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02 October 2018
02. October 2018 Space

BepiColombo – Die vierteilige Raumsonde zur Erkundung des Planeten Merkur wird auf den Start vorbereitet

BepiColombo in Space

Die 6,4 Meter hohe „gestapelte“ Raumsonde soll im Oktober ihre siebenjährige Reise zum heißen innersten Planeten unseres Sonnensystems antreten.

@AirbusSpace @BepiColombo @esascience @JAXA_en #Mercury #Ariane #VA245

 

Kourou, 02.10.2018 - Europa macht sich bereit für den Start zum innersten, heißen und geheimnisvollen Planeten: Merkur. BepiColombo, die erste Mission Europas zum Merkur, wird derzeit auf dem europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana auf den Start vorbereitet. Auftraggeber des Projekts sind die Europäische Weltraumorganisation ESA und die japanische Raumfahrtagentur JAXA. Airbus leitet als industrieller Hauptauftragnehmer ein Konsortium von 83 Unternehmen aus 16 Ländern. Die vierteilige Raumsonde wird im Oktober an Bord der Ariane 5 mit dem Flug VA 245 ihre Reise zum kleinsten und am wenigsten erforschten Gesteinsplaneten in unserem Sonnensystem beginnen. Die 6,4 Meter hohe „gestapelte“ Satellitenkonfiguration wird in eine direkte „Earth-Escape“-Flugbahn gebracht, um ihre siebenjährige Reise zum Merkur anzutreten.

 

Als Energiequellen nutzt BepiColombo die Anziehungskraft von Erde, Venus und Merkur in Kombination mit dem Schub des solar-elektrischen Antriebs (solar-electric propulsion – SEP). Während der Reise zum Merkur bilden zwei Orbiter, ein Transfermodul – bestehend aus elektrischen und traditionellen chemischen Antriebseinheiten – und ein Sonnenschild eine gekoppelte Raumsonde. Wenn sie Ende 2025 den Merkur erreicht, trennt das Transfermodul die beiden Wissenschaftsorbiter. Sie werden dann Temperaturen von mehr als 350°C ausgesetzt sein und während ihrer vorgesehenen einjährigen Missionszeit, die um ein weiteres Jahr verlängert werden könnte, Daten erfassen.

 

Während in Kourou die abschließenden Startvorbereitungen laufen, sind Experten von Airbus maßgeblich an der Simulation der so genannten Launch and Early Orbit Phase (LEOP) im Europäischen Raumflugkontrollzentrum ESOC in Darmstadt beteiligt. Ein spezielles Projekt-Unterstützungsteam wird beim Start im ESOC anwesend sein, um BepiColombo bei seinen ersten „Schritten“ zu unterstützen.

 

Die Erforschung des Merkurs hat sich aufgrund seiner Nähe zur Sonne bisher sehr schwierig gestaltet. Aufgrund der intensiven Sonnenstrahlung können für die detaillierte Untersuchung keine Teleskope genutzt werden und Weltraumsonden haben mit der extremen Hitze und dem Schwerefeld der Sonne zu kämpfen. Bislang haben nur zwei NASA-Missionen den Merkur erreicht: Mariner 10 in den 1970er Jahren und die Raumsonde Messenger, die den Planeten von 2011 bis zur Erschöpfung ihres Treibstoffvorrats im April 2015 umkreiste.

 

BepiColombo ist ein Gemeinschaftsprojekt von ESA und JAXA. Die Sonde besteht aus zwei separaten Orbitern, dem von der ESA bereitgestellten Mercury Planetary Orbiter (MPO) und dem Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) der JAXA.

