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Zum Start von „BepiColombo“ : Die Sonne und der Merkur vergeben nicht

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Die beiden Sonden der Doppel-Mission am Ziel: Von der Esa stammt der Planetenorbiter MPO (oben). Die japanische Raumfahrtbehörde Jaxa hat den Magnetosphärenorbiter MMO (unten) gebaut. Bild: dpa

Am morgigen Samstag starten zwei Raumsonden gleichzeitig zum innersten Planeten des Sonnensystems. Die Doppelmission ist technisch anspruchsvoll und eine große Herausforderung. Ein Gespräch mit Paolo Ferri, dem Leiter des Esa-Missionsbetriebs in Darmstadt.

          Warum hat die Europäische Raumfahrtagentur gerade den Merkur als ihr nächstes großes Ziel gewählt?

          BepiColombo hat eine lange Vorgeschichte. Es ist eine Eckpfeiler-Mission des Horizon2000-Programms der Esa, also ein wissenschaftlich anspruchsvolles und entsprechend teures Projekt in Milliardenhöhe. Als der Merkur als Reiseziel in den neunziger Jahren vorgeschlagen wurde, war dieser Planet noch ein weißer Fleck auf unserer Landkarte. Und deshalb wissenschaftlich höchst interessant. Damals war Mariner 10 die einzige Sonde, die im Jahr 1973 den Merkur besucht hatte. Allerdings war sie nur dreimal vorbeigeflogen. Die amerikanische Messenger-Mission, die den Merkur zwischen 2011 und 2015 umkreist hat, war noch nicht in Planung. Zudem schien der innerste Planet des Sonnensystems gut erreichbar zu sein.

          BepiColombo sollte bereits im Jahr 2013 starten, warum geht die Merkursonde erst jetzt auf Reisen?

          Im Jahr 2004 wurde ich Operation Manager von BepiColombo, nachdem die Kometensonde Rosetta gerade gestartet war. Bei BepiColombo war die Studienphase abgeschlossen, und die Industriepartner wurden beauftragt, den europäischen Teil von BepiColombo zu bauen. Doch schnell mussten wir feststellen, dass wir die technischen Anforderungen unterschätzt hatten, die mit den extremen Bedingungen am Merkur und dessen Nähe zur Sonne verbunden sind. Es war vor allem die Hitze, die uns Probleme bereitete. Die Solarzellen und die Antenne mussten so gebaut werden, dass sie mehrere hundert Grad aushalten. Damit das Raumfahrzeug sich nicht aufheizt, mussten eine spezielle Beschichtung entwickelt werden und ein großer Radiator, der die Hitze schnell wieder abstrahlt. Und dann wurde BepiColombo plötzlich immer größer und schwerer. Die für den Start vorgesehene Sojus-Trägerrakete war auf einmal zu klein. Man musste auf die Ariane 5 wechseln. Alles wurde komplizierter, und der Zeitplan konnte nicht mehr eingehalten werden. Dann haben wir alle Komponenten – die beiden Orbiter, den Hitzeschild für die japanische Sonde und das Tranfermodul – zusammengebaut und Belastungstests durchgeführt. Und jetzt ist es endlich so weit, und wir starten an diesem Samstag.

          Paolo Ferri, Leiter des Esa-Missionsbetriebs in Darmstadt

          Wie viele Kilometer wird BepiColombo zurückgelegt haben, wenn sie Ende 2025 den Merkur erreicht?

          Es sind fast neun Milliarden Kilometer, der sechzigfache Abstand Erde – Sonne. Weil BepiColombo in Richtung Sonne fliegt, muss das Raumfahrzeug schrittweise abgebremst werden. Das geschieht dadurch, dass wir die Schwerefelder von Erde, Venus und Merkur ausnutzen. Auf ihrer Route wird BepiColombo einmal die Erde, zweimal die Venus und sechsmal den Merkur passieren. Dadurch können wir Treibstoff sparen. Am 5. Dezember 2025 wird BepiColombo ihr Ziel erreichen. Dann trennen sich die beiden Orbiter vom Transfermodul und beginnen ihre Mission. Dazu umrunden sie den Merkur auf unterschiedlichen Bahnen.

