Польоти космічних апаратів на планету меркурій

У 70-ті роки XX століття, достатнім потенціалом для повноцінного дослідження космосу, і Меркурія зокрема, мали тільки дві держави – СРСР і США.

Першими здійснили польоти космічних зондів до Меркурія саме Сполучені Штати, тоді як Радянський Союз зосередився на вивченні Венери і Марса, відправивши до них серію однойменних міжпланетних станцій.

Серії дослідницьких апаратів, надісланих до Меркурія, Марса, Венери з США – називалися «Марінер» і «Мессенджер». Сама ж космічна програма «Меркурій», всупереч назві, мала на меті розробку навколоземних пілотованих апаратів.

До початку XXI століття роботи над запусками зондів до першої планеті стали вести Японія і Євросоюз.

Спостереження за допомогою телескопів

Першим відстежив руху Меркурія в свій телескоп Галілео Галілей. Під час складання астрономічного «портрета» Венери (1610 р), він стежив за змінами її фаз, але фази Меркурія розглянути не міг – не вистачало кратності.

З цього моменту спостереження, вивченням і описом Меркурія в різний час працювали: П’єр Гассенді, Джованні Зупі, Йоганн Кеплер, Джон Бевис, Йоганн Шретер, Фрідріх Бессель, Джованні Скіапареллі, Ежен Антоніаді.

Результатом наукових праць стало підтвердження геліоцентричної моделі нашої планетної системи.

Скіапареллі і Антоніаді вели картографування поверхні Меркурія, але застосування оптичних телескопів значно обмежувало можливості.

У зручний для спостереження час, планета була повернена до Землі однією і тією ж стороною, тому вченим вдалося скласти лише часткову топографічну картину.

Дослідження Меркурія сучасними методами

Вимірювання маси, встановлення точного періоду обертання, перші знімки Меркурія у високому дозволі вдалося отримати тільки завдяки розвитку радіоастрономії.

Радіолокаційні та радіоастрономічні методи дослідження допомогли встановити температуру поверхні (від 150К до 600К) і картографировать її (від 210о до 350о довготи).

Дослідження Меркурія за допомогою потужного орбітального телескопа «Хаббл» – з-за близькості об’єкта до Сонця і небезпеки пошкодження обладнання – не проводилися.

Запуск Меркурію космічних кораблів – працюючих в автоматичному режимі міжпланетних станцій спостереження – став одним з найбільш точних методів дослідження найменшої планети Сонячної системи.

Всі автономні апарати, запущені вченими, летять «в один кінець». Їх завдання – отримання і передача на Землю усіх можливих даних про досліджуваному об’єкті.

Можливостями для організації посадки на Меркурій і повернення космічних зондів – сучасна наука поки що не має.

Марінер-10

Місія першого запущеного до Меркурія космічного апарату стартувала 3 листопада 1973 року.

Піднялася з мису Канаверал, американська ракета-носій «Атлас/Центавр» винесла на орбіту Землі автоматичний зонд вагою 503 кг, несе на собі дві камери високого дозволу для зйомок у видимому та ультрафіолетовому діапазоні, УФ-спектрометри, ІНФРАЧЕРВОНИЙ радіометр, два магнітометра і лічильника Гейгера, загальною масою 79,4 кг

Використовуючи тяжіння Венери, «Марінер-10» виконав гравітаційний маневр гальмування.

Пройшовши на відстані 5 770 км від неї, він зробив виміри магнітного поля, виміряв масу космічного тіла і склав модель атмосферної динаміки планети Меркурій.

Передавши в ЦУП більше 3 тис. знімків поверхні, апарат змінив вектор руху, знизивши перигелій своєї орбіти.

Через 3 місяці, досягнувши Меркурія, зонд зробив три послідовних зближення з планетою (на 703 км, 48069 км і 327 км), в ході яких визначив її температуру (від -183оС до + 187оС), склав карту понад 40% її поверхні, поміряв напругу магнітного поля.

Messenger

Другим політ на Меркурій здійснив американський космічний зонд «Messenger».

Третього серпня 2004 року з мису Канаверал стартувала ракета-носій «Дельта», яка вивела на орбіту автоматичну міжпланетну станцію для вивчення першої планети Сонячної системи.

Більш масивному, ніж його попередник «Марінер-10», космічному апарату (1100 кг), знадобилося 6,5 років для того, щоб досягти точки призначення.

На борту станції були:

• лазерний висотометр;
• трикомпонентний магнітометр;
• чотири спектрометра, діапазоном від рентгенівського до інфрачервоного спектру;
• дворежимна камера для зйомки поверхні.

Космічний зонд Messenger (

Вага апаратури становив близько 500 кг.

Для захисту від сонячного випромінювання корпус зонда був закутаний багатошарової термоізоляцією, мав радіатори, теплові труби, захисний екран.

Силова установка включала один маршовий і 16 маневрових рідинних ракетних двигунів паливом, яким служили гідразин з тетраоксидом діазота (окислювач).

Виконавши 6 гравітаційних маневрів, автоматична станція досягла меркуріанський орбіти в січні 2008 р.

Провівши в період з 14 січня 2008 року по 17 березня 2011 р три зближення з планетою Меркурій, зонд ліг на стаціонарну орбіту, ставши її штучним супутником.

Вичерпавши паливо в квітні 2015 р, він звалився на поверхню Меркурія.

BepiColombo

Третя експедиція до Меркурія, що стартувала 20 жовтня 2018 року була названа на честь сучасного італійського інженера, астронома і математика Джузеппе Коломбо.

Вчений, який розробляв трасу для виведення космічних апаратів на орбіту першої планети, вніс величезний внесок в успіх місії Mariner-10.

Саме його обчислення безпечного гравітаційного маневру, виводить штучний супутник на резонансну орбіту, лягли в основу програми зонда.

У розробці місії брали участь Японське агентство аерокосмічних досліджень і Європейське космічне агентство.

Два незалежних космічних апарату MPO (Mercury Planetary Orbiter) для дослідження поверхні, і MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) для спостережень за магнітосферою – будуть проводити вивчення Меркурія з двох різновисотні орбіт.

На орбіту Землі комплекс був запущений ракетою-носієм Аріан-5. До точки призначення супутники доставить перелітний модуль, розроблений Європейським агентством. До кінця польоту апарати втратять зчеплення і вийдуть кожен на свою траєкторію.

Цілі місії:

• скласти докладну мультиволновую карту поверхні планети Меркурій;
• вивчити її хімічний склад, структуру;
• провести дослідження навколишнього простору;
• заміряти інтенсивність магнітного поля;
• провести моніторинг впливу «сонячного вітру»;
• виявити і картографировать ділянки полярних областей, що містять лід і водневі сполуки.

На борту дослідницького комплексу вагою 4100 кг (більше 50% з яких займає паливо) знаходяться: 7 різних спектрометрів, що дозволяють вести аналіз в діапазоні від гамма-променів до довгих радіохвиль, панорамний енерго-мас-спектрометр; альтиметр, магнітометр, акселерометр; автомати для моніторингу та запису поведінки плазми, сканери поверхні.

Переліт займе близько 7 років. Під час польоту комплексу належить провести 17 гравітаційних маневрів, що дозволяють раціонально використовувати паливо для стаціонарного плазмового двигуна розробки російського ОКБ «Факел», раніше опробованного на місячній автоматичної станції SMART-1.

Космічний апарат завершить свій політ до Меркурія в кінці 2025 р.