14 Jun Misión BepiColombo: Tercer sobrevuelo de Mercurio
La misión BepiColombo de la ESA se está preparando para su próximo sobrevuelo cercano de Mercurio el lunes 19 de junio, cuando pasará por la superficie del planeta a una altitud de unos 236 km. Este es el tercero de seis sobrevuelos asistidos por gravedad de BepiColombo en Mercurio guiados por el equipo de operaciones de la ESA.
Los sobrevuelos, junto con más de 15.000 horas de desafiantes operaciones de propulsión eléctrica solar, son necesarios para ayudar a la nave espacial a luchar contra la enorme atracción gravitacional de nuestro Sol, de modo que pueda ir perdiendo suficiente energía para ser capturada en la órbita de Mercurio en 2025.
El mayor acercamiento a Mercurio de este tercer sobrevuelo de la misión BepiColombo, tendrá lugar el lunes a las 19:34 UTC (21:34 CEST).
BepiColombo se acercará por el lado nocturno del planeta, lo que significa que las cámaras de seguimiento de la nave espacial registrarán las vistas más interesantes de la superficie de Mercurio unos 13 minutos después. Se espera que las primeras imágenes se publiquen el 20 de junio.
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Nueve Sobrevuelos y muchas propulsiones
Si bien este tercer sobrevuelo de la misión BepiColombo es una buena oportunidad para tomar imágenes y afinar la operativa de los instrumentos científicos a bordo antes de que comience la misión principal, la razón más importante para este sobrevuelo es usar la gravedad de Mercurio para guiar a BepiColombo a través del Sistema Solar interior.
La misión se lanzó al espacio en un Ariane 5 desde el puerto espacial europeo en Kourou en octubre de 2018 y está utilizando nueve sobrevuelos planetarios: uno en la Tierra, dos en Venus y seis en Mercurio, para ayudar a la misión BepiColombo a dirigirse a la órbita de Mercurio.
Después de este sobrevuelo, la misión BepiColombo entrará en una fase muy desafiante de su viaje a Mercurio, aumentando gradualmente el uso de la propulsión eléctrica solar a través de períodos de propulsión adicionales llamados «arcos de empuje» para frenar continuamente la nave contra la enorme atracción gravitatoria ejercida por el Sol.
Estos «arcos de empuje» pueden durar desde unos pocos días hasta dos meses, y los arcos más largos se interrumpen periódicamente para optimizar la navegación y las maniobras.
Una Honda cósmica
Asistencias gravitatorias
Mercurio es el planeta rocoso menos explorado del Sistema Solar, y una de las principales razones para ello es que llegar allí es realmente difícil. A medida que la misión BepiColombo se acerca al Sol, la poderosa atracción gravitacional de nuestra estrella anfitriona acelera la nave espacial hacia ella.
Los sobrevuelos asistidos por gravedad son una excelente manera de cambiar el rumbo de una nave espacial usando muy poco combustible, pero están lejos de ser simples.
Los controladores de vuelo están listos para guiar con precisión a BepiColombo para que sobrevuele Mercurio exactamente a la distancia correcta, con el ángulo correcto y con la velocidad correcta. Todos estos parámetros ya se calcularon hace años, pero el guiado tiene que ser lo más perfecto posible en el día de la aproximación.
“A medida que BepiColombo comience a sentir la atracción gravitatoria de Mercurio, viajará a 3,6 km/s con respecto al planeta. Eso es un poco más de la mitad de la velocidad a la que se acercó durante los dos sobrevuelos anteriores de Mercurio”, explica Frank Budnik, experto en dinámica de vuelo de la ESA.
“Y esta es exactamente la razón para tales maniobras:. Nuestra nave espacial comenzó su viaje hacia Mercurio con demasiada energía porque se lanzó desde la Tierra y, al igual que nuestro planeta, La misión BepiColombo también está ahora orbitando alrededor del Sol».
«Necesitamos reducir la velocidad de la nave para poder ser capturada por Mercurio y estamos usando la gravedad de la Tierra, Venus y Mercurio para hacer precisamente eso”.
Maniobras de corrección
El 19 de mayo, los equipos de control de misión realizaron la mayor maniobra de propulsión química que haya visto la misión hasta entonces.
El propósito de esta maniobra era corregir los errores en la órbita de BepiColombo que se habían acumulado como resultado de las interrupciones del propulsor durante el anterior «arco de propulsión eléctrica» lento de un mes y medio de duración.
Las maniobras de corrección en la aproximación a un sobrevuelo son normales y forman parte de la operativa habitual; Sin ellas, la misión BepiColombo estaría ahora 24.000 km más lejos de Mercurio y en el lado equivocado del planeta.
Para estar seguros y garantizar que la misión no pudiera terminar en curso de colisión con Mercurio, la última maniobra se diseñó para que la misión BepiColombo pasara por el planeta rocoso a una altitud ligeramente superior a la necesaria.
