Im Sommer 2014 soll die von der europäischen Weltraumagentur ESA und der japanischen Raumfahrtagentur JAXA betriebene und aus zwei Einzelsonden bestehende Planetenmission BepiColombo starten und ab dem Jahr 2020 den innersten Planeten unseres Sonnensystems, den Merkur, erkunden. Eine dieser beiden Raumsonden, der Mercury Magnetospheric Orbiter, hat jetzt einen ersten Hitzetest bestanden.
Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA. Vertont von Peter Rittinger.
(Bild: ESA)
Die von der ESA und der JAXA geplante Merkur-Mission BepiColombowird aus zwei Orbitern bestehen, welche den innersten Planeten unseres Sonnensystems zunächst für die Dauer von einem Jahr umlaufen sollen. Der Mercury Planetary Orbiter (MPO) wird von der ESA gebaut. Das Hauptaufgabengebiet des mit 11 Instrumenten bestückten MPO liegt in der Kartierung der Merkuroberfläche und in der Entschlüsselung von deren Zusammensetzung. Dabei wird der MPO den Merkur in einem Orbit zwischen lediglich 400 und 1.500 Kilometern Höhe umrunden.
Eine zweite Sonde, der Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), wird von der japanischen Raumfahrtagentur JAXA geliefert und betrieben. Der MMO wird den Planeten in einem stark elliptischen Orbit in 400 bis 12.000 Kilometern Höhe umlaufen. An Bord werden sich fünf wissenschaftliche Instrumente befinden, welche in erster Linie die Interaktion zwischen der Magnetosphäre des Merkur und des Sonnenwindes untersuchen sollen.
Vor allem die extremen Temperaturen, bei denen die beiden Sonden ihre Mission erfüllen müssen, stellen die Ingenieure vor erhebliche technische Herausforderungen. In der Umgebung des Merkurs ist die Sonnenstrahlung bis zu zehnmal höher als in Erdnähe. Dadurch bedingt steigen die Temperaturen auf der Oberfläche des Merkur tagsüber auf einen Wert von bis zu 470 Grad Celsius. Während der Nacht sinkt die Temperatur dagegen auf bis zu minus 212 Grad Celsius ab. Aufgrund der niedrigen Orbits werden MPO und MMO nicht nur mit der direkt von der Sonne ausgehenden Wärmestrahlung sondern auch mit der von der Planetenoberfläche reflektierten Wärme zu kämpfen haben.
Die an der Mission beteiligten Ingenieure wollen die Elektronik der beiden Raumsonden und deren wissenschaftlichen Instrumente deshalb mit verschiedenen Maßnahmen vor einer Überhitzung schützen. Dazu gehört auch eine extra für diese Mission neu entwickelte mehrschichtige Isolierfolie. Diese besteht aus einer Deckschicht aus Keramikfasern und mehreren Metallschichten. Durch diese Isolierdecke soll ein Großteil der empfangenen Wärme zurück in den Weltraum reflektiert werden. Zusätzlich soll ein spezieller Radiator die Wärme aus dem Inneren der Raumsonden in den Weltraum abführen. Außerdem kommen eigens für diese Mission entwickelte Solarzellen zum Einsatz, die auch bei den hohen Temperaturen noch genügend Strom für den Betrieb der Raumsonden liefern können.
(Bild: ESA, JAXA)
Im Verlauf der letzten Monate wurden die wichtigsten Komponenten des von der JAXA zu der Mission beigesteuerten MMO in Noordwijk/Niederlande in einer speziellen Testanlage, dem von der ESA betriebenen Large Space Simulator (LSS), ausführlich getestet. Um die erwarteten extremen Weltraumbedingungen möglichst realistisch zu simulieren, wurde die Testanlage des ESTEC sogar extra modifiziert. Durch eine Anpassung der im LSS eingesetzten Spiegel wurde der zur Simulation der Hitzestrahlung ausgesandte Lichtstrahl von ursprünglich sechs Metern Durchmesser auf einen Kegel von nur noch 2,7 Metern Durchmesser reduziert.
Der achteckige MMO und das mit der Raumsonde verbundene Sonnenschutzschild wurden im Rahmen dieser Tests Temperaturen von 350 Grad Celsius ausgesetzt. Dies entspricht den thermalen Bedingungen, auf welche der MMO im Merkurorbit treffen wird. „Dieser Sonnenschutz-Test verlief erfolgreich“, so Jan van Casteren, der ESA-Projektmanager für die BepiColombo-Mission. „Wir konnten dabei die Funktionalität der Schutzverkleidung des MMO während der Flugphase nachweisen.“
Bei den Tests konnte auch die Wärmeabstrahlleistung der neu entwickelten Isolierfolie bestimmt werden. Die Resultate der erfolgten Messungen werden jetzt in die Tests für den MPO einfließen, welche ab dem kommenden Sommer am LSS durchgeführt werden sollen.
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