Avvicinandosi a Venere dal lato diurno, passando per il pianeta, usando la sua attrazione gravitazionale per rallentare e proseguendo sul lato notturno in rotta verso Mercurio:giovedì 15 ottobre 2020, alle 05:58 CEST, La navicella spaziale BepiColombo dell'ESA sorvolerà Venere a una distanza di circa 10, 720 chilometri e trasferire parte della sua energia cinetica al nostro pianeta vicino per ridurre la propria velocità.

Due anni dopo il lancio, lo scopo della manovra è abbassare l'orbita di BepiColombo intorno al sole verso l'orbita di Mercurio. I due veicoli spaziali orbitanti dell'Agenzia spaziale europea (ESA) e dell'Agenzia spaziale giapponese (JAXA) fanno parte di una missione congiunta che raggiungerà questo punto dopo un altro sorvolo di Venere nell'agosto 2021. Dopo sei sorvoli ravvicinati di Mercurio, la missione entrerà quindi in orbita attorno al pianeta più interno alla fine del 2025. Per i ricercatori e gli ingegneri planetari del Centro aerospaziale tedesco (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) e per l'Istituto di Planetologia dell'Università di Münster, il flyby di Venere è un'altra opportunità per testare il Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer (MERTIS) di BepiColombo.

Vista dell'involucro del gas di Venere con sensori a infrarossi

Il flyby di Venere e il flyby Terra-luna che hanno avuto luogo nella primavera del 2020 sono manovre di volo spaziale utilizzate per testare la funzionalità di alcuni degli esperimenti a bordo di entrambi gli orbiter e per calibrare i sensori e le catene di segnale con i dati ottenuti. "Le misurazioni scientifiche saranno effettuate anche durante l'avvicinamento e la partenza e al massimo avvicinamento a Venere, " affermano le due persone principalmente responsabili dello strumento MERTIS, Jörn Helbert del DLR Institute of Planetary Research e Harald Hiesinger dell'Institute of Planetology dell'Università di Münster. "Il nostro spettrometro per immagini MERTIS, che abbiamo costruito insieme all'industria e ai partner internazionali, sarà usato di nuovo per fare queste misurazioni, "dice Helbert.

MERTIS è stato sviluppato principalmente per misurare gli spettri dei minerali che formano la roccia sulla superficie priva di atmosfera di Mercurio. Ma con i suoi sensori a infrarossi, può anche guardare nell'involucro di gas denso di Venere fino a una certa profondità. "Ci aspettiamo già dei risultati molto interessanti, con più da seguire nel 2021, quando saremo molto più vicini a Venere, " aggiunge Hiesinger.

MERTIS è uno spettrometro e radiometro a infrarossi per immagini con due sensori di radiazione non raffreddati sensibili alle lunghezze d'onda da 7 a 14, e da 7 a 40 micrometri, rispettivamente. Durante due serie di misurazioni, il primo dei quali inizia oggi, MERTIS ne catturerà quasi 100, 000 singole immagini. La prima serie inizierà quando il veicolo spaziale si avvicinerà da una distanza di circa 1,4 milioni di chilometri da Venere fino a una distanza di 670, 000 chilometri. Dopo una pausa per controllare lo strumento, la seconda serie partirà da una distanza di 300, 000 chilometri, 11 ore prima del flyby di Venere, e continuerà fino a quando BepiColombo è quasi 120, 000 chilometri da Venere quattro ore prima del massimo avvicinamento del sorvolo.

Venere come fulcro della ricerca planetaria

Venere è grande quasi quanto la Terra, ma si è sviluppato in un modo completamente diverso. La sua atmosfera è molto più densa, costituito quasi interamente da anidride carbonica, e quindi il pianeta sperimenta un effetto serra molto forte. Ciò si traduce in una temperatura superficiale permanente di circa 470 gradi Celsius. Non c'è acqua e quindi si pensa che nessuna vita possa sopravvivere in superficie.

È del tutto possibile che i vulcani siano ancora attivi su Venere. "Questi sarebbero rilevati, Per esempio, attraverso l'anidride solforosa che emettono, " dice Helbert. "A seguito delle prime misurazioni effettuate negli anni '60 e '70, circa 10 anni fa, La missione Venus Express dell'ESA ha registrato una massiccia riduzione, di più della metà, delle concentrazioni di anidride solforosa. Venere letteralmente "odora" di vulcani attivi. MERTIS potrebbe ora fornirci nuove informazioni." Gli esperimenti saranno integrati da osservazioni simultanee dall'orbiter giapponese venusiano Akatsuki e da una dozzina di telescopi professionali, nonché dalle informazioni degli astronomi dilettanti sulla Terra.

Venere è stata solo di recente sotto i riflettori della scienza e dei media quando un gruppo di astronomi ha utilizzato telescopi alle Hawaii e in Cile per dimostrare senza dubbio la presenza del gas in tracce fosfina (o monofosfano, formula chimica PH ₃ ) su Venere. La fosfina è prodotta industrialmente sulla Terra per l'uso nel controllo dei parassiti, ma è anche prodotto da processi biologici nel sapropel o nei tratti digestivi dei vertebrati. La fosfina è una molecola a vita molto breve, quindi deve esserci una sorgente di corrente della molecola su Venere o nella sua atmosfera.