          Was sollen die beiden Orbiter erforschen?

          Die europäische Sonde, der Planetenorbiter MPO, wird von einer niedrigen polaren Umlaufbahn aus vor allem die Oberfläche des Merkurs mit einer hohen Auflösung vollständig kartographieren und ein Höhenprofil erstellen. Sie soll zudem die chemische Beschaffenheit des Planeten analysieren und in das Innere des Planeten blicken. Die japanische Sonde, der Magnetosphärenorbiter MMO, wird den Merkur weiter entfernt auf einer stark elliptischen Bahn umkreisen.

          Sie wird das Magnetfeld des Merkurs und dessen Wechselwirkung mit dem Sonnenwind untersuchen. Der Merkur steckt noch voller Geheimnisse. Warum hat er wie die Erde ein Magnetfeld? Wie ist der Planetenkern beschaffen? Gibt es tatsächlich Eis in den Kratern, so wie es Messenger seinerzeit beobachtet hat? Wie ist Merkurs Umgebung beschaffen: die Exosphäre und Magnetosphäre, und wie werden diese von den geladenen Teilchen des Sonnenwinds beeinflusst?

          Es soll auch Albert Einstein auf den Prüfstand gestellt werden.

          Die Erklärung der seltsamen Periheldrehung der Merkurbahn war die erste Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie und der von ihr vorhergesagten Krümmung des Raumes. Da MPO in nur 400 Kilometer Höhe um den Merkur kreist, kann die Bahn des Merkurs präzise vermessen werden. Relativistische Effekte infolge der starken Gravitationskraft der Sonne auf die Bewegung des Planeten können wir dadurch genauer überprüfen.

          BebiColombo im Reinraum bei Estec im holländischen Noordwijk. Das Raumflugkörper besteht aus vier Teilen: dem „Mercury Planetary Orbiter“ (MPO), dem „Mercury Magnetospheric Orbiter“ (MMO), aus einem Sonnenschutzschild für MMO und dem Tranfermodul.

          BepiColombo gilt als die bislang anspruchvollste Mission der Esa.

          Merkur ist ein Ort der Extreme. Die Temperaturen schwanken zwischen minus 180 Grad und plus 480 Grad. Es ist vor allem die Hitze, die den beiden Orbitern zu schaffen macht. Dabei wird nicht nur die Sonnenstrahlung die Orbiter aufheizen, sondern auch die Wärmestrahlung der Merkur-Oberfläche. Der Planetenorbiter MPO muss sich so drehen, dass er nicht der direkten Strahlung der beiden Himmelskörper ausgesetzt ist. Dabei muss die Antenne stets in Richtung Erde gerichtet sein. Die Solarzellen müssen geneigt sein, damit sie nicht zu heiß werden, aber genügend Sonnenstrahlung abbekommen. Die auftreffende Wärmestrahlung muss vom Radiator schnell in den Weltraum abgegeben werden. Es wird also äußerst kompliziert, um den Merkur zu fliegen. Der Orbiter muss immer optimal ausgerichtet bleiben, auch bei Computerproblemen. Wir haben deshalb einen redundanten Computer an Bord, der immer aktiv ist. Beim MMO sind wegen des größeren Abstands der Umlaufbahn die Probleme nicht so groß. Der japanische Orbiter rotiert so schnell um seine Achse, dass die Hitze rasch verteilt wird.

          Sie haben eine Reihe von Missionen erlebt, welche war für Sie die spannendste?

          Ohne Frage Rosetta. Die Kometenmission war nicht nur wissenschaftlich äußerst interessant, auch der Missionsbetrieb war eine einmalige, enorme Herausforderung. Fast alles war Neuland. BepiColombo wird aus anderen Gründen sehr anspruchsvoll für uns sein. Denn die Sonne und der Merkur vergeben nicht. Wenn man einen einzigen Fehler macht, kann die ganze Mission verlorengehen. Anders als bei Rosetta hat man keine Zeit, Fehler bei Flugmanövern zu korrigieren. Bei BepiColombo können schon ein paar Grad zu viel in der räumlichen Ausrichtung am Merkur den Orbiter überhitzen, was das Aus bedeuten könnte.

          Die Fragen stellte Manfred Lindinger.

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