BepiColombo: la missione ESA-JAXA verso Mercurio
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BepiColombo: la missione ESA-JAXA verso Mercurio

BepiColombo è una missione congiunta tra ESA e JAXA che mira a completare l'esplorazione di Mercurio. Lanciata il 20 ottobre 2018 alle 01:45 UTC con un Ariane 5 dal centro spaziale ESA di Kourou, nella Guyana francese, si prefigge di studiare composizione, geofisica, atmosfera, magnetosfera e storia del piccolo pianeta del Sistema Solare.

Generalità sulla missione

BepiColombo è la prima missione di ESA destinata a Mercurio. Con un anno a disposizione per portare a termine la missione nominale, BepiColombo si compone di due pezzi principali, uno destinato al pianeta e uno alla sua magnetosfera.

Perché si chiama "BepiColombo"?

Giuseppe Colombo durante una lezione a Padova
Giuseppe Colombo, lezione a Padova

Iniziando dal nome: la missione BepiColombo è dedicata a Giuseppe Colombo, detto Bepi (Padova, 02/10/1920 - Padova, 20/02/1984), matematico, fisico e astronomo padovano e Professore all'Università degli Studi di Padova. A lui è dovuta la scoperta della sincronia tra rotazione e rivoluzione del pianeta Mercurio nonché la partecipazione allo sviluppo della sonda Mariner 10. Medaglia d'oro della NASA - che lo assoldò nel 1961 - proprio per gli studi nella ricerca spaziale e collaboratore dell'Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Collaboratore per il lancio della sonda Giotto (il nome fu scelto proprio da Bepi) per l'incontro con la cometa di Halley del 1986, si adoperò per la pianificazione dei fly-by con Mercurio nel 1972-1973 e per la progettazione del Solar Probe.

Generalità sulla missione

BepiColombo è una missione congiunta tra Agenzia Spaziale Europea (ESA) e Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), parte del progetto di esplorazione del pianeta Mercurio. Lanciata a ottobre 2018, l'arrivo su Mercurio è fissato per la fine del 2025 per l'avvio di una missione nominale di un anno. Quinta missione Cornerstone del programma Horizon 2000+ adottata dallo SPC di ESA nel 2007 per il programma del Direttorato Scientifico, rappresenta una delle missioni più ambiziose mai programmate dall'Ente Europeo.

BepiColombo si compone di due satelliti: 

  • Mercury Planet Orbiter (MPO): trasporta gli strumenti destinati allo studio della superficie planetaria, dell'esosfera e della struttura interna di Mercurio. Progettata e costruita da ESA, è una sonda stabilizzata a tre assi con orbita bassa e nadir pointing, specializzata in remote sensing e radioscienza;
  • Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO): trasporta gli strumenti destinati allo studio della magnetosfera di Mercurio. Progettata e costruita dalla JAXA con contributi europei, si basa su un modulo stabilizzato per rotazione con orbita decisamente eccentrica, specializzata in campi magnetici, onde e particelle.
Struttura di BepiColombo. Crediti ESA
Struttura di BepiColombo. Crediti ESA

L'unione dei due componenti forma il Mercury Composite Spacecraft (MCS) e avviene tramite un modulo specifico chiamato Mercury Transfer Module (MTM) finalizzato a mantenere le parti unite durante il viaggio e a inserirle in orbita. La prima definizione della missione contemplava anche un lander (MSE - Mercury Surface Element), cancellato per questioni di budget limitato. 

MPO (in basso) e MMO (in alto) uniti in configurazione di lancio a Kourou. Crediti ESA/CNES/ArianSpace/Optique video-J.Odang
MPO (in basso) e MMO (in alto) configurazione di lancio.
Crediti ESA/CNES/ArianSpace/Optique video-J.Odang

Gli obiettivi scientifici

Considerata tra le più complesse missioni planetarie di sempre, BepiColombo vede i propri satelliti agire in un ambiente che risente molto dell'influenza gravitazionale del Sole - il che rende complesso raggiungere una orbita stabile intorno al piccolo Mercurio - ma anche della sua radiazione , con temperature elevatissime. 

