Recent o noua stire a facut inconjurul agentiilor de presa din intreaga lume starnind interesul pasionatilor de subiecte spatiale. Pentru ca stirea in sine a putut fii citita pe multe surse insa de cele mai multe ori comentata doar din perspectiva jurnalistica, acest articol, asa cum SpaceAlliance.ro a mai facut in trecut si cu alte subiecte, se doreste a fi o analiza mai complexa a misiunii Messenger, a obstacolelor care intervin pentru realizarea unei calatorii interplanetare si a solutiilor pe care inginerii le-au gasit pentru a face totusi posibila explorarea planetei Mercur.
Vom incerca asadar sa realizam un comentariu profesional si o parere obiectiva asupra lucrurilor-in masura in care acest lucru este posibil de exprimat intr-un singur articol.

Mercur

Mercur este cea mai mica planeta a sistemului solar cu o raza medie de numai 2439.7 km adica la o valoare de 0.38 din raza medie a Pamantului.
In ciuda acestui fapt Mercur ocupa a doua pozitie dupa Pamant in ceea ce priveste densitatea bifand 5427 g/cm3 (fata de 5515g/cm3).
Mercur a starnit interesul observatiilor terestre inca din cele mai vechi timpuri dar pozitia sa unica in spatiu a impiedicat culegerea unor informatii detaliate. Aceasta in ciuda faptului ca, observat de pe Pamant, Mercur apare la magnitudini luminoase intre -2.3 si 5.7.
De ce este totusi atat de putin cunoscut Mercur ?
In primul rand datorita orbitei sale –fiind cea mai apropiata planeta de Soare-Mercur apare cea mai mare parte a timpului in directia Soarelui (cea mai mare separare unghiulara fata de un observator terestru nu depaseste 28.3 grade), drept urmare sunt foarte rare ocaziile cand planeta poate fi vizualizata in conditii optime de catre observatoarele terestre.
Mercur, care in pofida ipotezelor  vehiculate in antichitate nu are sateliti naturali, are o orbita eliptica inclinata cu 7 grade fata de cea a Pamantului, cu apogeul la 69.816.900 km (adica aproximativ 0.46 unitati astronomice) si perigeul la 46.001.200 km (sau 0.30 AU), avand deci o excentricitate de 0.21 si cu o perioada orbitala de 87.969 zile.
Mercur are axa proprie de rotatie aproape perpendiculara (89.97 grade) fata de planul orbital si se roteste la o viteza foarte scazuta realizand 3 rotatii complete in 2 perioade orbitale, de aceea o zi solara a lui Mercur dureaza aproximativ 176 zile terestre, in timp ce o zi siderala dureaza 58.7 zile terestre.
Se crede ca miezul planetei ocupa 42% din volumul sau si este in mare parte format din fier. In jurul nucleului exista o manta de silicati cu grosimea de 500-700 km,  deasupra o crusta de 100-300 km, suprafata fiind brazdata de cratere si largi crevase ce ii dau un aspect asemanator celui lunar.
Temperatura medie la suprafata este de 442.5 grade Kelvin, dar variaza in gama 100 K-700K. Spre exemplu fata expusa actiunii solare are o temperatura cuprinsa intre 700K la perigeu (cand planeta este cel mai aproape de Soare) si 550K la apogeu (la distanta maxima).
In acelasi timp temperatura pe fata aflata in umbra scade pana la 110K.
In paralel craterele din regiunea polara au temperaturi de sub 100K favorizand cel mai probabil prezenta unor calote de gheata. Oamenii de stiinta estimeaza ca aceste regiuni polare ar putea gazdui aproximativ 10e14 – 10e15 kg de apa in stare solida.
Mercur are o atmosfera extrem de rarefiata si instabila pierzand continuu atomi si inlocuindu-i cu altii proveniti fie din spatiu (cea mai mare parte adusi de vantul solar) fie din activitatea radioactiva a crustei. In termeni strict stiintifici atmosfera contine 42% oxigen, 29% sodiu, 22% hidrogen, 6% heliu, 0.5% potasiu, dar prezinta si procente mai mici de argon, nitrogen, CO2, xenon, krypton, neon.
Mercur are un camp magnetic de intensitate scazuta (aproximativ 1.1 % din cea inregistrata la Pamant) atingand valori de 300nT la ecuator dar suficient ca sa creeze o magnetosfera in jurul planetei. Interactiunea acestei magnetosfere cu vantul solar creaza vartejuri magnetice in spatiul din apropiere.

