«БепиКоломбо»: первый меркурианский прошёл

Хотя конечная цель миссии — именно Меркурий, в этот раз аппарат не задержался у планеты. Скорость «БепиКоломбо» пока ещё слишком высока, чтобы выйти на рабочую орбиту. Чтобы её погасить без больших затрат топлива, аппарат совершает гравитационные маневры — пролёты вблизи больших планет.

Первый маневр был сделан у Земли, два последующих — у Венеры, причем последний из них — менее двух месяцев назад, 10 августа 2021 года. А с октября этого же года «БепиКоломбо» будет «танцевать» у Меркурия, постепенно останавливаясь, чтобы выйти на рабочую орбиту вокруг планеты. Всего запланировано шесть гравитационных маневров.

Но уже в начале этого октября часть приборов «БепиКоломбо» наблюдали Меркурий и его экзосферу — очень разреженную газовую оболочку, состоящую из частиц, «убежавших» с поверхности Меркурия. Кроме этого, во время пролётов можно было исследовать ближайшие к планете области, куда аппарат уже не попадёт после выхода на рабочую орбиту.

Миссия «БепиКоломбо» включает два аппарата: европейский MPO (Mercury Planetary Orbiter, основная цель — изучение самого Меркурия) и японский Mio (ранее MMO, Mercury Magnetospheric Orbiter, нацеленный на исследования магнитосферы планеты). Во время перелета они соединены в один комплекс с помощью меркурианского перелётного модуля MTM.

Во время пролета включались 7 научных приборов (из 11) на борту MPO и 4 (из 5) на борту Mio, в том числе 3 (из 4), созданных в ИКИ РАН или с участием ИКИ РАН. Их данные ещё обрабатываются, однако о самых первых результатах уже можно рассказать.

На борту космического аппарата MPO установлен Меркурианский гамма- и нейтронный спектрометр МГНС (MGNS) — российский прибор, созданный в отделе ядерной планетологии ИКИ РАН. Во время пролета МГНС зарегистрировал потоки нейтронов и гамма-лучей, рожденные в результате взаимодействия галактических космических лучей (ГКЛ) с верхним слоем меркурианского грунта. Их параметры согласуются с данными, полученными аппаратом MESSENGER (2011–2015, NASA).

При этом есть заметные отличия с тем, что МГНС наблюдал при пролете Венеры 10 августа. Тогда «БепиКоломбо» прошел на высоте 552 км над поверхностью планеты, и МГНС мог регистрировать нейтроны и гамма-кванты, рожденные в результате взаимодействия ГКЛ с верхними слоями её атмосферы.

В состав научных приборов на борту MPO также входит французский спектрометр ультрафиолетового диапазона ФЕБУС (PHEBUS, Probing of Hermean Exosphere by Ultraviolet Spectroscopy), который оснащен сканирующей системой наведения поля зрения, созданной в отделе физики планет ИКИ РАН.

Во время пролёта Венеры в начале августа, благодаря гибкости системы наведения, ФЕБУС наблюдал различные области вокруг Венеры, в том числе водородную корону по спектрам его излучения в линии Лайман-альфа около 121 нанометра. Измеренные спектры позволили скорректировать спектральные и фотометрические калибровки прибора.

Во время гравитационного маневра у Меркурия ФЕБУС уже начал выполнять свою основную задачу — проводить спектральный анализ экзосферы планеты в ультрафиолетовом диапазоне. В спектрах, полученных во время наблюдений, ясно видны полосы водорода и кальция. Экзосфера Меркурия состоит из вещества его поверхности и солнечного ветра, а также продуктов их взаимодействия. Во время основной работы ФЕБУС будет изучать состав экзосферы и поверхности, а также различия в содержании различных веществ в зависимости от времени и точки в пространстве.

И ФЕБУС, и МГНС позволят понять, из чего состоит поверхность Меркурия, и, в частности, как распределен водяной лед в верхнем слое грунта.

Ещё один прибор на борту MPO — плазменный комплекс SERENA (Search for Exospheric Refilling and Emitted Natural Abundances), в состав которого входит спектрометр положительно заряженных ионов ПИКАМ (PICAM, Planetary Ion Camera), созданный в отделе физики космической плазмы ИКИ РАН. Прибор включался во время пролетов Венеры и Меркурия, но не проводил научных наблюдений, так как его расположение на аппарате и ориентация во время пролетов позволяла только подтвердить его работоспособность.

В состав комплекса научной аппаратуры на борту второго аппарата Mio входит камера наблюдения в лучах натрия МСАСИ (MSASI, Mercury Sodium Atmospheric Spectral Imager), также созданная с участием сотрудников отдела физики планет ИКИ РАН. Во время пролётов Венеры и Меркурия она не включалась, так как находится со стороны аппараты, которая «смотрит» в сторону от планет.

Другие результаты первого пролета Меркурия — первые изображения планеты, наблюдения магнитного поля, измерения гравитационного поля опубликованы на сайте ЕКА. Данные, полученные акселерометром ISA (Italian Spring Accelerometer) и магнетометрами на обоих аппаратах, были преобразованы в звук, чтобы все желающие могли почувствовать себя на месте «БепиКоломбо», наблюдая проносящийся мимо Меркурий.

Следующий пролет Меркурия запланирован на 23 июня 2022 года, начало штатной работы ожидается в 2025 году.

***
«БепиКоломбо»/BepiColombo — совместный проект Европейского космического агентства (ESA) и Японского аэрокосмического агентства (JAXA) при ведущей роли ESA по изучению Меркурия с орбиты его искусственного спутника.

Российские ученые принимают участие в научной программе миссии; четыре прибора в составе научной аппаратуры обоих аппаратов создаются при участии или полностью в Институте космических исследований РАН, российские исследователи выступают как руководители и со-руководители экспериментов.

Участие России в проекте «БепиКоломбо» зафиксировано в Федеральной космической программе.