Gli obiettivi della missione possono essere riassunti come segue: 

  • Studio dell'origine e dell'evoluzione dei pianeti vicini alla propria stella madre,
  • Studio di Mercurio per forma, interno, struttura, geologia, composizione e crateri;
  • Studio dell'[V]esosfera[/V] di Mercurio, della sua composizione e dinamica;
  • Studio della magnetosfera di Mercurio, struttura e dinamica,
  • Studio sull'origine del campo magnetico di Mercurio;
  • Conferme alla relatività generale di Einstein

Il viaggio e l'operatività

Una volta lanciato da Kourou, BepiColombo affronta un viaggio della durata superiore ai sette anni prima dell'ingresso in orbita. Per un pianeta piccolo come Mercurio posto vicino a un centro di massa come il Sole, l'avvicinamento e l'ingresso in una orbita stabile è una fase delicata che necessita una costante decelerazione. 

Per il segmento di Ground Control, ESA è responsabile dell'intera missione e dell'operazione dello spacecraft unito fino all'inserimento in orbita di MPO e MMO. Durante il viaggio, ESOC (European Space Operations Centre) a Darmstadt coordina le operazioni tramite la antenna Cebreros da 35 metri posta in Spagna. ISAS/JAXA, con il Sagamihara Space Operation Centre, controlla le operazioni di MMO tramite l'antenna giapponese da 64 metri Usuda, con ESOC che resta responsabile delle operazioni di MPO.

Per le operazioni scientifiche ESA è responsabile di missione e operazioni di MPO tramite il BepiColombo Science Operation Centre presente in European Space Astronomy Centre (ESAC) a Villafranca, Madrid, definendo e coordinando le osservazioni e assistendo i team nell'uso della strumentazione.

Ultimo aggiornamento del: 06/03/2020 21:06:27

Mercury Planetary Orbiter

Il Mercury Planetary Orbiter (MPO) è un satellite stabilizzato su tre assi destinato a orbitare intorno a Mercurio in orbita polare inerziale con periodo di 2.3 ore. Accoglie al suo interno ben undici strumenti per lo studio del corpo celeste

Rappresentazione di MPO della missione BepiColombo. Crediti ESA
Rappresentazione di MPO della missione BepiColombo. Crediti ESA

Il Mercury Planetary Orbiter (MPO) è un satellite stabilizzato su tre assi destinato a orbitare intorno a Mercurio in orbita polare inerziale con periodo di 2.3 ore. La sua struttura, che si concretizza in una scatola con dimensioni 3.9*2.2*1.7 metri, accoglie al suo interno ben undici strumenti per lo studio del corpo celeste relativamente a superficie e struttura.

Il radiatore è sempre rivolto in direzione opposta a quella del Sole. MPO ruota di 180° al perielio e all'afelio , mentre la maggior parte degli strumenti sono sempre rivolti verso Mercurio (al nadir ). La gamma di altitudine dovrebbe andare da 480 a 1500 chilometri, con latitudine che varia tra 16°N e 16°S durante la fase scientifica nominale (il primo anno). 

Nella rappresentazione orbitale sottostante, al perielio, l'apo-Mercurio di MPO si trova sul lato diurno, una configurazione che minimizza il carico termico sia dal Sole sia dall'albedo di Mercurio. Il perielio è un punto importante per gli strumenti esosferici visto che la velocità di rotazione del pianeta è leggermente superata dalla velocità orbitale e dalla superficie del Sole sembra rallentare, arrestarsi e cambiare direzione per circa quattro giorni terrestri prima di rallentare di nuovo, arrestarsi e riprendere la direzione "corretta". Il punto di afelio è invece il più importante per le camere e gli strumenti di scansione superficiale, quando il peri-Mercurio è nella parte diurna ed è possibile ottenere la migliore risoluzione per le immagini.

Rappresentazione dell'orbita di Mercurio intorno al Sole e dell'orbita di MPO rispetto a Mercurio. Si nota come, in afelio, MPO si trovi nel punto più vicino a Mercurio durante le ore diurne. Crediti ESA
Rappresentazione dell'orbita di Mercurio intorno al Sole e dell'orbita di MPO rispetto a Mercurio. Si nota come, in afelio, MPO si trovi nel punto più vicino a Mercurio durante le ore diurne. Crediti ESA

Il satellite

Quattro motori 22N ridondanti, posto sul lato nadir, vengono utilizzati nelle manovre orbitali fino all'acquisizione dell'orbita finale, per poi essere disattivati. Il controllo dell'altitudine è fornito da un set di quattro giroscopi e quattro motori 10N - montati sul radiatore - per la desaturazione del momento. Sono presenti tre star-trackers, sempre sul lato del radiatore, sensori solari e un set di giroscopi ad alta precisione per ottenerela determinazione dell'altitudine più precisa possibile.

