BepiColombo - Vierteilige Raumsonde zur Erkundung des

SPACE SYSTEMS
BepiColombo - Vierteilige Raumsonde zur Erkundung des Planeten
Merkur
Die 6,4 Meter hohe Raumsonde durchläuft derzeit letzte Testreihen in
Flugkonfiguration
Noordwijk, 06/07/2017 - Der Merkur ist der am wenigsten erforschte Planet in unserer
Nachbarschaft. Im Oktober 2018 wird BepiColombo als erste europäische
Forschungsmission zum kleinsten und heißesten Gesteinsplaneten des inneren
Sonnensystems starten.
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. ESA, JAXA und Airbus haben zusammen
die wissenschaftlichen Ziele der Mission formuliert und dafür den Forschungssatelliten
BepiColombo entwickelt. Die eindrucksvolle Raumsonde besteht aus vier Elementen, ist 6,4
Meter hoch und wiegt vier Tonnen. Nach dem Abschluss der Testkampagne wird das
Raumfahrzeug im März 2018 zum europäischen Weltraumbahnhof Kourou in FranzösischGuayana transportiert.
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 europäisch-japanische
Mission ist nach dem italienischen Professor Giuseppe „Bepi“ Colombo benannt, der
maßgeblich am Erfolg der Merkurmission Mariner 10 beteiligt war. BepiColombo besteht aus
zwei separaten Orbitern, dem von ESA bereitgestellten Mercury Planetary Orbiter (MPO)
und dem Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) der JAXA.
BepiColombo 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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Heute sind die vier Elemente der Raumsonde zum letzten Mal komplett montiert in Europa
zu sehen. Nach den Tests der Verbindungs- und Trennsysteme mit dem TrägerraketenNutzlastadaptersystem von Arianespace Ende Juli wird die Raumsonde wieder auseinander
gebaut. Dabei werden die Modultrennsysteme getestet. Weitere Funktions- und
Leistungsüberprüfungen folgen im Anschluss an das mechanische Testprogramm und im
November wird das Transfermodul einem endgültigen Thermaltest unterzogen. Ende März
2018 wird die Raumsonde nach Kourou transportiert. In Französisch-Guayana baut das
Team die vier Komponenten wieder zusammen und installiert sie auf der Trägerrakete
Ariane 5, deren Start im Oktober 2018 vorgesehen ist. Nach einer Reise von sieben Jahren
wird das Transfermodul abgeworfen und die verbleibenden Module erreichen den Merkur im
Dezember 2025.
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 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
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mehr als 450°C, was über dem Schmelzpunkt einiger Metalle liegt. Ein Raumfahrzeug muss
daher in der Umlaufbahn nicht nur mit der extremen Sonnenstrahlung, sondern auch der
Infrarotstrahlung des heißen Planeten widerstehen können.
Um dieses Problem zu lösen, haben die Ingenieure von Airbus 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 Aluminiumschichten 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 dem
Planeten ausgerichtet sein, um den Instrumenten eine ununterbrochene Beobachtung des
Planeten 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
Thermalsysteme des MPO und war mitverantwortlich für Konstruktion und Bau des MTM.
Der Airbus-Standort Barajas in Madrid 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 Ottobrunn geliefert. Das als MPO Solar Array
bezeichnete System ist für den Betrieb bei Temperaturen von bis zu 190°C ausgelegt und
besteht aus speziell entwickelten Komponenten, die den extremen thermischen
Bedingungen widerstehen sollen. Die Solarpaneele haben eine Leistung von zwei 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 MTMModul nutzen dieselben Technologien wie die MPO-Paneele und können ebenfalls bei bis zu
190°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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Redaktioneller Hinweis: Fotos, Videos, Schnittmaterial, Infografik und Interviews sind
verfügbar unter:
Fotos
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Footage/Schnittmaterial
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Video
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Über Airbus
Airbus ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich Luft- und Raumfahrt sowie den dazugehörigen
Dienstleistungen. Der Umsatz betrug € 67 Mrd. im Jahr 2016, die Anzahl der Mitarbeiter rund 134.000. Airbus
bietet die umfangreichste Verkehrsflugzeugpalette mit 100 bis über 600 Sitzen an. Das Unternehmen ist
europäischer Marktführer bei Tank-, Kampf-, Transport- und Missionsflugzeugen. Airbus ist die europäische
Nummer 1 und weltweit die Nummer 2 im Raumfahrtgeschäft. Die zivilen und militärischen Hubschrauber von
Airbus zeichnen sich durch hohe Effizienz aus und sind weltweit gefragt.
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