Vue d’artiste de BepiColombo volant par Mercury. Le vaisseau spatial effectue neuf manœuvres d’assistance gravitationnelle (une de la Terre, deux de Vénus et six de Mercure) avant d’entrer en orbite autour de la planète la plus interne du système solaire en 2025. Crédit : ESA/ATG medialab
L’environnement magnétique et particulaire autour de Mercure a été échantillonné par BepiColombo pour la première fois lors du survol rapproché de la planète à 199 km les 1er et 2 octobre 2021, tandis que l’énorme attraction gravitationnelle de la planète était ressentie par ses accéléromètres.
Les données magnétiques et accélérométriques ont été converties en fichiers sonores et présentées ici pour la première fois. Ils capturent le « son » du vent solaire lorsqu’il bombarde une planète proche du Soleil, la flexion du vaisseau spatial lorsqu’il répond au changement de température lorsqu’il vole de la nuit au jour de la planète, et même le son de un instrument scientifique tournant vers sa position « parc ».
Territoire inexploré
“Ce fut peut-être un survol éphémère, mais pour certains des instruments de BepiColombo, cela a marqué le début de leur collecte de données scientifiques et une chance de vraiment commencer à se préparer pour la mission principale”, explique Johannes Benkhoff, scientifique du projet BepiColombo de l’ESA. « Ces survols offrent également la possibilité d’échantillonner des régions autour de Mercure qui ne seront pas accessibles une fois que nous serons en orbite. Dans ce cas, BepiColombo nous a fourni un aperçu des particules présentes à proximité de la planète, ainsi que des limites du champ magnétique lors de sa traversée de la magnétosphère à de plus grandes distances. »
Le spectromètre ultraviolet PHEBUS a collecté des données pendant une heure autour de l’approche la plus proche, en se concentrant sur les éléments présents dans l’atmosphère de très faible densité de la planète, ou exosphère, qui est générée soit par le vent solaire, soit par la surface de la planète. Des pics clairs d’hydrogène et de calcium ont été enregistrés après l’approche rapprochée, une fois que BepiColombo est sorti de l’ombre de Mercure.
L’hydrogène et le calcium ne sont que deux exemples de ce que l’on peut trouver dans l’exosphère ; une fois en orbite autour de Mercure, PHEBUS caractérisera en détail la composition et la dynamique de l’exosphère de Mercure, en observant son évolution en fonction de l’emplacement et du temps. PHEBUS est l’un des nombreux spectromètres qui étudieront Mercure depuis l’orbite pour comprendre sa composition de surface, y compris la recherche de glace dans les régions ombragées en permanence des cratères de haute latitude.
Le spectromètre BepiColombo PHEBUS a effectué ses premières mesures de l’atmosphère ténue de Mercure (exosphère) lors du survol rapproché de la planète du 1er au 2 octobre 2021. Les deux détections les plus brillantes sont illustrées dans ce graphique de données à aperçu rapide non étalonné, mettant en évidence la présence de calcium et d’hydrogène. L’émission est considérée en fonction du temps, qui a culminé une fois que BepiColombo a quitté l’ombre de Mercure (région en pointillés), peu de temps après l’approche la plus proche. La ligne verte représente la distance de Mercure. Crédit : ESA/BepiColombo/PHEBUS, LATMOS/CNES, IKI/Roscosmos, DESP/JAXA
Pendant le survol, le spectromètre de rayons gamma et de neutrons de mercure (MGNS) a également été utilisé, détectant des flux lumineux de neutrons et de rayons gamma. Ces émissions sont connues pour être produites par l’interaction des rayons cosmiques galactiques avec les couches superficielles supérieures de Mercure, et fournissent également des informations sur la composition de la surface. Une analyse détaillée des données – également de la Vénus flyby – est actuellement en cours.
Limites magnétiques
Des capteurs sur la flèche du magnétomètre – la structure vue s’étendant depuis le Mercury Planetary Orbiter (MPO) dans certaines des images MCAM – ont enregistré les détails du vent solaire et du champ magnétique autour de Mercure. Au cours de ce survol, l’équipe du magnétomètre était particulièrement enthousiaste à l’idée de collecter des données de si près au-dessus de l’hémisphère sud de la planète ; jusqu’à présent, seul l’hémisphère nord de Mercure a été levé magnétiquement par Nasala mission Messager de .