Radiatore

Il radiatore, come detto, non guarda mai il Sole. Presenta delle alette molto riflettenti, montate con una appropriata angolazione, per ridurre il più possibile l'assorbimento del calore irradiato da Mercurio.

Solar Array 

L'array di tre pannelli solari è un mix 70-30% di celle solari e specchi (Optical Surface Reflectors - OSR), il tutto finalizzato a mantenere la temperatura sotto i 200°C. Questo scopo è supportato dalla scelta di angoli di incidenza solare fino a 80°, in grado di generare energia sufficiente senza riscaldare l'array solare. Durante le eclissi, quando la sonda è al buio, l'energia è fornita da una batteria.

Esistono due bracci estensibili, uno di 2.8 metri per il doppio magnetometro (il sensore interno è montato a 80 centimetri dall'estremità mentre l'altro si trova all'estremità del braccio) e uno per MGA.

Gli strumenti

1. BELA - BepiColombo Laser Altimeter

Principal Investigator: Hauke Hussmann - Nicolas Thomas

BELA - BepiColombo. Crediti ESA
BELA - BepiColombo. Crediti ESA

Lo strumento caratterizza e misura la morfologia e la topografia di Mercurio, fornendo altezze e posizioni delle strutture rispetto alle coordinate centrali. Le informazioni vengono usate per creare un modello digitalizzato del terreno in grado di consentire esplorazioni qualitative della geologia, della tettonica e dell'età della superficie. 

BELA utilizza l'approccio classico dell'altimetria laser: il fascio laser produce un punto di 20-50 metri sulla superficie e viene riflesso dalla stessa prima di essere ricevuto da un telescopio. L'immagine viene rifocalizzata e il segnale viene campionato determinando il tempo di volo e l'intensità di pulsazione. Un sistema digitalizzato ritorna la forma della pulsazione. Una volta arrivati a Terra, i dati vengono convertiti con il supporto delle ricostruzioni orbitali, ottenendo quasi istantaneamente mappe topografiche locali.

2. ISA - Italian Spring Accelerometer

Principal Investigator: Valerio Iafolla

Strumento ISAISA - BepiColombo. Crediti ESA
Strumento ISAISA - BepiColombo. Crediti ESA

Accelerometro a tre assi ad alta sensibilità, in grado di supportare lo studio del pianeta e di testare la Relatività Generale di Einstein a livelli di accuratezza finora mai raggiunti. I dati vengono combinati da quattro diversi strumenti posti su MPO: star tracker, camera ad alta risoluzione, accelerometro e transponder. Gli obiettivi scientifici sono fortemente correlati al Radio Science Experiment MORE, la cui combinazione consente di ottenere informazioni sull'interno di Mercurio e di testare la teoria di Einstein. Ci sono tre categorie di esperimento che possono essere distinte: esperimenti di gravità, di rotazione e di relatività. Gli obiettivi scientifici sono: 

  1. studio della gravità globale di Mercurio e delle sue variazioni legate alle maree solari, finalizzato alla miglior determinazione della struttura interna del pianeta;
  2. osservazione delle anomalie gravitazionali locali per derivare la struttura del mantello e dello strato tra mantello e crosta;
  3. misurazione della rotazione per ottenere informazioni su dimensione e stato fisico del nucleo;
  4. studio del moto del centro di massa di Mercurio

ISA ha il compito cruciale di rimuovere le perturbazioni non gravitazionali dalla lista dei segnali non riconosciuti

3. MERMAG - MPO-Magnetometer (compreso il magnetometro su MMO)

Principal Investigator: Karl-Heins Glassmeier

MERMAG consiste di magnetometri a bordo di MPO e di MMO, precisamente MPO-MAG e MMO-MGF. Alcune misurazioni sono possibili soltanto tramite la combinazione dei due magnetometri. L'obiettivo primario di MERMAG è fornire misurazioni del campo magnetico che portino a una descrizione dettagliata del campo magnetico planetario e della sua sorgente, al fine di comprenderne origine e evoluzione. L'obiettivo secondario è legato alle interazioni del vento solare con il campo magnetico di Mercurio, alla formazione delle dinamiche della magnetosfera e dei processi che controllano l'interazione della stessa con il pianeta. 

