Sonda MessengerCum spuneam în primul articol al seriei, sonda Messenger a fost lansată pe 3 august 2004, ora 06:15 UTC, la bordul unei rachete Delta 2 în configuraţia 7925H. Continuăm astăzi cu drumul către Mercur, punându-vă la dispoziţie o sumă de date tehnice privind misiunea.

 

 

Sonda Messenger - ţinta Mercur (3)


Drumul spre Mercur
Messenger, deşi adaptat misiunilor interplanetare, nu poate asigura o accelerare suficient de mare pentru ca o probă de tipul lui Messenger să ajungă la viteze corespunzătoare distanţelor uriaşe ce trebuie parcurse pentru o plasare directă într-o orbită în jurul lui Mercur.

Inginerii au folosit şi de această dată o tehnică clasică utilizată pentru cea mai mare parte a misiunilor interplanetare - tehnica asistării gravitaţionale - ce foloseşte forţa de atracţie exercitată de planetele Sistemului Solar asupra oricărui corp care trece prin apropierea lor.

Astfel, printr-o atentă selectare a orbitei se poate obţine o accelerare naturală a vitezei orbitale a unui satelit şi mai apoi o simplă corecţie a unghiului orbitei (cu ajutorul motoarelor de bord) poate schimba traiectoria pe direcţia dorită.

 

Messenger

 

Zborul lui Messenger spre Mercur a fost unul foarte complicat, întins pe durata a 6.6 ani, aşa cum ilustrează tabelul de mai jos.

Imediat după lansare şi desfacerea panourilor solare, motoarele de la bord au fost activate pentru a stabiliza satelitul şi a reduce mişcarea de rotaţie indusă după separarea de rachetă purtătoare. Au urmat apoi o serie de TCM (trajectory correction maneuvers) care au pregătit primul survol al Pământului (în august 2005 la o altitudine de 2347 km).

La mai puţin de 6 luni, în decembrie 2005, a avut loc prima manevră propulsată majoră (DSM sau ‘deep space maneuver’) – de altfel şi cea mai mare, ce a consumat aproximativ 106 kg de combustibil -  urmată imediat de o manevră de tip CMD (commanded momentum dump) prin care s-a redus din nou mişcarea de rotaţie a satelitului.

 

Date Messenger
Clic pe imagine pentru a o accesa la dimensiunea reală



Alte câteva manevre l-au adus pe Messenger în poziţia de a survola planeta Venus – prima dată în octombrie 2006 la o altitudine de 2987 km, apoi în iunie 2007 la o altitudine de 338 km. În ambele situaţii oamenii de ştiinţă au folosit prilejul pentru a obţine observaţii suplimentare cu privire la Venus, date ce vor fi folosite de comunitatea internaţională în conjuncţie cu cele furnizate de sonda Venus-Express a agenţiei spaţiale europene ESA.

La scurt timp a avut loc a doua manevră DSM (şi a doua ca mărime, consumând 68 kg de combustibil), manevra ce l-a îndepărtat pe Messenger de Venus, în perspectiva apropierii de Mercur. Pregătirile pentru primul survol al lui Mercur au început în decembrie 2007, iar în scurtă vreme (ianuarie 2008) sonda a trecut la distanţa de 201 km de suprafaţa planetei.

Au urmat a treia manevră DSM (martie 2008), al doilea survol al lui Mercur (octombrie 2008 la o altitudine de 199 km), a patra manevră DSM (decembrie 2008) şi în sfârşit al treilea survol al lui Mercur (septembrie 2009 la o altitudine de 231 km).

Ultima manevră DSM înainte de înscrierea în traiectoria finală în jurul planetei a avut loc în noiembrie 2009 şi a consumat 45 kg de combustibil, lăsând o rezervă de doar 41% faţă de cantitatea cu care se plecase de pe Pământ.

