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.

Drumul spre Mercur

Cum spuneam in primul articol al seriei, sonda Messenger a fost lansata pe 3 august 2004, ora 06:15 UTC, la bordul unei rachete Delta 2 in configuratia 7925H.
Aceasta, desi adaptata misiunilor interplanetare, nu poate asigura o accelerare suficient de mare pentru ca o proba de tipul lui Messenger sa ajunga la viteze corespunzatoare distantelor uriase ce trebuie parcurse pentru o plasare directa intr-o orbita in jurul lui Mercur.
Inginerii au folosit si de aceasta data o tehnica clasica utilizata pentru cea mai mare parte a misiunilor interplanetare-tehnica gravitatii asistate- ce foloseste forta de atractie exercitata de planetele sistemului solar asupra oricarui corp care trece prin apropierea lor.
Astfel, printr-o atenta selectare a orbitei se poate obtine o accelerare naturala a vitezei orbitale a unui satelit si mai apoi o simpla corectie a unghiului orbitei (cu ajutorul motoarelor de bord) poate schimba traiectoria pe directia dorita.



 
Zborul lui Messenger spre Mercur a fost unul foarte complicat, intins pe durata a 6.6 ani asa cum ilustreaza tabelul de mai jos.
Imediat dupa lansare si desfacerea panourilor solare, motoarele de la bord au fost activate pentru a stabiliza satelitul si a reduce miscarea de rotatie indusa dupa separarea de racheta purtatoare.
Au urmat apoi o serie de TCM (trajectory correction maneuvers) care au pregatit primul survol al Pamantului (in august 2005 la o altitudine de 2347 km).
La mai putin de 6 luni, in decembrie 2005, a avut loc prima manevra propulsata majora (DSM sau ‘deep space maneuver’) – de altfel si cea mai mare, ce a consumat aproximativ 106 kg de combustibil- urmata imediat de o manevra de tip CMD (commanded momentum dump) prin care s-a redus din nou miscarea de rotatie a satelitului.



 
Alte cateva manevre l-au adus pe Messenger in pozitia de a survola planeta Venus – prima data in octombrie 2006 la o altitudine de 2987 km, apoi in iunie 2007 la o altitudine de 338 km. In ambele situatii oamenii de stiinta au folosit prilejul pentru a obtine observatii suplimentare cu privire la Venus, date ce vor fi folosite de comunitatea internationala in conjunctie cu cele furnizate de sonda Venus-Express a agentiei spatiale europene ESA.

La scurt timp a avut loc a doua manevra DSM (si a doua ca marime, consumand 68 kg de combustibil), manevra ce l-a indepartat pe Messenger de Venus, in perspectiva apropierii de Mercur.
Pregatirile pentru primul survol al lui Mercur au inceput in decembrie 2007, iar in scurta vreme (ianuarie 2008) sonda a trecut la distanta de 201 km de suprafata planetei.
Au urmat a treia manevra DSM (martie 2008), al doilea survol al lui Mercur (octombrie 2008 la o altitudine de 199 km), a patra manevra DSM (decembrie 2008) si in sfarsit al treilea survol al lui Mercur (septembrie 2009 la o altitudine de 231 km).
Ultima manevra DSM inainte de inscrierea in traiectoria finala in jurul planetei a avut loc in noiembrie 2009 si a consumat 45 kg de combustibil, lasand o rezerva de doar 41% fata de cantitatea cu care se plecase de pe Pamant.

Punctul critic a fost insa manevra finala- denumita MOI sau ‘Mercury orbit insertion maneuver’- acolo unde orice greseala ar fi putut marca in buna masura sfarsitul misiunii. Inginerii de la NASA aveau desigur si variante de rezerva, dar daca injectia orbitala nu ar fi reusit (asa cum s-a intamplat de mai multe ori in cazul celor de la JAXA), prin perspectiva rezervei de combustibil ramase si a duratei de viata de 1 an ar fi fost greu de crezut ca Messenger ar mai fi putut fi folosita in mod util pentru colectarea de date stiintifice.
Considerand efortul consumat pentru aducerea unei probe in apropierea lui Mercur ar fi fost probabil o pierdere foarte mare pentru NASA si in general pentru comunitatea stiintifica.

Lucrurile au decurs insa aproape perfect dovedind inca o data, daca mai era cazul, profesionalismul celor care stau in spatele acestor operatiuni.
Tabelul nostru ilustreaza foarte clar secventa evenimentelor si in final primele estimari ale deviatiei de la orbita dorita (care sunt foarte mici asa cum se poate observa)- o abatere de 0.02 grade in ceea ce priveste inclinatia planului orbital si de cativa km in ceea ce priveste altitudinea perigeului si apogeului.

Manevra propriu zisa a durat numai 15 minute (a fost executata pe 18 martie 2011 la ora 00 :45) dar pregatirile ei au inceput cu aproximativ 48 de ore inainte.
Centrul de comanda a configurat satelitul tinand seama de toate constrangerile de ordin tehnic, iar NASA a alocat reteaua sa DSN (Deep Space Network) pentru acest eveniment important. In total 4 statii DSN au deservit comanda si telemetria lui Messenger.
Dupa receptia primelor date si confirmarea inscrierii cu succes a satelitului intr-o orbita stabila in jurul lui Mercur, a urmat o perioada de verificari intense a echipamentelor, iar pe 4 aprilie 2011, cu instrumentatia stiintifica pregatita a inceput campania de observatii ce se va intinde pe o perioada de 1 an de zile.



Cum opereaza asadar Messenger ?
Messenger are o orbita eliptica inalta in jurul lui Mercur (15193 km x 200 km x 82.5 grade inclinatie si cu o perioada orbitala de aproximativ 12 ore).
Datorita perturbatiilor (in special gravitatia solara) aceasta orbita nu este stabila si fara corectii, in scurta vreme, s-ar inregistra modificari in privinta altitudinii perigeului (satelitul s-ar indeparta progresiv de suprafata planetei facand dificile observatiile), a inclinatiei orbitale dar si a punctului subsatelit al perigeului (situat in mod normal la latitudinea locala 60 de grade nord, in apropierea craterului Caloris).
Pentru a corecta aceasta problema inginerii care conduc operatiunile lui Messenger au venit cu 2 seturi de manevre orbitale : primul tip –destinat scaderii altitudinii perigeului la valoarea nominala de 200 km- este realizat periodic, o data la fiecare 88 de zile cat este perioada orbitala a lui Mercur, iar al doilea tip –destinat cresterii perioadei orbitale la cele 12 ore nominale – vine ca o completare la primul tip de manevre (in mod normal la fiecare scadere de altitudine se pierd aproximativ 15 minute din perioada orbitala de 12 ore).
Tabelul nostru ilustreaza inca o data cele 5 manevre care se vor executa in lunile iunie, iulie, septembrie, octombrie si decembrie.

Dupa cum se poate observa, zborul lui Messenger in interiorul sistemului solar a fost unul extrem de complicat, iar scurtul nostru rezumat si mai ales ilustrarea concreta a datelor da o imagine foarte clara asupra a cat de greu este sa plasezi o proba plecata de pe Pamant in jurul celei mai apropiate planete de Soare si de ce Messenger este singurul satelit care a reusit acest lucru.
Mai jos oferim cateva tabele comparative (estimari) intre diferitele misiuni (interplanetare sau nu) – tabele ce ilustreaza foarte bine distantele parcurse de fiecare, vitezele heliocentrice, pozitia lor in sistemul solar etc si cum se plaseaza Messenger intre aceste probe.
credit NASA