« C’est comme s’il venait d’explorer l’Amérique du Nord et de voir l’Amérique du Sud à la jumelle, mais devoir malheureusement interrompre l’expédition. En tant que chercheur, vous êtes naturellement curieux et désespéré de revenir en arrière », explique Daniel Heyner de la TU Braunschweig en Allemagne, qui dirige le groupe de chercheurs du magnétomètre MPO. “Cela rend ce survol particulièrement intéressant, car c’est la première fois que des données de l’hémisphère sud de la planète près de la surface sont disponibles – même s’il ne s’agit que d’un petit échantillon.”
Les données ont été converties en son pour être audibles à l’oreille humaine. La sonification qui en résulte capture l’intensité changeante du champ magnétique et du vent solaire, y compris le moment où le vaisseau spatial a traversé la magnétogaine – la région frontière très turbulente entre le vent solaire et la magnétosphère autour de la planète.
Une fois en orbite de Mercure, des mesures complémentaires du champ magnétique effectuées par le MPO de l’ESA et JAXAL’orbiteur magnétosphérique de Mercure (connu sous le nom de Mio) conduira à une analyse détaillée du champ magnétique de la planète et de sa source, afin de mieux comprendre l’origine, l’évolution et l’état actuel de l’intérieur de la planète. De plus, les deux orbiteurs traverseront différentes zones de la magnétosphère de Mercure et à différentes échelles de temps, mesurant simultanément l’évolution du champ magnétique dans le temps et dans l’espace, et sa relation avec le puissant vent solaire.
En attendant, Daniel et ses collègues commenceront à donner suite à des questions telles que : les caractéristiques du champ magnétique de l’hémisphère nord peuvent-elles être facilement transférées à l’hémisphère sud ? Le champ magnétique généré par la dynamo a-t-il peut-être même changé au cours des six dernières années après la mission Messenger – comme il le fait continuellement sur Terre ? Les nouvelles données de survol de BepiColombo – et éventuellement les données de sa mission scientifique principale – seront comparées aux modèles de champ magnétique mondiaux créés à partir de la mission Messenger pour créer l’image la plus précise à ce jour du champ magnétique de Mercure.
Sentir le craquement
L’accéléromètre à ressort italien (ISA) à bord du MPO a enregistré les accélérations mesurées par le vaisseau spatial alors qu’il subissait l’attraction gravitationnelle extrême de la planète pendant le survol, et la réponse du changement de température lorsque le vaisseau spatial entrait et sortait de l’ombre de la planète. . De plus, l’ISA a détecté le mouvement du spectromètre PHEBUS lorsqu’il s’est réinstallé dans son support de « stationnement » après avoir terminé ses opérations à Mercure.
« Sur les tracés d’accélération qui apparaissaient sur nos écrans, nous pouvions voir les effets de marée de Mercure sur la structure BepiColombo, la chute de la pression du rayonnement solaire lors du transit dans l’ombre de la planète, et le mouvement du centre de masse. du vaisseau spatial en raison de la flexion des grands panneaux solaires », explique Carmelo Magnafico de l’Institut national italien d’astrophysique (INAF). « La vraie science commence maintenant pour nous, car c’est dans la différence entre ces effets attendus et les données réellement mesurées que réside la valeur scientifique de l’ISA. Nous sommes extrêmement heureux.
Chronologie des survols au cours du voyage de 7,2 ans de BepiColombo vers Mercure. Crédit : ESA
L’ISA soutiendra l’étude de la structure interne de Mercure et testera la théorie de la relativité générale d’Einstein à un niveau sans précédent de précision. Il sera également essentiel pour fournir une détermination précise de l’orbite du MPO autour de Mercure et du centre de masse de Mercure lorsqu’il orbite autour du Soleil.
La manœuvre d’assistance par gravité d’octobre était la première à Mercury et la quatrième des neuf survols au total. Au cours de sa croisière de sept ans vers la planète la plus petite et la plus interne du système solaire, BepiColombo effectue un survol sur Terre, deux sur Vénus et six sur Mercure pour l’aider à se diriger vers l’orbite de Mercure en 2025.
