A missão ESA/JAXA BepiColombo está se preparando para seu próximo sobrevôo de Mercúrio em 19 de junho, quando passará pela superfície do planeta a uma altitude de cerca de 236 km.
Este é o terceiro de seis sobrevôos com assistência de gravidade em Mercúrio pelos quais a equipe de operações da espaçonave da ESA está guiando o BepiColombo. Os sobrevoos, juntamente com mais de 15.000 horas de desafiadoras operações de propulsão elétrica solar, são necessários para ajudar a espaçonave a lutar contra a enorme atração gravitacional do nosso sol, para que ela possa eventualmente perder energia suficiente para ser capturada na órbita de Mercúrio em 2025.
A aproximação mais próxima do sobrevôo de segunda-feira ocorrerá às 19:34 UTC (21:34 CEST). O BepiColombo se aproximará do lado noturno do planeta, o que significa que as vistas mais interessantes da superfície de Mercúrio serão registradas pelas câmeras de monitoramento da espaçonave cerca de 13 minutos depois. As primeiras imagens devem ser divulgadas em 20 de junho.
Sobrevoos e propulsores
Embora seja uma oportunidade bem-vinda para tirar fotos e ajustar as operações de instrumentos científicos em Mercúrio antes do início da missão principal, a principal razão para o sobrevôo é usar a gravidade do planeta para guiar o caminho de BepiColombo através do sistema solar interno.
A missão foi lançada ao espaço em um Ariane 5 do espaçoporto europeu em Kourou em outubro de 2018 e está fazendo uso de nove sobrevoos planetários: um na Terra, dois em Vênus e seis em Mercúrio, para ajudar a entrar na órbita de Mercúrio.
Após este sobrevôo, a missão entrará em uma parte muito desafiadora de sua jornada para Mercúrio, aumentando gradualmente o uso de propulsão elétrica solar por meio de períodos de propulsão adicionais chamados “arcos de impulso” para frear continuamente contra a enorme força gravitacional do sol. Esses arcos de impulso podem durar de alguns dias até dois meses, com os arcos mais longos interrompidos periodicamente para otimização de navegação e manobra.
Estilingue cósmico
Mercúrio é o planeta rochoso menos explorado do sistema solar, e uma das principais razões é que chegar lá é realmente difícil. À medida que BepiColombo se aproxima do sol, a poderosa atração gravitacional de nossa estrela hospedeira acelera a espaçonave em sua direção.
Os sobrevôos com assistência de gravidade são uma ótima maneira de mudar o curso usando muito pouco combustível, mas estão longe de ser simples.
Os controladores de voo estão prontos para guiar com precisão o BepiColombo para que ele passe por Mercúrio exatamente na distância certa, no ângulo certo e com a velocidade certa. Tudo isso foi calculado anos atrás, mas tem que ser o mais próximo possível da perfeição no dia.
“Quando o BepiColombo começar a sentir a atração gravitacional de Mercúrio, ele estará viajando a 3,6 km/s em relação ao planeta. Isso é pouco mais da metade da velocidade com que ele se aproximou durante os dois sobrevôos anteriores de Mercúrio”, explica Frank Budnik, especialista em dinâmica de voo da ESA.
“E é exatamente esse o objetivo de tais eventos. Nossa espaçonave começou com muita energia porque foi lançada da Terra e, como nosso planeta, está orbitando o sol. Para ser capturado por Mercúrio, precisamos desacelerar e estamos usando a gravidade da Terra, Vênus e Mercúrio para fazer exatamente isso.”
Em 19 de maio, as equipes de controle da missão realizaram a maior manobra de propulsão química que a missão já viu. O objetivo era corrigir erros na órbita de BepiColombo que se acumularam como resultado de interrupções do propulsor durante o arco de propulsão elétrica lento anterior de um mês e meio. As manobras de correção na aproximação de um sobrevoo fazem parte das operações normais; sem este BepiColombo estaria 24.000 km longe de Mercúrio e do lado errado do planeta!
Para estar no lado seguro e para garantir que a missão não acabe em rota de colisão com Mercúrio, a última manobra foi projetada para que o BepiColombo passasse pelo planeta rochoso em uma altitude ligeiramente maior do que o necessário. A margem extra foi uma boa aposta e anulou os erros anteriores que haviam surgido à medida que a espaçonave percorria milhões de quilômetros pelo espaço. A uma semana do sobrevôo, BepiColombo agora está previsto para passar pela superfície do planeta a uma altitude de 236 km (+/- 5 km).
