Acercándose a Venus desde su lado diurno, pasando el planeta, utilizando su atracción gravitacional para reducir la velocidad y continuar en su lado nocturno en rumbo a Mercurio:el jueves 15 de octubre de 2020, a las 05:58 CEST, La nave espacial BepiColombo de la ESA pasará por delante de Venus a una distancia de aproximadamente 10, 720 kilómetros y transferir parte de su energía cinética a nuestro planeta vecino para reducir su propia velocidad.

Dos años después del lanzamiento, el propósito de la maniobra es bajar la órbita de BepiColombo alrededor del sol hacia la órbita de Mercurio. Las dos naves orbitales de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Japonesa (JAXA) son parte de una misión conjunta que llegará a este punto después de otro sobrevuelo de Venus en agosto de 2021. Tras seis sobrevuelos cercanos de Mercurio, la misión entrará en órbita alrededor del planeta más interno a finales de 2025. Para los investigadores e ingenieros planetarios del Centro Aeroespacial Alemán (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) y para el Instituto de Planetología de la Universidad de Münster, el sobrevuelo de Venus es otra oportunidad para probar el radiómetro de MErcurio y el espectrómetro de infrarrojos térmicos (MERTIS) de BepiColombo.

Vista de la envoltura de gas de Venus con sensores infrarrojos

El sobrevuelo de Venus y el sobrevuelo Tierra-Luna que tuvo lugar en la primavera de 2020 son maniobras de vuelo espacial utilizadas para probar la funcionalidad de algunos de los experimentos a bordo de ambos orbitadores y para calibrar los sensores y cadenas de señales con los datos obtenidos. "También se realizarán mediciones científicas durante la aproximación y la salida y en la aproximación más cercana a Venus, "dicen las dos personas principales responsables del instrumento MERTIS, Jörn Helbert del Instituto DLR de Investigación Planetaria y Harald Hiesinger del Instituto de Planetología de la Universidad de Münster. "Nuestro espectrómetro de imágenes MERTIS, que construimos junto con la industria y socios internacionales, se utilizará de nuevo para realizar estas mediciones, "dice Helbert.

MERTIS se desarrolló principalmente para medir espectros de minerales formadores de rocas en la superficie libre de atmósfera de Mercurio. Pero con sus sensores infrarrojos, también puede mirar dentro de la densa envoltura de gas de Venus hasta una cierta profundidad. "Ya estamos esperando algunos hallazgos muy interesantes, con más para seguir en 2021, cuando estaremos mucho más cerca de Venus, "agrega Hiesinger.

MERTIS es un espectrómetro y radiómetro infrarrojo de imágenes con dos sensores de radiación no refrigerados que son sensibles a longitudes de onda de 7 a 14, y de 7 a 40 micrómetros, respectivamente. Durante dos series de mediciones, el primero de los cuales comienza hoy, MERTIS capturará casi 100, 000 imágenes individuales. La primera serie comenzará cuando la nave espacial se acerque desde una distancia de aproximadamente 1,4 millones de kilómetros de Venus hasta una distancia de 670. 000 kilómetros. Después de una pausa para comprobar el instrumento, la segunda serie comenzará a una distancia de 300, 000 kilómetros, 11 horas antes del sobrevuelo de Venus, y continuará hasta que BepiColombo tenga casi 120, 000 kilómetros de Venus cuatro horas antes de la aproximación más cercana del sobrevuelo.

Venus como foco de investigación planetaria

Venus es casi tan grande como la Tierra, pero se ha desarrollado de una manera completamente diferente. Su atmósfera es mucho más densa, compuesto casi en su totalidad por dióxido de carbono, y así el planeta experimenta un efecto invernadero muy fuerte. Esto da como resultado una temperatura superficial permanente de alrededor de 470 grados Celsius. No hay agua y por lo tanto se piensa que ninguna vida podría sobrevivir en la superficie.

Es muy posible que los volcanes todavía estén activos en Venus. "Estos serían detectados, por ejemplo, a través del dióxido de azufre que emiten, ", dice Helbert." Siguiendo las primeras mediciones realizadas en las décadas de 1960 y 1970, hace unos 10 años, La misión Venus Express de la ESA registró una reducción masiva, por más de la mitad, de concentraciones de dióxido de azufre. Venus literalmente 'huele' a volcanes activos. MERTIS ahora podría proporcionarnos nueva información ". Los experimentos se complementarán con observaciones simultáneas del orbitador japonés Venusiano Akatsuki y de una docena de telescopios profesionales, así como información de astrónomos aficionados en la Tierra.