Modellazione precedente di sorgenti naturali di fosfina come vulcanismo, le reazioni chimiche a seguito di impatti di meteoriti o scariche di fulmini non possono spiegare le concentrazioni misurate. Ecco perché la possibilità che la fosfina sia prodotta da microrganismi in alto nell'atmosfera di Venere è dibattuta dai ricercatori planetari. Questa scoperta potrebbe suggerire che la vita esiste nei 'tappeti volanti' temperati di nubi di acido solforico che esistono ad altitudini comprese tra 40 e 60 chilometri. Gli stessi autori dello studio mettono in dubbio questa idea, però, e indicare la necessità di ulteriori misurazioni in futuro. Nel futuro, Venere sarà il bersaglio delle missioni dell'ESA e della NASA.

Venere, un pianeta extrasolare alle nostre porte

MERTIS e gli altri cinque strumenti attivati ​​a bordo del Mercury Planetary Orbiter non saranno in grado di rilevare alcuna molecola di fosfina dalla distanza del flyby. Tuttavia, il flyby è scientificamente interessante, poiché la navicella spaziale può essere utilizzata per studiare Venere come se fosse lontana, Pianeta extrasolare simile alla Terra con una superficie solida e un'atmosfera densa.

"Durante il sorvolo della Terra, abbiamo studiato la luna, caratterizzando MERTIS in volo per la prima volta in condizioni sperimentali reali. Abbiamo ottenuto buoni risultati, "dice Gisbert Peter, Responsabile del progetto MERTIS presso il DLR Institute of Optical Sensor Systems, che era responsabile della progettazione e della costruzione di MERTIS. "Ora, stiamo puntando MERTIS verso un pianeta per la prima volta. Questo ci permetterà di fare dei confronti con le misurazioni effettuate prima del lancio di BepiColombo, ottimizzare il funzionamento e l'elaborazione dei dati, e acquisire esperienza per la progettazione di esperimenti futuri."

Tutti gli esperimenti si concentreranno sulla misurazione della composizione, struttura e dinamica dell'atmosfera di Venere, la ionosfera del pianeta e, utilizzando gli strumenti dell'MMO giapponese (Mercury Magnetospheric Orbiter), la magnetosfera indotta di Venere.

Risparmiare carburante con i flyby planetari

Dopo il primo sorvolo della Terra di BepiColombo il 10 aprile 2020, il suo sorvolo di Venere è progettato per continuare a rallentare la navicella senza utilizzare carburante. Ciò è necessario per comprimere l'ellisse orbitale del veicolo spaziale verso un'orbita circolare che è in definitiva quasi geometricamente identica all'orbita di Mercurio. Il veicolo spaziale "cade" verso Venere sulla sua orbita a spirale attraverso il sistema solare interno a varie velocità a seconda della sua distanza dal sole. a Venere, BepiColombo ridurrà la sua velocità eliocentrica di 37 chilometri al secondo (133, 500 chilometri orari). Il flyby avverrà a una distanza di 116 milioni di chilometri dalla Terra. Venere è attualmente davanti alla Terra nella sua orbita ed è visibile nel cielo orientale poco prima dell'alba.

A causa della forte attrazione gravitazionale del sole, le missioni planetarie nel sistema solare interno possono essere raggiunte solo con traiettorie molto complesse. Con la manovra di giovedì, la velocità relativa del veicolo spaziale rispetto a Mercurio sarà ridotta a 1,84 chilometri al secondo. Al termine del suo volo a spirale tra le orbite della Terra e di Mercurio, BepiColombo orbiterà intorno al sole quasi alla stessa velocità di Mercurio. Sarà quindi facilmente catturato dalla gravità del pianeta più piccolo del sistema solare il 5 dicembre 2025 e si muoverà in un'orbita polare. BepiColombo è stato lanciato il 20 ottobre 2018 a bordo di un veicolo di lancio Ariane 5 dallo spazioporto europeo di Kourou.

L'uso delle manovre ravvicinate è stato implementato per la prima volta durante la missione Mariner 10 della NASA, consentendo alla navicella di effettuare altri due sorvoli ravvicinati di Mercurio dopo che aveva già attraversato il pianeta una volta. I calcoli sono stati fatti dall'ingegnere e matematico italiano Giuseppe 'Bepi' Colombo, professore all'Università di Padova. Colombo è stato invitato a una conferenza in preparazione della missione Mariner 10 presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, nel 1970. Dopo aver visto il piano di missione originale, si rese conto che un primo sorvolo estremamente preciso avrebbe potuto consentire due sorvoli aggiuntivi di Mercurio. L'attuale missione Mercurio europeo-giapponese è stata nominata in suo onore.