 

 



Punctul critic a fost însă manevra finala - denumită MOI sau ‘Mercury orbit insertion maneuver’- acolo unde orice greşeală ar fi putut marca în bună măsură sfârşitul misiunii. Inginerii de la NASA aveau desigur şi variante de rezervă, dar dacă injecţia orbitală nu ar fi reuşit (aşa cum s-a întâmplat de mai multe ori în cazul celor de la JAXA), prin perspectiva rezervei de combustibil rămase şi a duratei de viaţă de 1 an ar fi fost greu de crezut că Messenger ar mai fi putut fi folosită în mod util pentru colectarea de date ştiinţifice. Considerând efortul consumat pentru aducerea unei probe în apropierea lui Mercur, ar fi fost probabil o pierdere foarte mare pentru NASA şi în general pentru comunitatea ştiinţifică.

Lucrurile au decurs însă aproape perfect dovedind încă o dată, dacă mai era cazul, profesionalismul celor care stau în spatele acestor operaţiuni. Tabelul nostru ilustrează foarte clar secvenţa evenimentelor şi în final primele estimări ale deviaţiei de la orbita dorită (care sunt foarte mici, aşa cum se poate observa) - o abatere de 0.02 grade în ceea ce priveşte înclinaţia planului orbital şi de câţiva km în ceea ce priveşte altitudinea perigeului şi apogeului.

Manevra propriu-zisă a durat numai 15 minute (a fost executată pe 18 martie 2011 la ora 00:45), dar pregătirile ei au început cu aproximativ 48 de ore înainte. Centrul de comandă a configurat satelitul ţinând seama de toate constrângerile de ordin tehnic, iar NASA a alocat reţeaua sa DSN (Deep Space Network) pentru acest eveniment important. În total 4 staţii DSN au deservit comanda şi telemetria lui Messenger.

După recepţia primelor date şi confirmarea înscrierii cu succes a satelitului într-o orbită stabilă în jurul lui Mercur, a urmat o perioadă de verificări intense a echipamentelor, iar pe 4 aprilie 2011, cu instrumentaţia ştiinţifică pregătită, a început campania de observaţii ce se va întinde pe o perioadă de 1 an de zile.


Cum operează aşadar Messenger ?

Messenger are o orbită eliptică înaltă în jurul lui Mercur (15193 km x 200 km x 82.5 grade înclinaţie şi cu o perioadă orbitală de aproximativ 12 ore). Datorită perturbaţiilor (în special gravitaţia solară) aceasta orbită nu este stabilă şi, fără corecţii, în scurtă vreme s-ar înregistra modificări în privinţa altitudinii perigeului (satelitul s-ar îndepărta progresiv de suprafaţa planetei făcând dificile observaţiile), a înclinaţiei orbitale dar şi a punctului subsatelit al perigeului (situat în mod normal la latitudinea locală 60 de grade nord, în apropierea craterului Caloris).

Pentru a corecta această problemă inginerii care conduc operaţiunile lui Messenger au venit cu 2 seturi de manevre orbitale : primul tip – destinat scăderii altitudinii perigeului la valoarea nominală de 200 km - este realizat periodic, o dată la fiecare 88 de zile cât este perioada orbitală a lui Mercur, iar al doilea tip – destinat creşterii perioadei orbitale la cele 12 ore nominale – vine ca o completare la primul tip de manevre (în mod normal la fiecare scădere de altitudine se pierd aproximativ 15 minute din perioada orbitală de 12 ore). Tabelul nostru ilustrează încă o dată cele 5 manevre care se vor executa în lunile iunie, iulie, septembrie, octombrie şi decembrie.

După cum se poate observa, zborul lui Messenger în interiorul Sistemului Solar a fost unul extrem de complicat, iar scurtul nostru rezumat şi mai ales ilustrarea concretă a datelor oferă o imagine foarte clară asupra a cât de greu este să plasezi o sondă plecată de pe Pământ în jurul celei mai apropiate planete de Soare şi de ce Messenger este singurul satelit care a reuşit acest lucru.

Mai jos oferim câteva tabele comparative (estimări) între diferitele misiuni (interplanetare sau nu) – tabele ce ilustrează foarte bine distanţele parcurse de fiecare, vitezele heliocentrice, poziţia lor în Sistemul Solar etc. şi cum se plasează Messenger între aceste probe.

 

 

Date messenger

Clic pe imagini pentru a le accesa la dimensiunile reale

 

 

Sonda Messenger - ţinta Mercur (5)

 

Articolul original: De la Pamant la Mercur- sonda spatiala Messenger scrie istorie - partea a 4-a.