4. MERTIS - Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer

Principal Investigator: Harald Hiesinger

MERTIS - BepiColombo. Crediti ESA
MERTIS - BepiColombo. Crediti ESA

MERTIS è uno spettrometro a immagini in infrarosso, privo di raffreddamento. L'obiettivo di MERTIS è fornire informazioni dettagliate riguardanti la composizione mineralogica della superficie di Mercurio tramite misurazioni spettrali di diverse localizzazioni. Si tratta di uno studio cruciale per la scelta delle teorie antagoniste e per selezionare un modello valido per origine e evoluzione del pianeta. Gli obiettivi scientifici principali sono quattro:

  • studio della composizione superficiale;
  • identificazione dei minerali;
  • mappatura della mineralogia superficiale
  • studio della temperatura superficiale.

5. MGNS - Mercury Gamma-Ray and Neutron Spectrometer

Principal Investigator: Igor Mitrofanov

MGNS - BepiColombo. Crediti ESA
MGNS - BepiColombo. Crediti ESA

Obiettivo principale dello spettrometro MGNS è determinare la composizione delle regioni superficiali di Mercurio mentre l'obiettivo secondario è determinare la distribuzione regionale dei depositi volatili nelle aree polari permanentemente in ombra, fornendo una mappa della colonna di densità di questi depositi con una accuratezza di 0.1 g/cm2 e con una risoluzione di circa 400 metri. Su Mercurio i raggi cosmici si propagano e interagiscono con la superficie a causa di una assenza di atmosfera e di un campo magnetico molto debole. Proprio il bombardamento cosmico fa sì che un gran numero di neutroni secondari vengano prodotti all'interno di uno strato subsuperficiale di 1 o 2 metri di spessore. Questi neutroni interagiscono con i nuclei atomici del materiale subsuperficiale producendo emissione di raggi gamma . La spettroscopia gamma può quindi fornire una idea della composizione subsuperficiale del pianeta.

MGNS si basa su due segmenti separati con cinque detectors ciascuno. MGRS è lo spettrometro a raggi gamma e utilizza uno scintillatore LaBr3. MNS è lo spettrometro a neutroni e consiste di tre sensori (SD1, SD2 e MD). MGNS opera continuamente, con l'asse dei detectors allineato al nadir

6. MIXS - Mercury Imaging X-Ray Spectrometer

Principal Investigator: Emma Bunce

MIXS - BepiColombo. Crediti ESA
MIXS - BepiColombo. Crediti ESA

MIXS ha tre principali obiettivi da raggiungere: 

  1. produrre una mappa globale delle abbondanze presenti nelle rocce con una accuratezza del 5-50% in base alla concentrazione;
  2. produrre una mappa ad alta risoluzione di queste abbondanze, laddove le condizioni solari consentono;
  3. confermare la zona aurorale, dove le particelle energetiche interagiscono con la superficie producendo una sorgente intensa e continua di raggi X.

7. MORE - Mercury Orbiter Radio-Science Experiment

Principal Investigator: Luciano Iess

MORE - BepiColombo. Crediti ESA
MORE - BepiColombo. Crediti ESA

Lo scopo principale di MORE verte sulla geodesia e sulla fisica fondamentale, aiutando a determinare il campo gravitazionale del pianeta così come la dimensione e lo stato fisico del nucleo, fornendo esperimenti fondamentali per la modellizzazione della struttura interna e per testare le teorie della gravità. Il tutto verrà raggiunto attraverso diversi tipi di dato generati da MORE stesso ma anche da altri strumenti come BELA, ISA e SIMBIO-SYS. Viene analizzato l'effetto Doppler dell'invio di segnali da Terra e delle risposte della sonda verso il Ground Segment. In base al tempo di ritardo nella trasmissione è possibile derivare molte informazioni. La combinazione dei dati con le misurazioni delle accelerazioni non gravitazionali misurate da ISA determina una soluzione orbitale e una stima dei parametri fisici di interesse. Le immagini a alta risoluzione di SIMBIO-SYS vengono utilizzate per determinare la rotazione del pianeta. Lo scopo dell'esperimento di rotazione è determinare l'obliquità di Mercurio rispetto al piano orbitale e l'ampiezza della [V]librazione[/V] in longitudine, il che porta a una migliore caratterizzazione del nucleo di Mercurio.