 

Die BepiColombo-Mission, die nach dem italienischen Professor Giuseppe „Bepi“ Colombo benannt ist, der maßgeblich am Erfolg der Merkurmission Mariner 10 beteiligt war, soll die Besonderheiten der inneren Struktur des Merkurs und seines Magnetfelds erforschen, sowie die Wechselwirkung des Magnetfelds mit dem Sonnenwind. Die Sonde wird die Eigenschaften und die chemische Zusammensetzung der Planetenoberfläche untersuchen und der Frage nachgehen, ob es in den sonnenabgewandten Kratern in den Polregionen Eis gibt. Die Erkenntnisse der Mission werden unser Wissen über die Entstehung unseres Sonnensystems und die Entwicklung sonnennaher Planeten anderer Sonnensysteme erheblich erweitern.

 

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Über Airbus

Airbus ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich Luft- und Raumfahrt sowie den dazugehörigen Dienstleistungen. Der Umsatz betrug € 59 Mrd. im Jahr 2017 angepasst unter IFRS 15, die Anzahl der Mitarbeiter rund 129.000. Airbus bietet die umfangreichste Verkehrsflugzeugpalette mit 100 bis über 600 Sitzen. Das Unternehmen ist europäischer Marktführer bei Tank-, Kampf-, Transport- und Missionsflugzeugen und eines der größten Raumfahrtunternehmen der Welt. Die zivilen und militärischen Hubschrauber von Airbus zeichnen sich durch hohe Effizienz aus und sind weltweit gefragt.

 

Weitere Missions-Details

 

Die Raumsonde BepiColombo

Airbus ist als Hauptauftragnehmer der ESA für die Entwicklung und den Bau des Mercury Planetary Orbiter und aller weiteren Hardware für die europäische Komponente der Raumsonde verantwortlich. BepiColombo hat eine „gestapelte“ Konfiguration. Die beiden Orbiter sind während der Reise zum Merkur aneinander gekoppelt. Für den überwiegenden Teil des Flugs ist das von Airbus entwickelte und gebaute Antriebsmodul Mercury Transfer Module (MTM) verantwortlich.

 

Um von der Erde zum Merkur zu gelangen, wird die Raumsonde zunächst in eine Umlaufbahn um die Sonne eintreten, die durch ein langwieriges Bremsmanöver immer weiter verkleinert wird. Um den Eintritt in die Merkurumlaufbahn zu ermöglichen, muss das Raumfahrzeug um 7 km/s abgebremst werden, was siebenmal so viel Schub erfordert wie für eine Marsmission benötigt wird. BepiColombo wird diesen Bremseffekt durch neun planetare Vorbeiflüge und das speziell für diese Mission entwickelte elektrische Antriebssystem erreichen. Dabei wird die Sonde die Erde einmal, Venus zweimal und den Merkur sechsmal passieren. Der elektrische Antrieb wird insgesamt eine Bremswirkung von 4 km/s beitragen.

 

Nach einer Reise von sieben Jahren und 18 Sonnenumrundungen wird das MTM abgeworfen. Für die Annäherungsphase an den Merkur und für die Orbitkontrolle sind die Triebwerke des Mercury Planetary Orbiter zuständig. Nach seinem Eintritt in die Merkurumlaufbahn wird BepiColombo Umlaufbahnen ansteuern, die für die jeweiligen wissenschaftlichen Forschungsaufgaben optimiert worden sind. Vor Abwurf des Sonnenschilds wird zunächst der Mercury Magnetospheric Orbiter abgestoßen und auf seine Umlaufbahn gebracht. Der Mercury Planet Orbiter steuert anschließend eine merkurnahe Umlaufbahn an. Nach Abschluss ihrer Reise sind die Orbiter jetzt bereit, den Merkur gründlich zu erforschen.

 

Coole Lösungen für heiße Probleme

Aufgrund seiner unmittelbaren Nähe zur Sonne – der Merkur ist nur 58 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt – stellt die Reise zu diesem Planeten eine besondere Herausforderung dar. Tagsüber erhitzt sich die Planetenoberfläche auf Temperaturen von mehr als 450°C, was über dem Schmelzpunkt einiger Metalle liegt. Ein Raumfahrzeug muss daher in der Umlaufbahn nicht nur der extremen Sonnenstrahlung, sondern auch der Infrarotstrahlung des heißen Planeten widerstehen können.

