Gli strumenti scientifici a bordo dell'esploratore Mercurio europeo-giapponese BepiColombo sono in condizioni eccellenti per raccogliere dati di alta qualità durante la lunga crociera della navicella verso il pianeta più interno del Sistema Solare nonostante non siano stati progettati per questo scopo, squadre che collaborano alla missione appresa durante il sorvolo della Terra di aprile della navicella spaziale.

La manovra di serraggio dell'orbita, che ha visto BepiColombo avvicinarsi a 12 689 km alla superficie del nostro pianeta alle 04:25 UTC del 10 aprile 2020, ha fornito l'opportunità di testare sei degli undici strumenti a bordo del Mercury Planetary Orbiter (MPO) dell'ESA. Erano accesi anche sette sensori di tre strumenti sul Mercury Magnetospheric Orbiter MIO della Japanese Aerospace Agency (JAXA), così come le tre fotocamere "selfie" montate sul Mercury Transfer Module (MTM), che porta i due orbiter scientifici a destinazione.

"È stato fantastico vedere che tutti gli strumenti che abbiamo utilizzato funzionavano molto bene e fornivano buoni risultati, ", afferma Johannes Benkhoff, scienziato del progetto BepiColombo dell'ESA. "Non abbiamo mai avuto un'opportunità così buona di testarli tutti nello spazio prima d'ora. È stato fantastico vedere che non solo non ci sono stati problemi, ma che i dati erano di buona qualità nonostante gli strumenti fossero progettati specificamente per Mercury."

Meglio delle attese

Per esempio, il radiometro a mercurio e lo spettrometro a infrarossi termici (MERTIS), un nuovo strumento per studiare la composizione superficiale degli oggetti celesti, è riuscito a prendere misurazioni della Luna durante il sorvolo della Terra. La superficie della Luna è, però, molto più freddo, della superficie di Mercurio, che ha reso le osservazioni particolarmente impegnative.

"Stavamo guardando qualcosa che al suo più caldo potrebbe avere circa 100°C, mentre facevamo MERTIS per studiare Mercurio, che può avere oltre 400°C, "dice Jörn Helbert, del Centro aerospaziale tedesco (DLR), un investigatore co-principale di MERTIS. "Anche, guarderemo Mercurio da una distanza inferiore a 1000 km, mentre la Luna era a 700 000 km di distanza durante il sorvolo."

Oltre a ciò, MERTIS ha guardato la Luna attraverso la sua porta secondaria e non quella principale, che è attualmente coperto da MTM. Ancora, lo strumento ha catturato un insieme unico di dati.

"Nessuno ha mai osservato la Luna in questa gamma spettrale prima dallo spazio, " dice Jörn. "È il primo set di dati del suo genere ed è buono almeno quanto speravamo."

Prossima tappa:Venere

I risultati sono incoraggianti per i prossimi due sorvoli di Venere, un pianeta che non è stato visitato da una navicella spaziale europea dalla fine della missione Venus Express nel 2014, ed è attualmente orbitato solo da una missione giapponese chiamata Akatsuki.

"Ora che sappiamo di cosa è capace questo strumento innovativo, possiamo concentrarci sull'ottenerne il più possibile durante i due sorvoli di Venere, " dice Johannes. "Lo stesso vale per gli altri strumenti. Ci consente di massimizzare il potenziale scientifico dell'intera missione in modi che non avevamo necessariamente previsto quando la stavamo progettando".

BepiColombo passerà per la prima volta da Venere il 15 ottobre alla distanza di circa 10 630 km. Il secondo sorvolo del pianeta da parte dell'astronave, nell'agosto 2021, lo porterà a circa 550 km dalla superficie di Venere, più vicino dell'orbita di Akatsuki.

"Ci sono strumenti, compreso MERTIS e lo spettroscopio ultravioletto PHEBUS, che può effettuare misurazioni su Venere che non avremmo potuto fare con nessuna missione precedente, " dice Jörn. "Saremo in grado di ottenere molti dati sulla densa atmosfera di Venere che saranno in un modo simile a quelli che potremmo ottenere dalle missioni sovietiche Venera 15 e 16 negli anni '80. Ciò fornirà un confronto unico."

Il 'suono' del campo magnetico

Non è solo Venere che promette opportunità scientifiche impreviste al team di BepiColombo. Proprio come MERTIS, lo strumento MPO Magnetic Field Investigation (MPO-MAG) è stato progettato specificamente per Mercurio. La specialità di MPO-MAG è misurare campi magnetici deboli, come quello del più piccolo pianeta roccioso del Sistema Solare. Lo strumento era, però, ancora in grado di ottenere dati utili durante il flyby terrestre, che ha aiutato a calibrarlo per misurazioni future.

"Se metti il ​​nostro magnetometro sulla superficie della Terra, non puoi misurare nulla perché il campo magnetico è troppo forte, " afferma Daniel Heyner dell'Università tecnica di Braunschweig, Germania, Principal Investigator per MPO-MAG. "Si è scoperto che l'approccio più vicino durante il sorvolo era abbastanza lontano dalla Terra da poter ancora fare buone misurazioni".

I dati MAG-MPO hanno rivelato che il vento solare, un flusso costante di particelle cariche elettricamente che fluiscono dal Sole nello spazio interplanetario, era molto silenzioso il giorno del sorvolo. Ha anche mostrato il momento in cui BepiColombo ha incontrato il cosiddetto shock d'arco, un confine netto che si forma sul bordo esterno dell'ambiente magnetico terrestre mentre interagisce con il vento solare. I dati hanno quindi rispecchiato il modo in cui la sonda è volata attraverso la magnetoguaina, una regione turbolenta ancora notevolmente interessata dal plasma interplanetario, e attraversato la magnetopausa, il confine oltre il quale domina il campo magnetico terrestre.

Il team ha anche ottenuto preziose informazioni sull'interferenza di altri strumenti e in particolare dell'MTM. Una volta a Mercurio, l'MPO si separerà dall'MTM, ma essere in grado di filtrare il rumore del modulo di propulsione durante la crociera di sette anni apre nuove opportunità per indagini scientifiche precedentemente non pianificate.

Lavorare in tandem con Solar Orbiter

"Questo è un momento molto interessante per le indagini sul vento solare, " dice Daniel. "Ora abbiamo diversi veicoli spaziali lanciati di recente che viaggiano in direzione del Sole che hanno alcuni strumenti simili. C'è il Solar Orbiter dell'ESA e il Parker Solar Probe della NASA. Si trovano nell'eliosfera a diverse distanze dal Sole e questo ci consente, Per esempio, per tracciare le espulsioni di massa coronale e studiare come la loro velocità e intensità cambiano mentre si propagano dal Sole".

Il team MAG-MPO ora pianifica, nonostante il focus originale su Mercurio, continuare a misurare il vento solare per la maggior parte del viaggio di sette anni.

Johannes si aspetta che lavorare in tandem, specialmente con il Solar Orbiter dell'ESA, consentirà grandi sinergie e un nuovo approccio allo studio dell'ambiente intorno al Sole.

"Con il flyby di BepiColombo Earth abbiamo potuto dimostrare che i nostri strumenti si comportano bene anche durante la fase di crociera, " dice. "Ora sappiamo che possiamo fare una scienza reale e innovativa che sfrutta la rete di veicoli spaziali che attualmente abbiamo nel Sistema Solare interno".