8. PHEBUS - Probing of Herman Exosphere by Ultraviolet Spectroscopy

Principal Investigator: Eric Quemerais

PHEBUS - BepiColombo. Crediti ESA
PHEBUS - BepiColombo. Crediti ESA

PHEBUS utilizza l'emissione in ultravioletto dell'esosfera di Mercurio per caratterizzare la composizione, la struttura e le dinamiche, nonché le connessioni tra superficie e esosfera. Si tratta di uno spettrometro che lavora tra 55 e 330 nanometri ed è finalizzato alla determinazione della composizione e delle struttura verticale dell'esosfera planetaria, con particolare riguardo a: 

  1. caratterizzazione delle dinamiche esosferiche;
  2. circolazione giorno-notte e trasporto tra regioni attive e non attive;
  3. studio dei processi di rilascio superficiale
  4. identificazione e caratterizzazione delle sorgenti dei costituenti esosferici
  5. detection e caratterizzazione della ionosfera e delle relazioni con l'atmosfera neutra
  6. monitoraggio nello spazio e nel tempo di scambi tra magnetosfera e esosfera
  7. studio e quantificazione dei cicli geochimici

A questo si aggiunge la ricerca degli strati ghiacciati nelle regioni polari in perenne ombra e la misurazione della riflettività del ferro nella regolite.

9. SERENA - Search for Exospheric Refilling and Emitter Natural Abundances

Principal Investigator: Stefano Orsini

SERENA è uno strumento che si compone di quattro unità di detector di particelle neutre e ionizzate. Può fornire informazioni superficie, esospera e magnetosfera e sui processi coinvolti, nonché sulle interazioni tra particelle energetiche, vento solare, micrometeoriti e mezzo interplanetario. In particolare: 

  • STROFIO (Start from a Rotating Field Mass Spectrometer) è uno spettrometro di particelle neutre che misura in-situ le particelle neutre a bassa energia e la densità dell'esosfera;
  • ELENA (Emitted Low-Energy Neutral Atoms), camera di particelle neutre che studia la fuga dalla superficie di gas neutri;
  • MIPA (Miniature Ion Precipitation Analyser) è uno strumento per il monitoraggio degli ioni e di analisi dei processi con i quali il plasma del vento solare precipita sulla superficie;
  • PICAM (Planetary Ion Camera) è uno spettrometro di massa che opera come una camera all-sky per le particelle cariche, destinata allo studio dei processi con i quali le particelle neutre sono espulse dal suolo, ionizzate e trasportate verso l'ambiente di Mercurio.

Gli obiettivi primari dello strumento si risolvono in composizione chimica dell'esosfera, determinazione dei profili della densità del gas neutro, determinazione della composizione dell'eso-ionosfera e della sua distribuzione spaziale e energetica, determinazione del tasso di precipitazione degli ioni e di rilascio da superficie. Ulteriori obiettivi riguardano il remote sensing della composizione superficiale, le dinamiche e la struttura della magnetosfera, le variazioni del pianeta in risposta al vento solare.

10. SIMBIO-SYS - Spectrometer and Imagers for MPO BepiColombo Integrated Observatory System

Principal Investigator: Gabriele Cremonese

SIMBIO-SYS - BepiColombo. Crediti ESA
SIMBIO-SYS - BepiColombo. Crediti ESA

Suite integrata per la ripresa di immagini e di spettri dalla superficie del pianeta. L'obiettivo scientifico è esaminare la geologia superficiale (stratigrafia, geomorfologia), il vulcanismo, la tettonica globale (geologia strutturale, proprietà meccaniche della litosfera), l'età della superficie, la composizione superficiale e la geofisica (misura delle librazioni, determinazione delle abbondanze minerali). Al suo interno:

  • STC - Stereo Channel: fornisce una copertura a colori della superficie con risoluzione di 50 metri a pixel, al fine di definire le unità geologiche principali, le strutture tettoniche, i crateri da impatto e gli edifici vulcanici.
  • HRIC - High Spatial Resolution Imaging Channel: finalizzato alla caratterizzazione di alcune strutture superficiali con maggiore risoluzione, ottenendo 5 metri a pixel da una altezza di 400 chilometri. Il campo inquadrato è di 1,47° con spettro da 400 a 900 nanometri;
  • VIHI  Visible Infrared Hyperspectral Imager Channel: camera iperspettrale nel visibile e nel vicino infrarosso, finalizzata a mappare il pianeta per ottenere la composizione mineralogica globale della superficie, consentendo una correlazione tra composizione superficiale e strutture morfologiche.

