La sonda Solar Orbiter e BepiColombo dell'ESA hanno effettuato uno storico sorvolo di Venere all'inizio di questa settimana, passando per il pianeta entro 33 ore l'uno dall'altro e catturando immagini e dati unici durante l'incontro.

La navicella spaziale ESA/NASA Solar Orbiter ha sorvolato Venere il 9 agosto a una distanza di 7995 km, mentre la missione ESA/JAXA BepiColombo è passata a soli 552 km dalla superficie del pianeta il 10 agosto. I sorvoli erano necessari per fornire alla navicella un aiuto gravitazionale per aiutarle a raggiungere le loro prossime destinazioni. BepiColombo effettuerà il primo di sei sorvoli a Mercurio nella notte tra l'1 e il 2 ottobre, prima di entrare in orbita nel 2025. Solar Orbiter effettuerà un sorvolo ravvicinato della Terra il 27 novembre, prima che ulteriori fionde di Venere inclinino la sua inclinazione per ottenere le prime viste in assoluto dei poli del sole.

I flyby di Venere hanno richiesto un lavoro di navigazione nello spazio profondo estremamente preciso, assicurando che il veicolo spaziale fosse sulle traiettorie di avvicinamento corrette precise entro pochi chilometri a una distanza di 187,7 milioni di km dalla Terra.

Sentire il calore

Come previsto durante il passaggio ravvicinato di BepiColombo, i moduli del veicolo spaziale hanno sentito un rapido aumento di calore mentre passavano dal lato notturno al lato diurno del pianeta. Il JAXA Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), situato all'interno del parasole, ha registrato un aumento di 110 gradi Celsius su uno dei suoi otto pannelli solari, da -100ºC a +10ºC. All'interno del veicolo spaziale stesso è stato osservato solo un aumento di 2-3 gradi, dimostrando l'efficacia dell'isolamento.

Sul modulo europeo di trasferimento del mercurio, è stato osservato un aumento della temperatura di 50 gradi sul radiatore della navicella spaziale, mentre il Mercury Planetary Orbiter (MPO) ha registrato una variazione di circa 20 gradi.

Rimorchiatore per gravità

Sia Solar Orbiter che BepiColombo hanno anche sentito l'immensa attrazione gravitazionale del pianeta nel momento angolare delle loro ruote di reazione, che vengono utilizzati per mantenere l'atteggiamento del veicolo spaziale, tenendolo puntato sulla rotta.

L'accelerometro di primavera italiano (ISA) a bordo del BepiColombo MPO ha registrato le accelerazioni misurate dalla navicella con grande sensibilità. Il team ISA ha quindi tradotto i dati di accelerazione in frequenza per renderli udibili dall'orecchio umano. Il suono risultante è ricco di effetti interessanti dovuti alla gravità del pianeta che agisce sulla struttura del veicolo spaziale, la risposta del veicolo spaziale ai rapidi cambiamenti di temperatura, e le ruote di reazione che stanno lavorando duramente per compensare questi effetti.

L'accelerometro ha anche avvertito gli effetti delle maree che agiscono sul veicolo spaziale mentre volava a diverse distanze oltre Venere. È stata rilevata la piccolissima differenza nell'attrazione gravitazionale tra il centro di massa di BepiColombo e l'ISA rispetto a Venere, la prima volta che un accelerometro ha registrato questo effetto su un altro pianeta. Il team sta analizzando questi preziosi dati e utilizzerà la misurazione come riferimento per mettere a punto lo strumento prima della fase scientifica a Mercurio.

Scienza multipunto

Molti degli strumenti scientifici erano accesi durante i passaggi ravvicinati, sfruttando l'opportunità di raccogliere dati sul campo magnetico venusiano, plasma e l'ambiente particellare intorno al veicolo spaziale. Inoltre, l'aspetto unico del doppio flyby è che i due set di dati possono essere confrontati da posizioni non solitamente campionate da un orbiter planetario.

I team di magnetometri di entrambi i veicoli spaziali riferiscono di aver visto gli effetti del flyby nei loro dati, permettendo uno sguardo raro nell'interazione del vento solare con un'atmosfera planetaria.

Il team del magnetometro BepiColombo MPO ha creato una semplice sonificazione della variabilità del campo magnetico totale mentre sorvolavano Venere. L'audio cattura i rumori simili al vento a bassa frequenza causati dal vento solare e dalla sua interazione con Venere. L'improvvisa transizione della navicella nel vento solare molto calmo allo shock di prua (la posizione in cui la magnetosfera del pianeta incontra il vento solare) è chiaramente registrata.

The Solar Orbiter magnetometer team also describes the magnetic field increasing in magnitude due to the compression of the field as they traveled past the flanks of the planet, and then a sharp drop as they crossed the bow shock back into the solar wind again.

And while Solar Orbiter crossed through the tail of the magnetosphere and out of the bow shock into the solar wind, BepiColombo was 'upstream, " so the teams will know the input magnetic field conditions throughout the encounter to see how Venus has affected the solar wind downstream. It will take many weeks to make a detailed analysis of the two datasets.

Sensors on both BepiColombo MPO and MMO were also monitoring for ions circulating in the magnetosphere and in the close vicinity of Venus. Particles follow electromagnetic fields, and are also strongly related to processes in the ionosphere and atmosphere. Per esempio, the SERENA/PICAM ion particle detector on MPO clearly measured a peak in hydrogen ion density during the closest approach. SERENA is the Search for Exospheric Refilling and Emitted Natural Abundances instrument suite and PICAM is the Planetary Ion Camera.

With the close encounter, MPO's MErcury Radiometer and Thermal infrared Imaging Spectrometer (MERTIS) could capture spectra of the Venus atmosphere while the planet completely filled its field of view. Such high resolution spectra of Venus have not been obtained since the Venera 15 mission in the early 1980s. A first look at the MERTIS data shows the expected band of carbon dioxide and hints of more spectral features. The detailed analysis revealing the thermal structure in the atmosphere and potentially sulfur dioxide abundance will take many weeks. Apart from the scientific value of this data, it will also help to verify the instrument calibration in preparation for the first thermal infrared observations of Mercury by a spacecraft.

Venus photobomb

It was not possible to take high-resolution imagery of Venus with the science cameras onboard either mission, but both could use other instruments to capture black-and-white imagery.

Solar Orbiter's SoloHI imager observed the nightside of Venus in the days before closest approach. SoloHI usually takes images of the solar wind—the stream of charged particles constantly released from the sun—by capturing the light scattered by electrons in the wind. In the days leading up to the Venus flyby, the telescope caught the dramatic glare of the planet's dayside. The footage shows Venus moving across the field of view from the left, while the sun is off camera to the upper right. The planet's nightside, the part hidden from the sun, appears as a dark semicircle surrounded by a bright crescent of light.

BepiColombo's three monitoring cameras captured a series of black-and-white snapshots, starting from the approach over the nightside, through closest approach and in the days after as the planet faded from view.

Where to next?

Solar Orbiter and BepiColombo both have one more flyby this year.

During the night of 1-2 October BepiColombo will see its destination for the first time, making its first of six flybys of Mercury at a distance of just 200 km distance. The two planetary orbiters will be delivered into Mercury orbit in late 2025, tasked with studying all aspects of this mysterious inner planet from its core to surface processes, magnetic field, and exosphere, to better understand the origin and evolution of a planet close to its parent star.

On 27 November, Solar Orbiter will make a final flyby of Earth at 460 km, kicking off the start of its main mission. It will continue to make regular flybys of Venus to progressively increase its orbit inclination to best observe the sun's uncharted polar regions, which is key to understanding the sun's 11 year activity cycle.