Bepi Colombo, het gezamenlijke ESA/JAXA-ruimtevaartuig op een missie naar Mercurius, vuurt nu zijn stuwraketten voor het eerst tijdens de vlucht af.

Op zondag, BepiColombo voerde de eerste succesvolle manoeuvre uit met twee van zijn vier elektrische voortstuwingsschroeven. Na meer dan een week testen waarbij elke boegschroef afzonderlijk en minutieus op de proef werd gesteld, de onverschrokken ontdekkingsreiziger is nu een stap dichter bij het bereiken van de binnenste planeet van het zonnestelsel.

BepiColombo verliet de aarde op 20 oktober 2018, en na de eerste paar kritieke dagen in de ruimte en de eerste weken van in-orbit inbedrijfstelling, zijn Mercury Transfer Module (MTM) brengt nu de hightech ionenthrusters op gang.

Het krachtigste en krachtigste elektrische voortstuwingssysteem ooit gevlogen, deze elektrisch blauwe boegschroeven waren tot nu toe niet in de ruimte getest.

Het zijn deze gloeiende powerpacks die de twee wetenschappelijke orbiters - de Mercury Planetary Orbiter en Mercury Magnetospheric Orbiter - zullen voortstuwen tijdens de zeven jaar durende cruise naar de minst verkende planeet van het binnenste zonnestelsel.

"Elektrische aandrijftechnologie is heel nieuw en uiterst delicaat, " legt Elsa Montagnan uit, Spacecraft Operations Manager voor BepiColombo.

"Dit betekent dat de vier stuwraketten van BepiColombo na de lancering grondig moesten worden gecontroleerd, door ze langzaam aan te zetten, een voor een, en nauwlettend toezicht houden op hun functioneren en effect op het ruimtevaartuig."

Testen vond plaats tijdens een uniek venster, waarin BepiColombo continu in het zicht bleef van grondantennes en communicatie tussen het ruimtevaartuig en degenen die het bestuurden constant kon worden onderhouden.

Dit was de enige kans om de werking van dit fundamentele onderdeel van het ruimtevaartuig in detail te controleren, zoals wanneer het routinevuren half december begint, de positie van het ruimtevaartuig betekent dat de antennes niet naar de aarde zullen wijzen, waardoor het minder zichtbaar is voor operators bij missiecontrole.

de eerste brand

Op 20 november om 11:33 UTC (12:33 CET), de eerste boegschroef van BepiColombo ging in de Thrust Mode met een kracht van 75 mN (millinewton). Hiermee schoot BepiColombo voor het eerst in de ruimte.

Drie uur later, de pas ontwaakte boegschroef werd echt op de proef gesteld toen de commando's van de missiecontrole hem opdroegen om vol gas te gaan, oplopend tot 125 mN - gelijk aan het vasthouden van een AAA-batterij op zeeniveau.

Dit klinkt misschien niet als veel, maar deze boegschroef werkte nu met de maximale stuwkracht die gepland was om te worden gebruikt tijdens de levensduur van de missie.

De stuwkrachtmodus bleef vijf uur behouden voordat BepiColombo terugkeerde naar de normale modus. De hele tijd, ESA's Malargüe-antenne in Argentinië stond in verbinding met het nu gloeiende blauwe ruimtevaartuig - de kleur van het plasma dat door de boegschroef wordt gegenereerd terwijl het door het xenon-drijfgas brandt.

Deze stappen werden vervolgens herhaald voor elk van de andere drie stuwraketten gedurende de volgende dagen, met slechts een klein effect op het totale traject van BepiColombo.

Dankzij de kleine effecten die werden waargenomen, kon het Flight Dynamics-team de prestaties van de boegschroef nauwkeurig beoordelen:analyse van de eerste twee afvuren onthult dat het ruimtevaartuig binnen 2% van de verwachte waarde presteerde. De analyse van de laatste twee ontslagen is aan de gang.

Nog tweeëntwintig bogen te gaan

"Om de stuwraketten voor het eerst in de ruimte te zien werken, was een opwindend moment en een grote opluchting. De zevenjarige reis van BepiColombo naar Mercurius omvat 22 ionenstuwbogen - en we hebben absoluut gezonde en goed presterende stuwraketten nodig voor deze lange reis, " legt Paolo Ferri uit, ESA's hoofd operaties.

"Elke boegschroefbrandboog gaat voor langere perioden tot twee maanden mee, dezelfde acceleratie met minder brandstof in vergelijking met traditionele, hoogenergetische chemische brandwonden die minuten of uren aanhouden."

Tijdens elke langdurige verbranding nemen de motoren acht uur pauze, een keer per week, om de grond in staat te stellen navigatiemetingen uit te voeren in stille dynamische omstandigheden.

De eerste routinematige elektrische voortstuwingsboog zal half december beginnen, het sturen van BepiColombo op zijn interplanetaire baan en het optimaliseren van zijn baan in de aanloop naar zijn langsgang van de aarde in april 2020.

In totaal zo'n negen miljard kilometer reizen, BepiColombo maakt negen flyby's op aarde, Venus en Mercurius, 18 keer rond de zon draaien.

Tegen het einde van 2025 zal het werk van de overdrachtsmodule klaar zijn:het zal scheiden, waardoor de twee wetenschappelijke orbiters kunnen worden gevangen door de zwaartekracht van Mercurius, het bestuderen van de planeet en haar omgeving, samen met zijn interactie met de zonnewind, uit complementaire banen.

"We hebben ons vertrouwen gesteld in de stuwraketten en ze hebben ons niet in de steek gelaten. We zijn nu op weg naar Mercurius met elektromobiliteit, " concludeert Günther Hasinger, ESA-directeur Wetenschap.

"Dit brengt ons een belangrijke stap dichter bij het ontsluiten van de geheimen van de mysterieuze binnenste planeet en uiteindelijk, de vorming van ons zonnestelsel."