11. SIXS - Solar Intensity X-Ray and Particles Spectrometer

Principal Investigator: Juhani Huovelin

SIXS - BepiColombo. Crediti ESA
SIXS - BepiColombo. Crediti ESA

L'obiettivo di SIXS è ottenere misurazioni di raggi X e particelle di origine solare sfruttando una elevata risoluzione e un ampio campo di vista. Tra gli altri obiettivi vi è lo studio della variabilità nello spazio e nel tempo della corona a raggi X del Sole, del comportamento temporale dei flare. I dati vengono rilasciati in PDS, FITS e parzialmente in formato ASCII e l'analisi scientifica verrà portata avanti inizialmente nell'istituto del Principal Investigator.

Ultimo aggiornamento del: 07/03/2020 13:18:23

Mercury Magnetosphere Orbiter

Il Mercury Magnetosphere Orbiter (MPO) è un satellite stabilizzato su assi di rotazione con un tasso di 15 rotazioni al minuto, ovvero con un giro ogni quattro secondi. L'asse di rotazione è quasi perpendicolare all'equatore di Mercurio.

Mercury Magnetospheric Orbiter, struttura. Crediti Yamakawa et al., 2008
Mercury Magnetospheric Orbiter, struttura. Crediti Yamakawa et al., 2008

Il Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) è un satellite stabilizzato su un asse di rotazione, con una rotazione ogni 4 secondi (quindici rotazioni al minuto). L'asse di rotazione è quasi perpendicolare all'equatore del pianeta Mercurio mentre il range di altutidini varia tra 590 e 11639 chilometri, con apo-Mercurio pari quindi a sei volte il raggio del pianeta.

Struttura del satellite

Il corpo principale del satellite è un ottagono che potrebbe essere inscritto in un cerchio di 1.8 metri di diametro. L'altezza del pannello laterale misura 0.9 metri mentre la porzione superiore è data per il 50% da celle solari e per il 50% da specchi (OSR - Optical Solar Reflectors). Ci sono due strutture che, separate da 40 centimetri, accolgono gli strumenti e un cilindro centrale che rappresenta il tubo di propulsione.

Sezione laterale di MMO. Crediti Yamakawa et al., 2008
Sezione laterale di MMO. Crediti Yamakawa et al., 2008

L'altitudine della sonda è determinata da una coppia di sensori solari sul pannello laterale e da uno scanner stellare posto sulla superficie inferiore. L'altitudine stessa è controllata da un sistema propulsivo a getto di gas freddo.

Visione esterna di MMO. Crediti Kasaba et al.
Visione esterna di MMO. Crediti Kasaba et al.

Dei due alberi, MAST-MGF contiene MMO/MGF mentre l'altro contiene gli strumenti PWI's LF-SC e DB-SC. 

La traiettoria prevista per MMO è la seguente.

Orbita di MMO intorno a Mercurio.  Crediti Yoshikawa et al.
Orbita di MMO intorno a Mercurio.  Crediti Yoshikawa et al.

Dal momento che l'asse di rotazione ha la stessa inclinazione dell'asse di rotazione di Mercurio, la sonda resta sempre rivolta "verso l'alto" durante l'orbita. 

Gli strumenti

1. MDM - MERCURY DUST MONITOR

Principal Investigator: H. Shibata

L'obiettivo principale di MDM è l'esplorazione dell'ambiente di polvere della regione di Mercurio, tra 0.31 e 0.47 UA, tramite detection di impatti, di direzione e di numerosità della polvere nel campo di vista di mezza sfera. Fare luce sulla polvere presente vuol dire scoprire di più sulle origini del Sistema Solare e consente anche di determinare i flussi di polvere a bassa eccentricità. Lo strumento si compone di quattro sensori piezoelettrici di 40*40 millimetri, una struttura che riesce a resistere fino a 230°C di temperatura e che non necessita di alti voltaggi per le operazioni. Sono attesi 100-200 impatti all'anno, con ciascun evento in grado di generare fino a mille dati.

