ベピコロンボ、3回目の水星接近に向けて準備を整える

地球から水星軌道まで降りてきたベピコロンボの速度を落とすにはトランスファーモジュールの推進剤では足りないので、水星に運動エネルギーを吸い取ってもらう。合計６回、2年半掛けて彗星周回軌道に入る。以下、機械翻訳。
ベピコロンボ、3回目の水星接近に向けて準備を整える
2023/06/14
ESA/科学と探検/宇宙科学/ベピコロンボ
ESA/JAXAのベピコロンボミッションは、6月19日に水星に接近する次の接近に向けて準備を進めており、そのとき水星は高度約236kmで水星表面を通過する予定だ。

これは、ESAの探査機運用チームがベピコロンボを案内している水星での6回の重力補助フライバイのうちの3回目である。フライバイは、15,000時間以上に相当する困難な太陽光発電による推進操作とともに、宇宙船が太陽の巨大な重力と戦うのを助けるために必要であり、最終的には水星の軌道に捕捉されるのに十分なエネルギーを失う可能性があります。 2025年。

月曜日のフライバイの最接近は協定世界時19時34分（中央ヨーロッパ時間21時34分）に行われます。ベピコロンボは惑星の夜側に接近するため、水星表面の最も興味深い光景が約13分後から探査機の監視カメラによって記録されることになる。最初の画像は6月20日に公開される予定です。


ベピコロンボの3度目の水星フライバイ
フライバイとスラスター
メインミッションが始まる前に水星で画像を撮ったり、科学機器の操作を微調整したりするのはありがたい機会だが、フライバイの主な理由は、惑星の重力を利用してベピコロンボが太陽系内部を通る経路をガイドすることである。

このミッションは、2018年10月にクールーにあるヨーロッパの宇宙港からアリアン5 で宇宙に打ち上げられ 、水星軌道への誘導を支援するために、地球で1回、金星で2回、水星で6回の計9回の惑星フライバイを利用している。


ベピコロンボのタイムライン
このフライバイの後、ミッションは水星への旅の非常に困難な部分に入り、太陽の巨大な重力に継続的にブレーキをかけるために「推力アーク」と呼ばれる追加の推進期間を通じて太陽電気推進の使用を徐々に増やします。これらの推力弧は数日から最大 2 か月続くことがあり、より長い弧は航行と操縦の最適化のために定期的に中断されます。

コズミックスリングショット
水星は太陽系の中で最も探索されていない岩石惑星であり、その主な理由の 1 つは、そこに到達するのが非常に難しいことです。ベピコロンボが太陽に近づくにつれて、主星の強力な重力によって探査機は太陽に向かって加速されます。

重力補助フライバイは、ごく少量の燃料を使用して進路を変更する優れた方法ですが、決して単純ではありません。

飛行管制官は、ベピコロンボが正確に適切な距離、適切な角度、適切な速度で水星を通過できるように正確に誘導する準備ができています。これらはすべて何年も前に計算されたものですが、当日はできるだけ完璧に近づける必要があります。

「ベピコロンボが水星の引力を感じ始めると、水星に対して秒速 3.6 km で移動することになります。これは、過去2回の水星接近飛行中に接近した速度の半分強に相当します」とESAの飛行力学の専門家フランク・バドニク氏は説明する。

「そして、これがまさにこのようなイベントのポイントなのです。私たちの宇宙船は、地球から打ち上げられ、私たちの惑星と同じように太陽の周りを回っているため、あまりにも多くのエネルギーで始まりました。水星に捕らえられるためには速度を落とす必要があり、地球、金星、水星の重力を利用してまさにそれを行っているのです。」

BepiColombo’s journey to Mercury
ベピコロンボの水星への旅を視覚化したアニメーション
5月19日、管制チームはミッション史上最大規模の化学推進操作を実施した。その目的は、前回の 1 か月半にわたる低速電気推進アーク中のスラスター停止の結果として蓄積されたベピコロンボの軌道の誤差を修正することでした。フライバイへの進入時の修正操作は通常の操作の一部です。これがなければ、ベピコロンボは水星から 24,000 km も離れており、地球の裏側にあることになります。

安全を期し、ミッションが水星との衝突コースに入る可能性を確実に防ぐため、最新の操縦はベピコロンボが必要な高度よりわずかに高い高度で岩石惑星を通過するように設計された。追加のマージンは良い賭けであり、宇宙船が宇宙を数百万キロメートル移動するときに忍び込んだ以前のエラーを打ち消してくれました。ベピコロンボはフライバイから1週間後に、高度236 km (+/- 5 km) で惑星の表面を通過すると予測されています。

