BepiColombo brengt Nederlandse hightech naar Mercurius
De Europese ruimtevaartorganisatie ESA lanceert met BepiColombo voor het eerst een satellietmissie naar de mysterieuze planeet Mercurius. Nederlandse ingenieurs en wetenschappers die betrokken zijn bij de missie, kijken uit naar de lancering op 20 oktober. En meer nog, naar het moment waarop BepiColombo bij Mercurius arriveert – in het jaar 2025.
BepiColombo wordt op zaterdag 20 oktober om 03.45 uur Nederlandse tijd met een Ariane 5 raket gelanceerd vanuit Kourou, Frans Guyana. Daarna vliegt de missie op elektrische voortstuwing in zeven jaar tijd naar de minst onderzochte planeet van ons zonnestelsel. Daar gaat hij minimaal een jaar wetenschappelijke metingen verrichten in extreme omstandigheden: overdag kan het op Mercurius bijna vierhonderd graden Celsius worden, terwijl het er ’s nachts 170 graden vriest.
Elektrische voortstuwing
‘Zou je BepiColombo uitrusten met standaard zonnepanelen, dan zouden die binnen de kortste keren oververhit raken’, vertelt Ed Bongers, Senior Expert Solar Arrays bij Airbus Defence and Space in Leiden. Airbus heeft de zonnepanelen ontwikkeld voor BepiColombo’s Mercury Transfer Module (MTM), die twee wetenschappelijke satellieten naar de planeet brengt met behulp van elektrische voortstuwing.
‘We hebben tien panelen van vier vierkante meter per stuk ontwikkeld, samen met onze collega’s in Ottobrunn’, zegt Bongers. ‘De grootste uitdaging is de extreem hoge temperatuur die de panelen moeten kunnen weerstaan naar mate ze dichterbij de zon komen. Meetinstrumenten kun je makkelijk in een huls stoppen en beschermen, zonnepanelen niet. Die krijgen het zwaar te verduren.’
Airbus ontwikkelde panelen die beter bestand zijn tegen hitte en UV-straling. Bongers: ‘We hebben een soort gracht rond de zonnecellen gemaakt, een gootje om te zorgen dat als de buitenrand degradeert, dit geen gevolgen heeft voor de werking van de zonnecel. Een constante stroomvoorziening is van groot belang, want onze panelen leveren elektriciteit voor de voortstuwing van de hele missie. Zonder deze panelen komen de satellieten van BepiColombo niet bij Mercurius aan.’
De BepiColombo missie zorgde ook voor een uitdaging voor het in West-Brabantse Heerle gevestigde Bradford Engineering BV. Het bedrijf leverde onder andere 4 reactiewielen, waarmee oriëntatie van de BepiColombo ten opzichte van bijvoorbeeld de planeet Mercurius zeer nauwkeurig gecontroleerd kan worden. Het nauwkeuring, trillingvrij en gedurende meer dan tien jaar na de lancering zonder onderhoud goed kunnen functioneren van de lagers in de reactiewielen is een cruciaal ingrediënt voor het succes van de missie en de kwaliteit van de wetenschappelijke metingen.
BepiColombo gebruikt een zogenaamde ionenaandrijving die de manoeuvres zal verzorgen gedurende het grootste deel van de zeven jaar durende vlucht van de aarde naar Mercurius. Bradford leverde de technologie die de xenongasstroom naar de ionenmotoren controleert en regelt. "Door onze technologie kan BepiColombo heel zuinig omgaan met het verbruik van het xenon gas”, zegt projectleider Marco van der List.
Mysterieuze planeet
Als de missie in 2025 bij Mercurius aankomt, laat de MTM twee satellieten los die in een baan rond de planeet onderzoek gaan doen. De Japanse Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) en de Europese Mercury Planetary Orbiter (MPO). Samen zullen ze minimaal een jaar – hopelijk twee – gegevens verzamelen over de nog zo mysterieuze planeet. Jurrien Knibbe, postdoc aan de Katholieke Universiteit van Leuven en voormalig promovendus aan de Vrije Universiteit, kijkt er reikhalzend naar uit: ‘Mercurius is een veelzijdige planeet waar we in de wetenschap nog veel grote vragen over hebben.’
Knibbe promoveerde op een breed onderzoek naar het binnenste van Mercurius bij de VU, een onderzoek dat deels gefinancierd werd met het programma Gebruikersondersteuning ruimteonderzoek van het NSO. ‘Mercurius is bijzonder, omdat hij net als de aarde een actief magnetisch veld heeft. Maar ook omdat de samenstelling anders is dan je zou verwachten: veel rijker aan metaal dan de andere binnenplaneten: Venus, de aarde en Mars.’
Exoplaneten
De heilige graal in het onderzoek naar Mercurius is vast te kunnen stellen hoe de planeet er vanbinnen uitziet. Informatie hierover biedt inzicht in de ontstaansgeschiedenis van ons eigen zonnestelsel, maar kan ook iets zeggen over exoplaneten: planeten rond andere sterren dan onze zon. ‘De meeste exoplaneten die we op dit moment kennen, staan allemaal heel dicht bij hun ster. In ons zonnestelsel is Mercurius dus de beste vergelijking. Is Mercurius representatief voor die exoplaneten? Of is er sprake van een bijzondere afwijking die we nog moeten doorgronden’, vraagt Knibbe zich nu alvast af.
De onderzoeker hoopt dat de twee satellieten van BepiColombo samen kunnen vaststellen of Mercurius een vaste binnenkern heeft. Als dat zo is, verklaart dat veel over hoe het magnetisch veld van de planeet wordt opgewekt. Knibbe: ‘Eigenlijk wil ik gewoon ín die planeet kunnen kijken. Voor mijn onderzoek is dat, tja... de kern.’
De lancering van BepiColombo is zaterdagochtend om 3:45u live te volgen via: http://www.esa.int/esatv/Transmissions/2018/10/BepiColombo_Ariane_5_Live_Launch
Animatie van lancering en missie BepiColombo (ESA/Medialab)