Sondy

MESSENGER

Sonda MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging), která startovala 3. srpna 2004, se v březnu 2011 dostala na oběžnou dráhu kolem planety Merkur, a stala se tak jejím prvním umělým satelitem. Vůbec první pozorování Merkuru přinesla sonda Mariner 10, která v roce 1974 absolvovala dva průlety kolem Merkuru a přinesla první detailnější fotografie a údaje o magnetickém poli nejmenší planety sluneční soustavy.

Navedení Messengeru na oběžnou dráhu kolem Merkuru

Dle plánu NASA sondu dne 18. března 2011 natočila proti směru svého dosavadního letu a na dobu asi 14 minut zapálila trysky svého největšího motoru. Tímto manévrem se její rychlost měla zpomalit o 862 m/s, díky čemuž přešla na oběžnou dráhu kolem Merkuru. Po několika dalších korekcích by se měla tato oběžná dráha upravit na maximálních 200 km od povrchu planety s oběžnou dobou 12 hodin. Messenger se tímto manévrem stal první umělou družicí Merkuru.

Konstrukce sondy a jeho přístroje

Hlavní těleso sondy je 1,42 metru vysoké, 1,85 metru široké a 1,27 metru hluboké. Sluneční štít je vysoký 2,5 metru a napříč měří dva metry. Sluneční panely, které dobíjejí NiMH akumulátory, jsou dohromady šest metrů dlouhé. Čistá hmotnost sondy je přibližně 500 kilogramů, na začátku mise nesla sonda přibližně 600 kilogramů paliva. Pro velké manévry sonda využívá hlavní motor na dvousložkové palivo (hydrazin a oxid dusičitý), drobné korekce provádí šestnáct malých motorků na hydrazinový pohon. Vzhledem k blízkosti Slunce bylo třeba zajistit dostatečnou tepelnou ochranu sondy. K tomuto účelu slouží sluneční štít tvořený několika vrstvami umělé hmoty Kaptonu a povrchovou vrstvou keramické látky Nextelu. Těleso sondy tak může pracovat při pokojových teplotách kolem 20 °C, zatímco první vrstvy ochranného štítu se mohou rozpálit až na 370 °C.

Vědecké vybavení sondy

Sonda má na palubě sedm vědeckých přístrojů.

MDIS (Mercury Dual Imaging System)
Obsahuje dvě CCD kamery, jednu širokoúhlou se zorným polem 10,5° a jednu teleskopickou se zorným polem 1,5°. Širokoúhlá kamera obsahuje 12 filtrů, přes které lze pozorovat povrch Merkuru ve vlnových délkách od 400 po 1 100 nm (viditelná a blízká infračervená oblast). Multispektrální snímky z této kamery pomohou vědcům určit různé druhy hornin na povrchu Merkuru. Teleskopická kamera bude schopna pořizovat detailní černobílé snímky povrchu s maximálním rozlišením 18 m (u Marineru 10 to bylo 100 m).

GRNS (Gamma-Ray and Neutron Spectrometer)
Obsahuje dva spektrometry – gama a neutronový, s jejichž pomocí se získávají informace o chemickém složení Merkurovy kůry.

• První spektrometr detekuje gama záření, které vyzařují jádra atomů na povrchu Merkuru při dopadu kosmického záření. Umožňuje zjistit přítomnost vodíku, hořčíku, křemíku, kyslíku, železa, titanu, sodíku a vápníku, dále pak přirozených radioaktivních prvků jako je draslík, thorium a uran.
• Neutronový spektrometr detekuje rychlé, termální a epitermální neutrony, slouží k detekci vodíku a jiných prvků s nízkým protonovým číslem.

XRS (X-Ray Spectrometer)
Rentgenový spektrometr detekuje záření vyvolané dopadem rentgenového záření ze Slunce na povrch Merkuru. Energetický rozsah XRS je 1 – 10 eV a je schopen registrovat přítomnost hořčíku, hliníku, křemíku, síry, vápníku, titanu a železa. Úzké zorné pole (12°) eliminuje možnost ovlivnění detekce rentgenovým zářením hvězdného pozadí.