El margen adicional fue una buena apuesta y canceló los errores anteriores que se habían producido mientras la nave espacial atravesaba millones de kilómetros por el espacio. Una semana después de este sobrevuelo, se prevé que la misión BepiColombo pase por la superficie del planeta a una altitud de 236 km (+/- 5 km).
En el momento del acercamiento, la misión BepiColombo acelerará hasta los 5,4 km/s con respecto a Mercurio gracias a la atracción gravitatoria del planeta, pero el sobrevuelo reducirá en general la magnitud de la velocidad de la nave espacial en comparación con el Sol en 0,8 km/s, y cambiará su dirección en 2,6 grados.
Propulsión eléctrica solar
“Esta es la primera vez que se utiliza el complejo método de propulsión eléctrica solar para llevar una nave espacial a Mercurio, y representa un gran desafío durante la parte restante de la fase de crucero”, dice Santa Martínez Sanmartin, gerente de la misión BepiColombo de la ESA.
“Ya hemos adaptado nuestra operativa para tener pases de comunicación adicionales con nuestras estaciones terrestres, lo que nos permite recuperarnos más rápido de las interrupciones de los propulsores y determinar mejor la órbita.
Y mientras tanto, esto funciona con retrasos en las comunicaciones de más de diez minutos debido al tiempo que tardan las señales de luz en viajar entre la Tierra y la nave espacial”.
La dinámica de vuelo es tanto una ciencia como un arte. Las órbitas, las maniobras y los sobrevuelos se determinan con años de antelación, pero las naves espaciales no son objetos matemáticos perfectos.
Esta es la razón por la que los equipos siempre toman márgenes de seguridad, teniendo en cuenta múltiples oportunidades de maniobras para perfeccionar y corregir la ruta real de una nave espacial.
Ciencia en Mercurio
Si bien muchos instrumentos se activaron durante la fase de crucero, algunos también operarán durante el sobrevuelo, lo que brindará otra tentadora visión de la ciencia de Mercurio que se espera durante la misión principal. Los instrumentos de monitoreo magnético, de plasma y de partículas tomarán muestras del entorno antes, durante y después del acercamiento más cercano.
Este será el primer sobrevuelo para el que se encenderán el altímetro láser BepiColombo (BELA) y el experimento de radiociencia Mercury Orbiter (MORE), aunque en el caso de BELA solo como test de funcionamiento. Una vez en la órbita de Mercurio, BELA medirá la forma de la superficie de Mercurio y MORE investigará el campo gravitatorio y el núcleo de Mercurio.
“La recopilación de datos durante los sobrevuelos es extremadamente valiosa para que los equipos científicos comprueben que sus instrumentos funcionan correctamente antes de la misión principal”, dice el científico del proyecto BepiColombo de la ESA, Johannes Benkhoff.
Una oportunidad novedosa
«También brinda una oportunidad novedosa para comparar con los datos recopilados por la nave espacial MESSENGER de la NASA durante su misión de 2011 a 2015 en Mercurio desde ubicaciones complementarias alrededor del planeta a las que generalmente no se puede acceder desde la órbita».
«¡Estamos encantados de tener datos publicados basados en nuestros sobrevuelos anteriores que generaron nuevos resultados científicos, lo que nos emociona aún más para ponernos en órbita!»
A su llegada a Mercurio en diciembre de 2025, los dos módulos científicos de BepiColombo, el Orbitador Planetario de Mercurio (MPO) de la ESA y el Orbitador Magnetosférico de Mercurio (MMO) de JAXA, se separarán del Módulo de Transferencia de Mercurio (MTM) y entrarán en órbitas complementarias alrededor del planeta.
La cámara científica principal está protegida hasta que los módulos de la nave espacial se separen, pero durante los sobrevuelos las cámaras de monitoreo de BepiColombo toman instantáneas.
Un selfie único
Durante la aproximación más cercana, la misión BepiColombo estará en la sombra de Mercurio. La parte iluminada del planeta solo entrará en el campo de visión de la nave espacial unos 13 minutos después, cuando BepiColombo se encuentre a una distancia de unos 1.840 km.
Esto significa que no habrá imágenes luminosas en el acercamiento más cercano. Las imágenes visualmente más atractivas que muestran los detalles de la superficie de Mercurio se capturarán entre 13 y 23 minutos después de la aproximación más cercana.
Las cámaras proporcionan instantáneas en blanco y negro con una resolución de 1024 x 1024 píxeles. Debido a su posición en la nave espacial, también capturan en primer plano de las imagenes uno de los paneles solares de MTM y las antenas de MPO.
A medida que la misión BepiColombo pasa por Mercurio, veremos que el planeta aparece en la parte superior derecha de las imágenes de la M-CAM 3 y se mueve hacia la parte inferior izquierda.
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