Cum spuneam si la inceputul articolului, explorarea planetei folosind sonde spatiale este abia la inceput de drum doar 45% din suprafata fiind cartografiata la momentul actual si au ramas foarte multe intrebari la care oamenii de stiinta spera sa raspunda dupa ce Messenger isi va incheia activitatea de investigator in apropierea lui Mercur.



Instrumente stiintifice

•    Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer (MASCS)
MASCS construit de Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado, cantareste 3.1 kg si consuma 6.7 W. Instrumentul combina 2 elemente – UVVS (Ultraviolet and Visible Spectrometer) si VIRS (Visible and Infrared Spectrograph) si va intoarce aproximativ 2.7 Gb de date in cele 12 luni de functionare.
UVVS va ajuta la intelegerea proceselor care au generat si mentin atmosfera lui Mercur, la legatura de cauzalitate intre suprafata si compozitia atmosferica, la dinamica materialelor volatile pe si in apropierea planetei, cat si la natura substantelor din regiunea polilor ce s-a observat ca reflecta undele radar. Toate acestea prin determinarea compozitiei si structurii exosferei, dar nu numai, instrumentul fiind capabil sa realizeze deasemenea observatii la nivelul solului.
Campul vizual variaza intre 1 x 0.5 grade (in atmosfera) si 0.023 x 0.023 grade la nivelul solului, iar instrumentul este deservit de trei tuburi multiplicatoare care functioneaza in gama ultraviolet (115-190 nm), ultraviolet mediu (160-320 nm) si respectiv vizibil (250-600 nm).
VIRS va masura emisiile luminoase fie ca este vorba de gama vizibila sau infrared apropiat (0.3-1.45 µm), in cautarea prezentei unor materiale precum Fe si Ti.
Campul vizual este de 0.023 x 0.023 grade iar instrumentul va asigura o rezolutie la sol intre 100 m si 7.5 km si o rezolutie spectrala de 4nm. Cele 2 spectre vor fi observate de 2 detectori diferiti – cel infrarosu de un detector in linie cu 256 pixeli construit in tehnologie InGaAs si cel vizibil de un detector de asemenea in linie format din 512 pixeli in tehnologie Si.

•    X-ray Spectrometer (XRS)
XRS construit de Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory dupa un model similar ce a zburat pe satelitul NEAR-Shoemaker, cantareste 3.4 kg si are un consum de 6.9 W, asteptandu-se sa intoarca aproximativ 1.5 Gb.
Compus din 3 componente –3 detectoare MXU (Mercury X-ray unit), SAX (solar assembly for X rays) si MEX (main electronics for X-rays) instrumentul are un camp vizual de 12 grade si poate masura emisii din gama 1-10 keV.
Cu ajutorul celor 3 detectoare MXU oamenii de stiinta spera sa masoare, la rezolutii de 20 km, emisiile de raze X ale elementelor acumulate sub scoarta planetei (Mg, Al, S, Ca, Ti, Fe) si astfel sa determine compozitia chimica si istoria geologica a lui Mercur.
In paralel senzorul SAX este capabil sa masoare variatia fluxului solar care afecteaza planeta.

•    the Mercury Dual Imaging System (MDIS)
MDIS este un instrument de 8 kg cu un consum de 7.6 W construit de aceeasi JHU/APL. Este compus de fapt din 2 camere WAC (wide-angle camera) si NAC (narrow-angle camera) ambele avand ca senzori CCD-uri si fiind plasate pe platforme mobile ce faciliteaza captura imaginilor fara a mai fi nevoie de rotirea intregului satelit catre o anumita tinta. WAC are un camp vizual de 10.5 x 10.5 grade si poate observa Mercur prin 11 filtre colorate diferite si monocrom la lungimi de unda cuprinse intre 395 si 1040 nm din a caror comparatie se vor putea distinge diferitele tipuri de roci ce compun suprafata planetei. NAC are un camp vizual de 1.5 x 1.5 grade cu o rezolutie la sol de pana la 18 m si captureaza imagini alb-negru.