接近の瞬間、ベピコロンボは水星の重力のおかげで水星に対して秒速5.4キロメートルまで加速しているが、フライバイによって全体的に探査機の速度の大きさは太陽と比べて秒速0.8キロ減り、方向が変わるだろう。 2.6度上昇。

ESAのベピコロンボミッションマネージャー、サンタ・マルティネス・サンマルティン氏は、「探査機を水星に到達させるために複雑な太陽光発電方式が使用されるのは今回が初めてであり、航行段階の残りの部分では大きな課題となる」と語る。「私たちはすでに地上局との通信パスを追加するように運用コンセプトを適応させており、これによりスラスターの中断からより迅速に回復し、軌道決定を改善できるようになりました。そして、現在光信号が地球と宇宙船の間を伝わるのに時間がかかるため、この通信は常に 10 分以上の通信遅延を伴いながら機能しています。」

飛行力学は科学であると同時に芸術でもあります。軌道、操縦、およびフライバイは何年も前に決定されますが、宇宙船は完璧な数学的対象ではありません。このため、チームは宇宙船の実際の軌道を磨き、修正するための操縦の複数の機会を考慮に入れて、常に注意を怠ります。

科学の味

ベピコロンボの科学テーマ
多くの計器は巡航段階で作動していますが、一部の計器は飛行中にも作動し、メインミッション中に予想される水星科学の興味深い一端を垣間見ることができます。磁気、プラズマ、粒子監視機器は、最接近前、最接近中、最接近後に環境をサンプリングします。

これは、BepiColombo レーザー高度計 ( BELA ) と水星周回船電波科学実験 ( MORE ) のスイッチがオンになる最初のフライバイになります ( BELA の場合は機能テストのみを目的としています)。水星軌道に入ると、BELAは水星の表面の形状を測定し、MOREは水星の重力場と核を調査します。

ESAのベピコロンボプロジェクト科学者ヨハネス・ベンコフ氏は、「科学チームにとって、フライバイ中にデータを収集することは、主要ミッションに先立って機器が正しく機能しているかどうかを確認する上で非常に価値がある」と語る。「また、これは、NASA のメッセンジャー宇宙船が 2011 年から 2015 年の水星でのミッション中に、通常は軌道上からアクセスできない惑星周囲の補完的な場所から収集したデータと比較する新たな機会も提供します。新しい科学的成果を生み出した以前のフライバイに基づいたデータが既に公開されていることを嬉しく思い、軌道に乗るのがさらに楽しみになりました。」

2025年12月に水星に到着すると、ベピコロンボの2つの科学モジュール、ESAの水星惑星探査機（MPO）とJAXAの水星磁気圏周回機（MMO）が水星輸送モジュール（MTM）から分離され、惑星の周りの相補的な軌道に入る予定だ。

メインの科学カメラは探査機モジュールが分離するまで遮蔽されていますが、フライバイ中はベピコロンボの監視カメラによってスナップショットが撮影されます。

ユニークなセルフィー
最接近中、ベピコロンボは水星の影に入ります。惑星の照らされた部分は、ベピコロンボが約1840kmの距離にある約13分後に初めて探査機の視野に入ります。

つまり、最接近によるイルミネーション画像そのものは存在しないことになります。水星の表面の詳細を示す最も視覚的に魅力的な画像は、接近後約 13 ～ 23 分の間に撮影されます。

カメラは、1024 x 1024 ピクセルの解像度で白黒のスナップショットを提供します。探査機上の位置により、MTM の太陽電池アレイの 1 つと MPO のアンテナも画像の前景に捉えられています。ベピコロンボが水星を通過すると、この惑星が M-CAM 3 画像の右上に現れ、左下に向かって移動するのがわかります。


ベピコロンボ監視カメラ
最初の画像は最接近後数時間以内にダウンリンクされ、6月20日午後以降に一般公開される予定だ。最も近い画像では、大きなクレーター、火山地形、地殻変動などの顕著な地質学的特徴が明らかになると予想されます。

すべての画像は数日以内に ESA の惑星科学アーカイブでも公開される予定です。

フライバイを追跡する
Twitter アカウント @esaoperations および @bepicolomboと@ESA_Bepi、@ESA_MTM、および@JAXA_MMO で#MercuryFlyby をフォローして最新情報を入手してください。

画像の公開タイミングは、実際の宇宙船のイベントや画像の入手状況に応じて変更される場合があります。