Közel harminc éve, a Mariner-10 látogatása óta nem járt űrszonda a Naprendszer legbelső bolygójánál, a Merkúrnál. Most vége a hosszú szünetnek: az amerikai Messenger 2008. január 14-én (hétfőn), magyar idő szerint 20:04-kor elvégezte a bolygó első megközelítését.

Az űreszköz 200 kilométer magasan haladt el a Merkúr felszíne felett, és a bolygó gravitációs hatása miatt terv szerint lassult. A szonda még további két hasonló közelítést végez, hogy végül 2011-ben pályára álljon a Merkúr körül, az első emberkéz alkotta űreszközként. A hétfői közelítés során készült képeket rövidesen közli a NASA.

Korábbi információk

A Messenger-űrszonda a legbelső bolygó részletes vizsgálatára küldött űreszköz, amelyet a NASA indított útjára még 2004-ben. Korábban egyetlen szonda, a Mariner-10 látogatta meg a Merkúrt, amely 1974-ben és 1975-ben három alkalommal haladt el mellette. Többek között kimutatta, hogy a bolygó felszíne a Holdhoz hasonlóan kráterekkel sűrűn borított, gyenge mágneses térrel bír, és belsejében hatalmas vasmag található. Ugyanakkor a Merkúr sok jellemzője és felszínének 55%-a ismeretlen maradt, pedig fontos információkat rejt magában a Naprendszer kialakulását illetően.

A Messenger-szonda neve a MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging szavak kezdőbetűiből álló mozaikszó, amely jól mutatja, hogy az űreszköz a legbelső bolygó összes fontos jellemzőjét: felszínét, környezetét (elsősorban mágneses terét), belső szerkezetét és kémiai összetételét egyaránt tanulmányozza.

A szonda felépítése és műszerei

A közel 1000 kg össztömegű és 446 millió dollár összköltségű szonda vázát egy 1,3x1,4×1,9 méteres, fél henger alakú, epoxi-grafit kompozitból álló szerkezet adja. A szonda meghajtása hagyományos kémiai rendszerű, egy 645 N tolóerejű főhajtóművel és kisebb korrekciós hajtóművekkel, valamint közel 600 kg-nyi hajtóanyaggal a fedélzeten.

A Merkúr kis naptávolsága miatt külön figyelni kellett a szonda hőszigetelésére, amely a Föld távolságában mérhetőnél 11-szer erősebb napsugárzástól védi a berendezéseket. A kerámia hővédő panel alól két napelemtábla lóg ki, amelyek együttesen 450 W áramot termelnek a Merkúr naptávolságában. A Messenger az alábbi műszereket viszi magával:

  • MDIS (Mercury Dual Imaging System, Merkúr kettős képfelvevő rendszer): széles és keskeny látószögű kamerák, amelyek a felszínt maximálisan 18 méter felbontással rögzítik, és a domborzati viszonyokat is megörökítik, továbbá színképi információkat  nyújtanak, amelyből az összetételre lehet következtetni.
  • GRNS (Gamma-Ray and Neutron Spectrometer, gammasugár- és neutronspektrométer): a felszíni radioaktív elemek és a kozmikus sugarak által gerjesztett elemekből érkező gammasugarakat és neutronokat vizsgálja. Eredményei a felszíni összetételére utalnak, valamint rámutathatnak, hogy létezik-e a korábbi radarmérések alapján feltételezett vízjég a sarki kráterekben.
  • XRS (X-Ray Spectrometer, röntgenspektrométer): a napsugárzás hatására a Merkúr felszíni anyagai által kibocsátott alacsony energiájú röntgensugarakat érzékeli, amiből szintén az összetételre következtetünk.
  • MAG (Magnetometer, magnetométer): egy 3,6 méter hosszú rúd végén található érzékelő, amely a bolygó környezetében a mágneses tér jellemzőit vizsgálja.
  • MLA (Mercury Laser Altimeter, lézeres magasságmérő): a felszín felé kibocsátott lézersugár visszaverődése és késési ideje alapján a domborzatot méri fel.
  • MASCS (Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer, légköri és felszíni összetételt mérő spektrométer): az infravörös, optikai és ultraibolya tartományokban üzemelő spektrométer a kémiai összetétel vizsgálatára.
  • EPPS (Energetic Particle and Plasma Spectrometer, energikus részecske- és plazmaspektrométer): a bolygó magnetoszférájában mozgó töltött részecskék összetételét és energiáját méri.
  • RS (Radio Science, rádiótudományi kísérlet): a szonda mozgásának pontos nyomon követését teszi lehetővé, amiből a Merkúr belső szerkezetére lehet következtetni.