•    Gamma-Ray and Neutron Spectrometer (GRNS)
GRNS este din nou un instrument compus din 2 elemente- GRS (gamma ray spectrometer) si NS (neutron spectrometer). GRS este construit de JHU/APL, Patriot Engineering, Lawrence Berkeley National Laboratory si Lawrence Livermore National Laboratory, cantareste 9.2 kg, consuma 16.5 W si se asteapta sa achizitioneze pana la 3.9 Gb de date.
GRS masoara emisiile de radiatie gama expediate de suprafata planetei sub influenta razelor cosmice sau emisia radioactiva naturala (a unor atomi de K,Th,U)- cautand sa realizeze o analiza geologica pe baza semnaturii individuale a fiecarui element chimic prezent acolo (H, Mg, Si, O, Fe,Ti, Na, Ca).
GRS are un senzor bazat pe un cristal de Ge racit criogenic pana la -183 grade Celsius.
NS este un instrument construit de Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Patriot Engineering, Los Alamos National Laboratory. Cantareste 3.9 kg si consuma aproximativ 6 W. Masoara energia neutronilor emisi de suprafata planetei sub actiunea razelor cosmice cautand in special concentratia atomilor de hidrogen ce semnaleaza potentiala prezenta a apei (pe principiul fizic ca energia neutronilor scade brusc la coliziunea cu atomi usori cum sunt cei de hidrogen).



•    Mercury Laser Altimeter (MLA)
MLA construit de NASA Goddard Space Flight Center cantareste 7.4 kg si are un consum de 16.4 W, fiind inspirat dintr-un experiment similar ce a zburat in trecut si pe platforma Mars Global Surveyor. In total in cele 12 luni de functionare se asteapta sa produca aproximativ 1.5 Gb de date constand in topografierea emisferei nordice lucru ce va ajuta la caracterizarea istoriei geologice, la stabilirea exacta a fomei, a axei de rotatie si a libratiei lui Mercur, la masurarea dimensiunilor si conditiei actuale a nucleului planetei.
Principiul de functionare este simplu- un emitator infrarosu laser transmite 8 pulsuri cu lungimea de unda 1064 nm, energia de 20mJ si divergenta sub 50mrad la fiecare secunda, iar undele reflectate de suprafata planetei vor fi receptionate de 4 receptoare speciale care vor masura timpul scurs intre emisia pulsului si receptia lui inapoi la satelit (cu o acuratete de receptie de 3.3 ns care se traduce intr-o precizie de 0.5 m). Pe sol pulsul are o arie de imprastiere de 10-50m cu o separare intre spoturi (in directia de deplasare a satelitului) de 100-300m. MLA poate functiona nominal pana la o altitudine de 1500 km (de unde asigura o rezolutie de 30 cm).

•    Energetic Particle and Plasma Spectrometer (EPPS)
EPPS construit de Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory si University of Michigan cantareste 3.1 kg si are un consum de 7.8 W, fiind montat in partea superioara a satelitului.
Instrumentul, care se asteapta sa returneze aproximativ 4.4 Gb de date in anul sau de operare in jurul planetei, este construit practic din 2 componente distincte: FIPS (Fast Imaging Plasma Spectrometer) si EPS (Energetic Particle Spectrometer).
FIPS detecteaza ionii de H, 3He, 4He, O, Ne, Na, K, S, Ar si Fe, masurand raportul dintre energia si sarcina particulelor (0-10 keV/q) dar si viteza si distributia lor in spatiu-masurata indirect din timpul in care particulele ajung la detectorul principal (undeva intre 50 si 500 ns).
EPS va masura spectrul energetic, compozitia atomica si distributia in spatiu a ionilor cu energie cinetica mare intre 10 keV-5 MeV (H, He, CNO, Fe) dar si a electonilor cu energie cuprinsa intre 20 si 700 keV.

•    Radio Science (RS) experiments
RS foloseste sistemul de comunicatie aflat la bord (2 transpondere in banda X, MGA-medium gain antenna, LGA-low gain antenna si cele 2 asa numite “phased arrays”) pentru masurarea foarte precisa a vitezei si pozitiei satelitului (cu o acuratete pana la 0.1 mm/s). Variatia vitezei este apoi folosita pentru determinarea efectelor gravitatiei din care mai tarziu se poate determina distributia masei in interiorul planetei. Similar din determinarea precisa a pozitiei lui Messenger se poate determina libratia lui Mercur si din observatiile radio se poate determina exact forma planetei.

credit NASA

model virtual Mercur