2. MMO/MGF - MMO MAGNETOMETER

Principal Investigator: W. Baumjohann

MMO-MGF - BepiColombo. Crediti ESA
MMO-MGF - BepiColombo. Crediti ESA

Il magnetometro di MMO consiste di due magmetometri come MGF-O (outboard), un sensore digitale simile a quello di MPO-MAG e montato alla fine del braccio di 4.4 metri, e MGF-I (inboard), un analogo del sensore di ISAS/JAXA e montato a 1.6 metri dalla fine del braccio.

L'obiettivo del magnetometro è ovviamente quello di comprendere al meglio la magnetosfera del pianeta.

3. MPPE - Mercury Plasma Particle Experiment

Principal Investigator: Y. Saito

Pacchetto di strumenti dedicati al plasma, alle particelle altamente energetiche e alle misurazioni di atomi neutri. Consiste di sette sensori, dei quali i primi sei effettuano osservazioni in-situ e coprono le specie di particelle cariche interessanti dal punto di vista della fisica del plasma. Per gli elettroni, gli strumenti sono due Mercury Electron Analyzer (MEA1 e MEA2), montati distanti 90° per una migliore risoluzione, e High Energy Particle Instrumento for Electron (HEP-ele). Per gli ioni, si ha il Mercury Ion Analyzer (MIA), Mercury mass Spectrum Analyzer (MSA) e High Energy Particle Instrument for Ion (HEP-ion). L'ultimo sensore, Energetic Neutrals Analyzer (ENA), è dedicato alle particelle neutre create tramite scambio carica. Gli obiettivi dello strumento riguardano:

  • struttura, dinamiche e processi fisici nella magnetosfera (formazione e caratteristiche a piccola scala, contributo del vento solare, stabilità del plasma, subtempeste, accelerazione e perdita di particelle)
  • interazione tra superficie, esosfera e magnetosfera
  • shock in assenza di collisioni nell'eliosfera interna.

4. MSASI - Mercury Sodium Atmosphere Spectral Imager

Principal Investigator: I Yoshikawa

Pronunciato "musashi", MSASI è uno spettrometro dedicato alla misurazione delle righe del sodio D2 tramite uno strumento Fabry-Perot ad alta risoluzione in combinazione con un filtro stretto passa-banda. Gli obiettivi riguardano la determinazione del processo di rilascio del sodio, l'asimmetria alba-tramonto delle misurazioni (la quantità misurata di mattina è maggiore rispetto a quella serale di un fattore tre), la coda di sodio e gli effetti topografici.

5. PWI - Plasma Wave Investigation

Principal Investigator: Y. Kasaba

Si tratta di due set di sensori di campo elettrico (MEFISTO e WPT) e di due tipologie di sensori di campo magnetico (LF-SC e DB-SC), connessi a tre ricevitori (EWO, SORBET e AM2P) destinati allo studio delle attività del campo elettrico, delle onde di plasma e delle onde radio tramite misurazioni in-situ e di remote-sensing. Gli scopi sono relativi a struttura della magnetosfera (identificazione di regioni e confini, convezione globale, profilo globale di densità e temperatura, propagazione delle onde di plasma), dinamiche della magnetosfera (vento solare e suoi effetti, radiazioni transitorie), trasferimento di energia (riconnessioni e processi aurorali), interazioni onde-particelle e emissioni radio.

MEFISTO (Mercury Electric Field In-Situ Tool) e WPT (Wire-Probe antenna) sono antenne che si estendono per un totale di 32 metri ciascuna, consentendo una visione bidimensionale del campo elettrico. LF-SC (Low-Frequency Search Coils) e DB-SC (Dual-Band Search Coil) sono sensori di campo magnetico.

Ultimo aggiornamento del: 07/03/2020 14:54:15

Il lancio e il viaggio

Lanciata il 20 ottobre 2018 da Kourou, nella Guyana Francese, la missione BepiColombo è in viaggio verso il suo obiettivo che verrà raggiunto a dicembre 2025. Un viaggio fatto di fly-by: uno terrestre, due venusiano e sei su Mercurio

VAI ALLA TIMELINE DELLA MISSIONE

Il lancio di BepiColombo è avvenuto il 20 ottobre 2018 dalla base ESA nella Guyana francese, a Kourou, a bordo di un vettore Ariane 5. Entrambi i satelliti (MPO e MMO) viaggiano uniti con un elemento di propulsione chiamato MCS (Mercury Composite Spacecraft), un elemento di trasporto chiamato MTM (Mercury Transfer Module) e un cono di protezione degli strumenti chiamato MOSIF. Proprio MOSIF renderà il viaggio "cieco" per molti strumenti di MMO mentre gli strumenti di MPO potranno effettuare qualche misurazione.

