Mission »BepiColombo«: Instrument MERTIS fliegt zum Merkur

Am 01. Dezember absolvierte die ESA-Mission BepiColombo erfolgreich ihren fünften von insgesamt sechs Vorbeiflügen am Zielplanten Merkur. Dabei konnten erstmals Aufnahmen des sonnennächsten Planten im mittleren Infrarotbereich erfasst werden, die neue Einblicke in die Eigenschaften des Planten ermöglichen.

Das Instrument, das für diese einzigartigen Aufnahmen verantwortlich ist: Das an Bord von BepiColombo befindliche Messinstrument MERTIS (Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer). Die verbaute reflektive Infrarotoptik von MERTIS wurde von Forschenden des Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF entwickelt. Die hochpräzise Optik erlaubt es, die Oberfläche des Merkur im thermischen Infrarotbereich zu analysieren und bislang verborgene Details sichtbar zu machen.

Die neusten Aufnahmen zeigen nun neuen Informationen zu Bereichen mit unterschiedlichen Temperaturen und Materialeigenschaften, die Hinweise auf die mineralogische Zusammensetzung der Planetenoberfläche geben. »Wir waren noch nie so nah dran, die globale Oberflächenmineralogie des Merkur zu verstehen.«, sagt Solmaz Adeli vom Institut für Planetenforschung des DLR in Berlin (Quelle).

Im Jahr 2026 soll BepiColombo die Umlaufbahn des Merkur erreichen. In dieser Phase wird MERTIS eine globale Karte der mineralogischen Verteilung auf der Merkur-Oberfläche erstellen – mit einer Auflösung von bis zu 500 Metern.

Weiterführende Informationen:

Pressemeldung auf der Webseite der ESA

Die europäisch-japanische Raumsonde BepiColombo, die am 20. Oktober 2018 in Richtung Merkur aufbrach, kommt ihrem Ziel immer näher - auf 199 Kilometer nah, um genau zu sein.

Am 1. Oktober 2021 flog die Raumsonde zum ersten Mal an ihrem Bestimmungsort vorbei und lieferte erste Fotoaufnahmen vom sonnennächsten Planeten.

Laut der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) flog die Raumsonde in einer Höhe von nur 199 Kilometern am Merkur vorüber. Zur Aufnahme von Bildmaterial aus nächster Nähe waren die Bedingungen jedoch nicht ideal, da sich BepiColombo auf der Nachtseite des Planeten befand. Die nächste Aufnahme wurde daher aus einer Entfernung von circa 1.000 Kilometern geschossen.

»Zusätzlich zu den Bildern, die wir von den Überwachungskameras erhalten haben, haben wir mehrere wissenschaftliche Instrumente auf dem Mercury Planetary Orbiter und Mercury Magnetospheric Orbiter betrieben«, sagt Johannes Benkhoff, ESA-Projektwissenschaftler der BepiColombo-Mission (Quelle). Eines dieser wissenschaftlichen Instrumente an Bord der Raumsonde ist MERTIS. Das am Fraunhofer IOF gefertigte thermische Infrarot-Spektrometer soll auf dem Merkur zur Charakterisierung der Minerale und Elemente auf der Planetenoberfläche eingesetzt werden.

Der Flug vorbei am Merkur war der erste von sechs. Durch die insgesamt neun Planeten-Vorbeiflüge – BepiColombo passierte die Erde ein- und die Venus bereits zweimal – soll die Geschwindigkeit der Raumsonde bis 2025 so abgebremst werden, dass sie in die Umlaufbahn des Zielplaneten einschwenken kann. Auf dem Merkur angekommen, soll sie Erkenntnisse über die Besonderheiten der Oberfläche des Planeten sowie seines Magnetfeldes liefern.

Weiterführende Informationen:

Bilder vom Merkur auf der Webseite der ESA

Auf ihrem langen Weg Richtung Merkur flog die europäisch-japanische Raumsonde BepiColombo am 15.10.2020 mit gerade einmal 10.720 km Abstand an der Venus vorbei. Mit an Bord: das am Fraunhofer IOF entwickelte Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer – kurz: MERTIS.

Durch ein spezielles Flugmanöver sollte BepiColombo auf ihrer Reise zum Merkur von der Schwerkraft der Venus abgebremst werden. So wurde verhindert, dass die Sonde in die Sonne stürzt. Bei dieser Gelegenheit wurden gleich einige der Instrumente im Vorbeiflug an der Venus getestet.

