggi ravvicinati è estremamente preziosa per i team scientifici per verificare che i loro strumenti funzionino correttamente prima della missione principale", afferma Johannes Benkhoff, scienziato del progetto BepiColombo dell'ESA. “Fornisce anche una nuova opportunità di co nfronto con i dati raccolti dal veicolo spaziale MESSENGER della NASA durante la sua missione 2011-2015 su Mercurio da località complementari intorno al pianeta non solitamente accessibili dall'orbita. Siamo lieti di avere già pubblicato i dati basati sui nostri precedenti flyby che hanno generato nuovi risultati scientifici, il che ci rende ancora più entusiasti di entrare in orbita!
All'arrivo su Mercurio nel dicembre 2025, i due moduli scientifici di BepiColombo - il Mercury Planetary Orbiter (MPO) dell'ESA e il Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) della JAXA - si separeranno dal Mercury Transfer Module (MTM) ed entreranno in orbite complementari attorno al pianeta .
La telecamera scientifica principale è schermata fino a quando i moduli della navicella non si separano, ma durante i passaggi ravvicinati vengono scattate istantanee dalle telecamere di monitoraggio di BepiColombo.
Un selfie unico
Le tre Monitoring Cameras (M-CAM) installate sul Modulo di Trasferimento di BepiColombo forniscono immagini in bianco e nero, con una risoluzione di 1024 x 1024 pixel. A causa della loro posizione sul veicolo spaziale, catturano anche uno dei pannelli solari di MTM e le antenne di MPO in primo piano. Mentre BepiColombo oltrepassa Mercurio, vedremo il pianeta apparire in alto a destra nelle immagini di M-CAM 3 e spostarsi verso il basso a sinistra.
Collocazione e vista simulata delle 4 fotocamere del Modulo diSevizio, a bordo di BepiColombo - credits: ESA
Le prime immagini saranno scaricate entro un paio d'ore dopo il massimo avvicinamento e dovrebbero essere disponibili al pubblico a partire dal pomeriggio del 20 giugno. Le immagini più vicine dovrebbero rivelare una serie di importanti caratteristiche geologiche tra cui grandi crateri, terreno vulcanico e tettonico. Tutte le immagini saranno pubblicate anche nel Planetary Science Archive dell'ESA nei giorni successivi.
Sarà possibile seguire "in diretta" il sorvolo attraverso il tag #MercuryFlyby sugli account Twitter @esaoperations e @bepicolombo, insieme a @ESA_Bepi , @ESA_MTM e @JAXA_MMO per gli aggiornamenti.
Aggiornamento: Proprio su Twitter, poco dopo la pubblicazione di questo articolo (alle 12:32), è arrivata la prima immagine di Mercurio ripreso da una distanza di 121000 km e illuminato lateralmente. Qui sotto propongo una versione elaborata e ripulita dalle strie chiare orizzontali, il "blooming" dovuto alla diffusione orizzontale di cariche sul CCD ad opera dei pixel saturi.
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