MAG (MAGnetometer)
Magnetometr podrobně zkoumá magnetické pole Merkuru, jeho sílu a rozložení v prostoru jak plošně, tak i výškově. MAG je umístěn na 3,6 m dlouhém ramenu, aby se zabránilo ovlivňování senzoru magnetickým polem sondy. Měření se provádějí po dobu 50 ms každou sekundu s výrazným nárůstem počtu provedených měření v okrajových oblastech magnetosféry.

MLA (Mercury Laser Altimeter)
Laserový výškoměr mapuje povrch Merkuru pomocí infračerveného laseru (pracuje na vlnové délce 1 064 nm) s přesností na 30 cm. Společně s RS (Radio Science) pomůže ke studiu gravitačního pole a jádra planety.

MASCS (Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer)
Obsahuje dva přístroje – spektrometr pracující v ultrafialové a viditelné oblasti (Ultraviolet Visible Specrometer) a spektrograf pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast (Visible-Infrared Spectrograph). První z nich zkoumá chemické složení a vlastnosti atmosféry s rozlišením 25 km. Druhý zjišťuje na povrchu přítomnost minerálů obsahujících železo a titan, a to s rozlišením 3 km.

EPPS (Energetic Particle and Plasma Spectrometer)
Spektrometr EPS (Energetic Particle Spectrometer) slouží k detekci částic urychlených v Merkurově magnetosféře. Druhý spektrometr FIPS (Fast Imaging Plasma Spectrometer) sleduje nízkoenergetické částice přicházející od povrchu a atmosféry, ionizované atomy unášené slunečním větrem apod.

RS (Radio Science)
Tento experiemnt využívá komunikačního systému sondy pro měření její rychlosti a vzdálenosti od Země. Tyto údaje slouží k měření gravitačního pole a společně s laserovým výškoměrem LSA k určení velikosti a skupenství Merkurova jádra.

MARINER 10

Mariner 10 byla americká robotická vesmírná sonda, která zahájila dne 3. listopad 1973, let planetě Merkur a Venuše.

Program Mariner 10 byl zahájen přibližně dva roky po Mariner 9 a byl poslední kosmická loď v Mariner programu (Mariner 11 a 12 byly přiděleny programu Voyager a přeznačeny Voyager 1 a Voyager 2 ).

Cílem mise bylo změřit atmosféru a povrch Merkuru. Sekundární cíle byly provádět experimenty v meziplanetárním prostředí.

Trajektorie

Mariner 10 byla druhou kosmickou lodí, která využila meziplanetární gravitační prak k manévru. Sonda se pomocí Venuše dostala na letovou trajektorii a byla uvedena pomocí perihelia až na úroveň dráhy Merkuru. Tento manévr, který vychází z orbitální mechaniky výpočtů italského vědce Giuseppe Colombo. Sonda takto uvedena na trajektorii byla opakovaně přivedena zpět na trajektorii Merkuru. Mariner 10 byla první kosmická loď, která používala aktivní solární regulaci tlaku.

Přístroje

Mariner 10 byl vybaven přístroji, které prováděli tyto měření:

• snímkování planet pomocí televizní kamery
• měření magnetického pole
• měření sluneční plasmy
• infračervená radiometrie
• ultrafialová spektrometrie
• rádiová detekce
• ověření přenosu v pásmu X (poprvé použito u této sondy)

Zobrazovací systém televizní kamery se skládal ze dvou 15 cm (5,9 ") Cassegrain dalekohledu.

Objevy

Během průletu kolem Venuše došlo k objevu rotace oblaků a velmi slabého magnetického pole. Mariner 10 se k Merkuru přiblížil celkem třikrát, ale vzhledem ke tvaru své dráhy byl schopen zmapovat pouze 40 % až 45 % povrchu Merkuru. Oběžná doba sondy byla totiž rovna téměř dvojnásobku oběžné dráhy Merkuru. Při průletu sondy byla osvětlena vždy stejná část Merkurova povrchu. Sonda získala více než 2 700 fotografií povrchu o různém rozlišení mezi 4 km až 100 m na pixel a z nich je zřejmé, že povrch Merkuru je podobný povrchu našeho Měsíce.

Mariner 10 také objevil, že Merkur má řídkou atmosféru tvořenou hlavně heliem, magnetické pole a velké železné jádro. Radiometr naměřil teplotu na noční straně planety −183 °C a nejvyšší denní teplotu 187 °C.