Il viaggio prevede alcune tappe fondamentali per acquisizione di velocità e affinamento del tragitto: 

  • 10 aprile 2020 h. 04:25 UTC - fly-by con la Terra per direzionare la sonda verso il Sistema Solare interno. BepiColombo si rende osservabile tamite binocoli ma anche a occhio nudo per latitudini superiori a 30° Sud. Sono operativi gli strumenti MPPE, MGF e PWI su MMO e ISA; MERTIS, MGNS, MORE; MPO-MAG, PHEBUS, SERENA, SIXS su MPO. Il sorvolo della Terra avviene in un momento storico particolare per il nostro pianeta, con la pandemia del COVID-19 che ha messo in quarantena miliardi di persone e l'ESA non fa eccezione. Questo fattore ha forzatamente imposto alcune manovre di previsione. Lo spettroscopio PHEBUS utilizza la Luna come obiettivo di calibrazione per produrre immagini migliori una volta arrivato a Mercurio. Al tempo stesso vengono effettuate misurazioni del vento solare e dell'interazione con il campo magnetico terrestre per calibrazione.
Fly-by di BepiColombo con la Terra il 10 aprile 2020. Crediti ESA
Fly-by di BepiColombo con la Terra il 10 aprile 2020. Crediti ESA

Il fly-by è avvenuto con successo a 12.700 chilometri dalla Terra, sopra la zona sud Atlantica e sotto gli occhi dei telescopi cileni. L'immagine che segue è stata ottenuta in fase di allontanamento. 

Immagine ottenuta da BepiColombo il 10 aprile 2020 in occasione del flyby. .Crediti ESA/JAXA via AP
Immagine ottenuta da BepiColombo il 10 aprile 2020 in occasione del flyby. .Crediti ESA/JAXA via AP

Tutti gli strumenti hanno risposto con successo durante il sorvolo della Terra: MERTIS ha ottenuto misure lunari, ad esempio, superando un test condotto a temperature molto inferiori  di quelle che vengono offerte da Mercurio. Lo strumento ha lavorato tramite la porta secondaria dal momento che la primaria era coperata da MTM. Si tratta dei primi dati mai ottenuti dalla Luna al range di frequenze in cui lavora MERTIS. Lo strumento potrà operare anche durante i due fly-by di Venere e lo stesso vale per altri strumenti come il magnetometro MPO-MAG, il quale ha ottenuto interessanti dati durante il sorvolo terrestre al fine di calibrarsi. 

 

 

Credits: Spacecraft artist impressions: ESA/ATG medialab; Magnetic field animation: NASA's Goddard Space Flight Center; Solar flare video: SOHO (ESA & NASA); Aurora video: ESA

Il video in alto esprime in formato audio il debole campo magnetico terrestre durante l'arrivo di un calmo vento solare, comprendendo l'incontro con il bow-shock da parte della sonda.

 

  • 15 ottobre 2020 - fly-by con Venere. Saranno attivi su MPO gli strumenti ISA, MERTIS, MGNS, MORE, PHEBUS, SERENA-MIPA, SERENA-PICAM e SIXS mentre su MMO saranno attivi MPPE (tranne HEP-ion), MGF, PWI.
  • 11 agosto 2021 - fly-by con Venere;
  • 2 ottobre 2021 - fly-by con Mercurio;
  • 23 giugno 2022 - fly-by con Mercurio;
  • 20 giugno 2023 - fly-by con Mercurio;
  • 5 settembre 2024 - fly-by con Mercurio;
  • 2 dicembre 2024 - fly-by con Mercurio;
  • 9 gennaio 2025 - fly-by con Mercurio

Una rappresentazione del viaggio di BepiColombo è nel seguente video ESA.

 

Ultimo aggiornamento del: 01/05/2020 16:06:13

Dove si trova BepiColombo?

Dove si trova BepiColombo in questo momento? Due strumenti interattivi proposti da ESA per conoscere ancora meglio la missione BepiColombo.

Crediti ESA


Ultimo aggiornamento del: 07/03/2020 15:24:01