Utazás öt hintamanőverrel

A szonda 8 milliárd kilométeres útján egy hintamanővert már végzett a Földnél és kettőt a Vénusznál, amelyek gyorsították mozgását. A Merkúr mellett háromszor halad el (ezek közül a mostani az első alkalom), ekkor viszont már lassul a mozgása a bolygóhoz viszonyítva. A hintamanővereket rakétás pályamódosításokkal kapcsolják össze, mindezek együttes eredményeként a Messenger az első emberkéz alkotta űreszközként 2011-ben áll majd a bolygó körüli pályára.

Forrás: NASA, JHUAPL

A szonda útvonala. A bolygók pályáit szaggatott vonalak, a szondáét pedig a küldetés egyes szakaszaiban eltérő színű folytonos vonalak jelzik. A DSM a hajtóművel végrehajtott pályakorrekciókat, a HM pedig a hintamanővereket jelzi (NASA, JHUAPL)

A küldetés főbb eseményei:

2004.08.03.: start
2005.08.02.: hintamanőver a Földnél, 2348 kilométerre elhaladva bolygónk mellett
2006.10.24.: hintamanőver a Vénusznál, 2987 kilométerre elhaladva a bolygó mellett
2007.06.05.: hintamanőver a Vénusznál, 338 kilométerre elhaladva a bolygó mellett
2008.01.14.: első elhaladás a Merkúr mellett
2008.10.06.: második elhaladás a Merkúr mellett
2009.09.29.: harmadik elhaladás a Merkúr mellett
2011.03.18.: pályára állás a Merkúr körül

A Messenger első Merkúr közelítésére tehát 2008. január 14-én (hétfőn), magyar idő szerint este 20 óra körül kerül sor. Ekkor a szonda mintegy 200 kilométerre halad el az éjszakai oldal felett, miközben 14 percig lesz a bolygó árnyékában. A manőver körülbelül 8000 kilométer/óra sebességgel lassítja a Messengert. A szonda közel egy nappal ezután sugározza vissza megfigyeléseit. Ideális esetben közel 1200 felvételt rögzít. A jobbra lent látható fotót az MDIS kamera két nappal a legnagyobb közelítés előtt, 1,2 millió kilométer távolságból készítette a Merkúrról (NASA, JHUAPL, Carnagie).

Tudományos célok

Forrás: NASA, JHUAPLA Messengertől számos kérdésre várnak választ a szakemberek. Az újabb modellek alapján a Merkúr mágneses terét a folyékony külső magban zajló áramlások gerjesztik. A bolygó vulkanizmusa alig ismert, eddig csak nyomokban sikerült lávacsatornákat és bizonytalanul vulkáni dómokra utaló formákat megfigyelni. Felszínének 55%-a feltérképezetlen; a legérdekesebb felszínformának a Naprendszer egyik legnagyobb becsapódásos medencéje, a Caloris-medence ígérkezik, amelynek korábban csak az egyik peremét sikerült lefényképezni.

Talán a legérdekesebb tudományos probléma a bolygó hatalmas vasmagjának magyarázata. A modellek alapján a Naphoz közeli helyzete mellett egy gigantikus ősi becsapódás is közreműködhetett az órási fémes mag kialakításában. A folyamat keretében a bolygó ősi kérgének jelentős részét elvesztette, és talán elsősorban az egykori köpeny alkotja a felszínt.

A Naphoz legközelebbi bolygó kialakulásának jobb megértése a bolygókeletkezés általános vonásainak, így az exobolygók jellemzőinek megértésében is segíthet. Érdekes lenne azt is megtudni, hogy van-e vízjég a sarki kráterek aljzatán - az információ a Holdon feltételezett, hasonló sarki lerakódások tanulmányozásához is támpontot nyújthat.