No momento da aproximação, o BepiColombo terá acelerado para 5,4 km/s em relação a Mercúrio, cortesia da atração gravitacional do planeta, mas o sobrevôo reduzirá a magnitude da velocidade da espaçonave em comparação com o sol em 0,8 km/s e mudará sua direção em 2,6 graus.
“Esta é a primeira vez que o complexo método de propulsão elétrica solar está sendo usado para levar uma espaçonave a Mercúrio e representa um grande desafio durante a parte restante da fase de cruzeiro”, disse Santa Martinez Sanmartin, gerente da missão BepiColombo da ESA. “Já adaptamos nosso conceito de operações para ter passagens de comunicação adicionais com nossas estações terrestres, permitindo-nos recuperar mais rapidamente das interrupções do propulsor e melhorar a determinação da órbita. E ao mesmo tempo isso está trabalhando com atrasos de comunicação de mais de dez minutos devido ao tempo que atualmente leva sinais de luz para viajar entre a Terra e a espaçonave.”
A dinâmica de voo é uma ciência e uma arte. Órbitas, manobras e sobrevôos são determinados com anos de antecedência, mas espaçonaves não são objetos matemáticos perfeitos. É por isso que as equipes sempre pecam por excesso de cautela, considerando várias oportunidades de manobras para aprimorar e corrigir o caminho real de uma espaçonave.
Gostos da ciência
Embora muitos instrumentos tenham sido ativados durante a fase de cruzeiro, alguns também operarão durante o sobrevoo, proporcionando outro vislumbre tentador da ciência de Mercúrio esperada durante a missão principal. Instrumentos magnéticos, de plasma e de monitoramento de partículas amostrarão o ambiente antes, durante e após a aproximação mais próxima.
Este será o primeiro sobrevoo para o qual o BepiColombo Laser Altimeter (BELA) e o Mercury Orbiter Radio-science Experiment (MORE) serão ligados, embora no caso do BELA apenas para fins de teste funcional. Uma vez na órbita de Mercúrio, o BELA medirá a forma da superfície de Mercúrio e o MORE investigará o campo gravitacional e o núcleo de Mercúrio.
“A recolha de dados durante os sobrevoos é extremamente valiosa para as equipas científicas verificarem se os seus instrumentos estão a funcionar corretamente antes da missão principal,” diz o cientista do projeto BepiColombo da ESA, Johannes Benkhoff. “Também oferece uma nova oportunidade para comparar com os dados coletados pela espaçonave MESSENGER da NASA durante sua missão de 2011-2015 em Mercúrio de locais complementares ao redor do planeta geralmente não acessíveis a partir da órbita. Estamos muito satisfeitos por já ter dados publicados com base em nossos sobrevoos anteriores que gerou novos resultados científicos, o que nos deixa ainda mais ansiosos para entrar em órbita!”
Após a chegada a Mercúrio em dezembro de 2025, os dois módulos científicos da BepiColombo – o Mercury Planetary Orbiter (MPO) da ESA e o Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) da JAXA – se separarão do Mercury Transfer Module (MTM) e entrarão em órbitas complementares ao redor do planeta.
A câmera científica principal é protegida até que os módulos da espaçonave se separem, mas durante os sobrevôos, as câmeras de monitoramento do BepiColombo tiram fotos instantâneas.
Uma selfie única
Durante a aproximação mais próxima, BepiColombo estará na sombra de Mercúrio. A parte iluminada do planeta só entrará no campo de visão da sonda cerca de 13 minutos depois, quando BepiColombo estiver a uma distância de cerca de 1.840 km.
Isso significa que não haverá imagens iluminadas da própria abordagem mais próxima. As imagens visualmente mais atraentes mostrando os detalhes da superfície de Mercúrio serão capturadas entre 13 e 23 minutos após a aproximação.
As câmeras fornecem instantâneos em preto e branco em resolução de 1024 x 1024 pixels. Devido à sua posição na espaçonave, eles também capturam um dos painéis solares do MTM e as antenas do MPO no primeiro plano das imagens. À medida que BepiColombo passa por Mercúrio, veremos o planeta aparecer no canto superior direito das imagens do M-CAM 3 e mover-se para o canto inferior esquerdo.
As primeiras imagens serão baixadas dentro de algumas horas após a aproximação mais próxima e devem estar disponíveis para divulgação pública a partir da tarde de 20 de junho. Espera-se que as imagens mais próximas revelem uma série de características geológicas proeminentes, incluindo grandes crateras, terreno vulcânico e tectônico.
Todas as imagens também serão divulgadas no Arquivo de Ciência Planetária da ESA nos próximos dias.
Publicado em 18/06/2023 13h35
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