Abschiedsbesuch: Auf ihrem langen Weg zum Merkur kommt die ESA-Raumsonde BepiColombo der Erde morgen zum letzten Mal sehr nahe – sie fliegt am Freitagfrüh in nur 12.700 Kilometern Höhe über den Südatlantik hinweg. Sie kommt uns damit näher als viele Satelliten. Dieser nahe Vorbeiflug bremst die Sonde ab und krümmt ihre Flugbahn weiter in Richtung Sonne. Ihr Ziel, den innersten Planeten Merkur wird sie jedoch erst im Jahr 2025 erreichen.
Der Merkur ist ein Planet der Extreme – und ein Sonderling. Denn er ist kleiner, dichter und älter als alle anderen im Sonnensystem. Zudem ist sein Kern anomal groß und er rotiert schneller als er sollte. Merkwürdig auch: Der Merkur schrumpft bis heute. Doch trotz dieser Auffälligkeiten haben bislang nur zwei Raumsonden den Merkur besucht – Mariner 10 in den 1970er Jahren und von 2011 bis 2015 die Raumsonde MESSENGER.
Im Tiefflug über den Südatlantik
Deshalb ist seit Herbst 2018 eine neue Raumsonde auf dem Weg zum innersten Planeten: BepiColombo. Damit diese europäische-japanische Doppelsonde im Jahr 2025 ihr Ziel erreicht, muss sie insgesamt neun nahe Vorbeiflüge an Planeten vollführen, um Bahn und Geschwindigkeit anzupassen. Den Anfang macht nun am 10. April 2020 solches „Gravity Assist“-Manöver an der Erde.
Die Raumsonde wird dabei am Karfreitag früh gegen 06:25 Uhr unserer Zeit in einer leicht gekrümmten Bahn über den Südatlantik hinwegfliegen. Dabei kommt sie der Erde am tiefsten Punkt bis auf 12.700 Kilometer nahe – das entspricht weniger als der halben Flughöhe der geostationären Navigationssatelliten. „Das ist das letzte Mal, dass wir BepiColombo von der Erde aus sehen werden“, sagt Joe Zender von der ESA.
Wir blicken hoch – und BepiColombo schaut zurück
Während dieses nahen Vorbeiflugs kann man BepiColombo von der Erdoberfläche schon mit kleinen Teleskopen als hellen Lichtpunkt sehen – allerdings nicht von Deutschland aus. Weil die Raumsonde über den Südatlantik hinwegfliegt, ist sie nur südlich von etwa 30 Grad nördlicher Breite sichtbar. Gute Chancen haben vor allem Menschen in Südamerika, Mexiko und zum Teil auch in Texas und Kalifornien. Quasi in der ersten Reihe sitzen auch die Astronomen der Europäischen Südsternwarte in Chile.
Doch während wir die Sonde nicht von überall sehen, blickt BepiColombo umso eifriger zurück: Er hat gleich drei GoPro-ähnliche Kameras an Bord, die auf dem Transfermodul montiert sind und Aufnahmen machen, während sich die Sonde der Erde nähert. „Wir werden sehen, wie sich die Erde nähert und größer wird“, sagt Zender. „Wenn sie am nächsten ist, planen wir, eine ganze Reihe von Aufnahmen über mehrere Stunden hinweg zu machen und das Erde-Mond-System zu betrachten, während es immer kleiner und kleiner wird, bis wir es ganz aus dem Blickwinkel verlieren.“
Generalprobe für die Messinstrumente
Die Wissenschaftler der Mission planen zudem, während des Vorbeiflugs einige der elf Instrumente an Bord der europäischen Komponente der Mission zu testen. „Messungen im interplanetaren Raum bieten nur teilweise Bedingungen, die mit dem späteren Einsatz am Merkur vergleichbar sind“, erklärt Norbert Krupp vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung. Die Erdpassage kommt dem späteren Einsatz dagegen schon näher.
„Das PHEBUS-Spektroskop wird zum Beispiel den Mond als Kalibrierungsziel verwenden, um dann später am Merkur bessere Daten zu erzeugen“, sagt Johannes Benkhoff von der ESA. „Wir wollen auch einige Messungen des Sonnenwindes und seiner Wechselwirkung mit dem Erdmagnetfeld durchführen. Der Hauptzweck der Instrumente in diesem Stadium ist jedoch das Testen und Kalibrieren. Wenn wir die Daten auch für wissenschaftliche Untersuchungen nutzen können, ist das ein Bonus.“
Komplexes Manöver mit Corona-Notbesetzung
Damit das Manöver gelingt, hat das Missionsteam der ESA schon in den letzten zwei Wochen vorbereitende Befehle zur Raumsonde geschickt. „In den kritischen zwei Wochen vor der Annäherung an die Erde müssen wir Sicherheitsbefehle hochladen, um das Raumfahrzeug auf unerwartete Probleme vorzubereiten“, erklärt Christoph Steiger von der ESA. „Zum Beispiel müssen wir das Transfermodul auf die 34-minütige Sonnenfinsternis vorbereiten, um eine Entladung der Batterie zu verhindern, wenn die Solarpaneele kein Sonnenlicht bekommen.“
Während des Vorbeiflugs wird die Raumsonde dann vom ESA-Kontrollzentrum in Darmstadt aus gesteuert und überwacht – allerdings wegen der Corona-Pandemie mit einem erheblich kleineren Team als sonst. Aber ganz ohne geht es nicht: „Der Vorbeiflug an der Erde ist eine Phase, in der wir täglichen Kontakt mit der Raumsonde brauchen“, sagt Elsa Montagnon von der ESA. „Dies ist etwas, das wir nicht aufschieben können.“
Wenn das Manöver wie geplant gelingt, wird es die BepiColombo-Raumsonde verlangsamen und ihre Flugbahn in Richtung des Zentrums des Sonnensystems krümmen. Ihr Tempo verringert sich dabei von gut 30 auf rund 25 Kilometer pro Sekunde. Nach zwei Vorbeiflügen an der Venus wird BepiColombo dann auf einem Kurs Richtung Merkur sein.
Quelle: ESA, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