 

Um dieses Problem zu lösen, haben Ingenieure daher die gesamte äußere Oberfläche des ESA Mercury Planetary Orbiter – mit Ausnahme der Modulseite, auf der sich der Kühlkörper befindet – mit einer mehrschichtigen Hochtemperaturisolierung ausgestattet. Die aus 50 Keramik- und Titanschichten bestehende Isolierung wurde speziell für die BepiColombo-Mission konzipiert. Die Antennen sind aus hitzeresistentem Titan gefertigt und werden durch eine neu entwickelte Beschichtung geschützt. Da es die Aufgabe der MPO ist, die Oberfläche des Merkurs zu erforschen, wird eine Seite des Moduls stets auf den Planeten ausgerichtet sein, um den Instrumenten eine ununterbrochene Beobachtung der Oberfläche zu ermöglichen. Der Kühlkörper auf der vom Planeten abgewandten Seite strahlt währenddessen Wärmeenergie in den Weltraum ab.

 

Die Rolle von Airbus

Airbus in Friedrichshafen ist Hauptauftragnehmer und für das Systemdesign und die Realisierung, die funktionelle Überprüfung und für das allgemeine Projektmanagement verantwortlich. Das Team im britischen Stevenage lieferte die Struktur und die Antriebssysteme für den MPO und das MTM und war verantwortlich für die Konstruktion des Thermalsystems des MTM. Airbus in Toulouse, Frankreich, entwickelte die zentrale Software für die zwei Arten von Bordcomputern und führte umfangreiche Bahn- und Lageanalysen durch. Der Airbus-Standort Barajas in Madrid, Spanien, lieferte die MTM-Struktur.

 

Das elektrische Antriebssystem verfügt über zwei Stromverarbeitungseinheiten (PPUs), die von Airbus im spanischen Tres Cantos entwickelt wurden. Die 48 Kilogramm schweren Aggregate stellen jeweils fünf Kilowatt bereit, mit denen die Ionentriebwerke des elektrischen Antriebssystems gespeist werden. Die PPUs sind so konzipiert, dass die zwei Einheiten jeweils gleichzeitig zwei der vier Ionenantriebe des Antriebsmoduls versorgen können.

 

Die Solarpaneele werden von Airbus in Ottobrunn geliefert. Das als MPO Solar Array bezeichnete System ist für den Betrieb bei Temperaturen von bis zu 215°C ausgelegt und besteht aus speziell entwickelten Komponenten, die den extremen thermischen Bedingungen widerstehen sollen. Die Solarpaneele haben eine Leistung von 2 Kilowatt. Die Temperaturregelung der Solarpaneele erfolgt durch ein einzigartiges System, das Solarzellen mit optischen Sonnenreflektoren (OSR) kombiniert, die 17 Prozent der Oberfläche des Sonnenkollektors ausmachen. Während die Sonde den Merkur umkreist, wird der Sonnenkollektor außerdem ständig gedreht und seine Neigung angepasst, um ihn vor zu großer Hitze zu schützen.

 

Die von Airbus aus dem niederländischen Leiden gelieferten Solarpaneele für das MTM-Modul nutzen dieselben Technologien wie die MPO-Paneele und können ebenfalls bei bis zu 215°C betrieben werden. Während der Annäherung an die Sonne erhöht sich die Ausgabeleistung der Solarpaneele und ihre Temperatur steigt an. Wenn die Kollektoren eine Temperatur von 190°C erreichen (etwa auf halbem Weg zwischen der Erde und der Sonne) müssen die Paneele geneigt werden. Dadurch wird die der Sonne zugewandte Fläche verkleinert und die Ausgabeleistung gesenkt. Die zwei Solarpaneele haben eine Fläche von insgesamt 40 m2 und wiegen 290 Kilogramm.

 

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Fotos, Videos, Schnittmaterial, Infografik und Interviews sind verfügbar unter:

https://www.airbus.com/space/space-exploration/bepicolombo.html

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