Zo zag je Mercurius nog nooit: haperende BepiColombo legt spectaculaire beelden vast van ‘het probleemkind’ van ons zonnestelsel

De met problemen geteisterde ruimtesonde fotografeerde de planeet tijdens zijn vierde flyby, waarbij hij dichterbij Mercurius kwam dan ooit tevoren.

Ruimtesonde BepiColombo is al sinds oktober 2018 onderweg naar Mercurius. Om daar goed en wel te arriveren, zijn er in totaal negen scheervluchten nodig: één langs de aarde, twee langs Venus en zes langs Mercurius. BepiColombo is ondertussen al een heel eind, zo voltooide de sonde, die de afgelopen tijd met wat problemen kampte, deze week succesvol zijn vierde flyby langs Mercurius. Maar misschien wel nog leuker zijn de prachtige beelden die de sonde van deze kleine planeet nam: de beste van BepiColombo tot nu toe.

De scheervlucht
BepiColombo naderde afgelopen woensdag, net voor middennacht, de binnenste planeet van ons zonnestelsel het dichtst. Zo scheerde de sonde langs op een afstand van slechts 165 kilometer boven het oppervlak. Voor het eerst had het ruimtevaartuig daarbij een helder uitzicht op de zuidpool van Mercurius. “Het belangrijkste doel van de flyby was om de snelheid van BepiColombo ten opzichte van de zon te verminderen,” legt Frank Budnik, lid van het missieteam, uit. “Hierdoor heeft het ruimtevaartuig nu een omlooptijd van 88 dagen rond de zon. Dit komt heel dicht in de buurt van de omlooptijd van Mercurius. In dit opzicht was het een groot succes; we zijn precies waar we willen zijn. Bovendien kregen we de kans om foto’s te maken en wetenschappelijke metingen uit te voeren vanuit hoeken en locaties die we niet zullen bereiken als we eenmaal in een baan rond Mercurius zijn gekomen.”

Foto’s
BepiColombo zag kans om met behulp van zijn drie bewakingscamera’s (die alleen zwartwitfoto’s kunnen maken, met een resolutie van 1024×1024 pixels) enkele foto’s te schieten. Deze beelden zijn inmiddels op aarde aangekomen en bieden een unieke kijk op het oppervlak van Mercurius vanuit drie verschillende hoeken. Terwijl BepiColombo Mercurius vanaf de ‘nachtkant’ naderde, werd het kraterige oppervlak steeds beter verlicht door de zon naarmate het ruimtevaartuig voorbij vloog.

Volgens ESA zijn dit de beste beelden die BepiColombo tot nu toe van Mercurius heeft gemaakt, genomen vanaf de dichtstbijzijnde afstand die tot nu toe is bereikt. Ze tonen een oppervlak met duidelijke sporen van 4,6 miljard jaar van inslagen door planetoïden en kometen, wat aanwijzingen geeft over de rol van de planeet in de bredere evolutie van ons zonnestelsel.

Kraters
Vier minuten na de dichtste nadering zag BepiColombo een grote ‘peak ring basin’. Deze mysterieuze kraters zijn ontstaan door krachtige inslagen van planetoïden of kometen en hebben een diameter van ongeveer 130 tot 330 kilometer. Ze worden zo genoemd vanwege de binnenste ring van pieken die zich boven een anders vlakke bodem verheft.

De grote krater heet Vivaldi (naar de beroemde Italiaanse componist Antonio Vivaldi) en heeft een diameter van 210 kilometer. Omdat BepiColombo de krater zo dicht bij de zonsopganglijn zag, worden de kenmerken van het landschap prachtig benadrukt door de schaduwen. Er is een zichtbare opening in de ring van pieken, waar recentere lavastromen zijn binnengekomen en de krater hebben gevuld.

Stoddart
Enkele minuten later kwam een andere bijzondere peak ring basin in beeld. Deze heeft een diameter van 155 kilometer. “Tijdens het plannen van deze flyby zagen we dat deze krater zichtbaar zou zijn,” vertelt David Rothery uit, lid van het BepiColombo-team. “We vonden het de moeite waard om de krater een naam te geven, omdat wetenschappers in de toekomst mogelijk veel interesse in deze krater zullen hebben.” De oude krater heeft daarom onlangs de naam Stoddart toegekend gekregen.