MERTIS soll sich später die Oberfläche des Merkur anschauen. Bei der Venus jedoch kann das Spektrometer lediglich eine dicke Wolkendecke sehen. Die darunter liegende Oberfläche bleibt verhüllt. Doch auch die Analyse dieser Wolken kann aufschlussreich sein: Sie gibt Auskunft darüber aus welchen Elementen sie zusammengesetzt sind. Forscherinnen und Forscher hoffen dabei, unter Umständen sogar organische Verbindungen nachweisen zu können.

Nach dem Besuch an der Venus geht es für BepiColombo und MERTIS weiter zum Merkur. Dort soll die Sonde planmäßig im Jahr 2025 ankommen.

Wir wünschen weiterhin gute Reise und sind gespannt auf die Daten, die MERTIS von der Venus liefern wird!

Am Morgen des 20. Oktober 2018 ist die europäisch-japanische Raumsonde „BepiColombo“ vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana Richtung Merkur gestartet. Die für sieben Jahre andauernde Mission soll die Geheimnisse des sonnennächsten Planeten Merkur lüften. An Bord ist ein vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF entwickeltes thermisches Infrarot-Spektrometer zur Analyse der Merkur-Oberfläche. Im Dezember 2025 wird die Raumsonde die Merkur-Ziellaufbahn erreichen und dann - so hoffen die Forscher - Aufschluss darüber geben, wie unser Sonnensystem entstanden und geformt ist.

Am Samstagmorgen mitteleuropäischer Zeit ist die Weltraumsonde „BepiColombo“ zum kleinsten und unbekanntesten Planeten unseres Sonnensystems gestartet. Nach Angaben der Europäischen Weltraumbehörde ESA handelt es sich dabei um die anspruchsvollste interplanetare Mission in ihrer Geschichte. Die Vorbereitungen der rund 1,3 Milliarden Euro teuren Mission haben fast 20 Jahre gebraucht. Grund dafür sind unter anderem die unwirtlichen Bedingungen in der Nähe des Merkurs: Um das Überleben der Sonde in dieser nach den Worten der ESA »höllischen Umgebung« zu ermöglichen, musste eine Reihe neuer Technologien entwickelt werden. ESA-Forscher erhoffen sich von der Mission Auskunft über die Entstehung unseres Sonnensystems. Dafür habe der Merkur, der so nah an der Sonne liegt, eine besondere Bedeutung.

An Bord des Satelliten befinden sich insgesamt elf Kameras und Instrumente, bei vier davon sind deutsche Forschungseinrichtungen beteiligt. So wird etwa für die Charakterisierung der Minerale und Elemente auf der Merkur-Oberfläche ein Infrarotspektrometer namens »MERTIS« eingesetzt. MERTIS (Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer) ist ein Verbundprojekt des Instituts für Planetologie (IfP) der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster und von zwei Instituten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof sowie einiger Industriepartner, darunter der OHB System AG.

Am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF (Jena) wurde für MERTIS eine reflektive Infrarotoptik gefertigt. Eine besondere Herausforderung bei der Entwicklung stellten die enormen Temperaturunterschiede der Merkuroberfläche dar, die von minus 170 bis plus 430 Grad Celsius reichen. Dafür wurde die Optik aus mit Gold beschichteten sphärischen und asphärischen Metallspiegeln und einem sphärischen Gitter gebaut, die ein Höchstmaß an Stabilität und Formgenauigkeit aufweisen und den Belastungen beim Raketenstart und im Dauerbetrieb unter Weltraumbedingungen standhalten müssen.

Spiegel und Gitter wurden am Fraunhofer IOF auf Spezialmaschinen durch Ultrapräzisionsdrehen mit Diamantwerkzeugen gefertigt und anschließend entsprechend der Designvorgabe zur Baugruppe montiert. Die Spiegelbaugruppe erfüllt höchste Anforderungen hinsichtlich Formgenauigkeit und Rauheit der Spiegelflächen und ist hinsichtlich minimaler Deformationen, die durch dynamische und thermische Belastungen sowie Gravitation auftreten, optimiert. Das Fraunhofer IOF verfügt über langjährige Expertise in der Fertigung hochpräziser Metallspiegelsysteme für Anwendungen in Astronomie, Luft- und Raumfahrt sowie Lasertechnik. Die gesamte Wertschöpfungskette vom Design, Spiegelherstellung, Beschichtung und Montage inkl. Systemoptimierung erfolgen aus einer Hand.