Peak ringen
Waarom de onderzoekers zo geïnteresseerd zijn in de peak ringen? “De peak ringen van Mercurius zijn fascinerend omdat veel aspecten van hoe ze gevormd zijn momenteel nog een mysterie zijn,” legt Rothery uit. “Ze worden vermoedelijk veroorzaakt door een soort reboundproces tijdens de inslag, maar de diepten waaruit ze zijn opgeheven zijn nog steeds onduidelijk.” De peak ringen zijn dan ook één van de belangrijkste studieonderwerpen voor BepiColombo zodra het in een baan om Mercurius is en alle wetenschappelijke instrumenten volledig kunnen worden ingezet.

Bonus
De door BepiColombo afgeleverde beelden zijn heel interessant. En dat terwijl deze beelden eigenlijk slechts een bonus zijn. De M-CAMs waren oorspronkelijk niet bedoeld om Mercurius te fotograferen, maar om het ruimtevaartuig zelf vast te leggen, vooral tijdens de moeilijke periode direct na de lancering. De belangrijkste wetenschapscamera van BepiColombo is tijdens de reis naar Mercurius afgeschermd, maar wordt verwacht veel scherpere beelden te maken zodra de sonde zich in een baan rond de planeet heeft genesteld.

Haperende BepiColombo
Dat de flyby goed is gegaan en dat de sonde ook nog eens prachtige beelden kon schieten, is een grote opluchting. BepiColombo functioneerde de afgelopen tijd namelijk niet helemaal naar behoren. Een probleem met de stuwraketten verhinderde dat de sonde op volle kracht kon werken. Ingenieurs ontdekten onverwachte elektrische stromen tussen de zonnepanelen van de Mercury Transfer Module (MTM) en de eenheid die verantwoordelijk is voor het omzetten en verspreiden van energie naar de rest van het ruimtevaartuig. Aan boord verzamelde gegevens wezen erop dat dit leidt tot een verminderde hoeveelheid energie beschikbaar voor elektrische voortstuwing. “Na maanden van onderzoek hebben we vastgesteld dat de elektrische stuwraketten van MTM niet voldoende kracht zullen leveren om de sonde in december 2025 in een baan om Mercurius te krijgen,” vertelt ESA’s BepiColombo-missiemanager Santa Martinez. Maar gelukkig heet ESA’s vlucht- en dynamicateam een slimme oplossing gevonden voor het probleem. Ze hebben een nieuwe route uitgestippeld die de basiswetenschappelijke missie rond Mercurius intact houdt, maar het ruimtevaartuig in staat stelt om met minder stuwkracht te opereren tijdens de ‘cruisefase’ van de missie. Met deze aangepaste route wordt verwacht dat BepiColombo nu in november 2026 bij Mercurius zal arriveren.

Volgende flyby’s
De vierde, vijfde (december 2024) en zesde (januari 2025) flybys langs Mercurius zullen volgens plan doorgaan. In september en oktober 2024 zal MTM zijn stuwraketten afvuren om BepiColombo op de nieuwe route te plaatsen. Tijdens de huidige vierde flyby kwam BepiColombo dichterbij Mercurius dan oorspronkelijk gepland, wat helpt om de benodigde voortstuwing voor de vijfde flyby te verminderen. De zesde flyby zal vervolgens worden gebruikt om over te schakelen naar de nieuwe baan.

Behalve de vertraagde aankomstdatum, wordt verwacht dat de rest van de BepiColombo-missie volgens plan verloopt en dat de wetenschappelijke doelstellingen niet worden beïnvloed. ESA verwacht nog steeds dezelfde wetenschappelijke resultaten te behalen. “BepiColombo is pas de derde ruimtemissie naar Mercurius, waardoor het de minst onderzochte planeet in het binnenste zonnestelsel is,” vertelt Jack Wright van ESA. “Dit komt deels doordat het erg lastig is om er te komen.” Maar dat weerhield ESA niet om de uitdaging aan te gaan om meer te weten te komen over de nog altijd raadselachtige binnenste planeet van ons zonnestelsel. “Mercurius is een planeet van extremen en tegenstellingen, waardoor ik het vroeger het ‘probleemkind van het zonnestelsel’ noemde,” gaat Wright verder. “De beelden en gegevens van de flybys geven een boeiend voorproefje van wat BepiColombo zal ontdekken als het straks in een baan om Mercurius komt.”