Venus recientemente fue objeto de la atención de la ciencia y los medios de comunicación cuando un grupo de astrónomos usó telescopios en Hawai y Chile para probar más allá de toda duda la presencia del gas traza fosfina (o monofosfano, fórmula química PH ₃ ) en Venus. La fosfina se fabrica industrialmente en la Tierra para su uso en el control de plagas, pero también se produce por procesos biológicos en sapropel o en el tracto digestivo de vertebrados. La fosfina es una molécula de vida muy corta, por lo que debe haber una fuente de corriente de la molécula en Venus o en su atmósfera.

Modelado previo de fuentes naturales de fosfina como vulcanismo, Las reacciones químicas que siguen a impactos de meteoritos o descargas de rayos no pueden explicar las concentraciones medidas. Esta es la razón por la que los investigadores planetarios debaten la posibilidad de que la fosfina sea producida por microorganismos en lo alto de la atmósfera de Venus. Este hallazgo podría sugerir que existe vida en las 'alfombras voladoras' templadas de nubes de ácido sulfúrico que existen en altitudes de 40 a 60 kilómetros. Los propios autores del estudio cuestionan esta idea, sin embargo, e indicar la necesidad de realizar más mediciones en el futuro. En el futuro, Venus será el objetivo de las misiones de la ESA y la NASA.

Venus, un exoplaneta en nuestra puerta

MERTIS y los otros cinco instrumentos activados a bordo del Mercury Planetary Orbiter no podrán detectar ninguna molécula de fosfina desde la distancia del sobrevuelo. Sin embargo, el sobrevuelo es científicamente interesante, como la nave espacial se puede utilizar para estudiar Venus como si fuera un distante, Planeta extrasolar similar a la Tierra con una superficie sólida y una atmósfera densa.

"Durante el sobrevuelo de la Tierra, estudiamos la luna, caracterizando MERTIS en vuelo por primera vez en condiciones experimentales reales. Logramos buenos resultados, "dice Gisbert Peter, Director de proyectos MERTIS en el DLR Institute of Optical Sensor Systems, que fue responsable del diseño y construcción de MERTIS. "Ahora, estamos apuntando a MERTIS hacia un planeta por primera vez. Esto nos permitirá hacer comparaciones con las mediciones tomadas antes del lanzamiento de BepiColombo, para optimizar el funcionamiento y el procesamiento de datos, y adquirir experiencia para el diseño de experimentos futuros ".

Todos los experimentos se centrarán en medir la composición, estructura y dinámica de la atmósfera de Venus, la ionosfera del planeta y, utilizando los instrumentos del MMO japonés (Mercury Magnetospheric Orbiter), la magnetosfera inducida de Venus.

Ahorro de combustible con sobrevuelos planetarios

Tras el primer sobrevuelo de la Tierra por BepiColombo el 10 de abril de 2020, su sobrevuelo de Venus está diseñado para continuar reduciendo la velocidad de la nave espacial sin utilizar ningún combustible. Esto es necesario para comprimir la elipse orbital de la nave espacial hacia una órbita circular que, en última instancia, es casi geométricamente idéntica a la órbita de Mercurio. La nave espacial 'cae' hacia Venus en su órbita en espiral a través del sistema solar interior a varias velocidades dependiendo de su distancia del sol. En Venus, BepiColombo reducirá su velocidad heliocéntrica en 37 kilómetros por segundo (133, 500 km / h). El sobrevuelo tendrá lugar a una distancia de 116 millones de kilómetros de la Tierra. Venus está actualmente por delante de la Tierra en su órbita y es visible en el cielo oriental justo antes del amanecer.

Debido a la fuerte atracción gravitacional del sol, Las misiones planetarias al sistema solar interior solo se pueden lograr con trayectorias muy complejas. Con la maniobra del jueves La velocidad relativa de la nave en comparación con Mercurio se reducirá a 1,84 kilómetros por segundo. Al final de su vuelo en espiral entre las órbitas de la Tierra y Mercurio, BepiColombo orbitará el sol casi a la misma velocidad que Mercurio. Luego, será capturado fácilmente por la gravedad del planeta más pequeño del sistema solar el 5 de diciembre de 2025 y maniobrará hacia una órbita polar. BepiColombo se lanzó el 20 de octubre de 2018 a bordo de un vehículo de lanzamiento Ariane 5 desde el puerto espacial europeo en Kourou.

El uso de maniobras de sobrevuelo se implementó por primera vez durante la misión Mariner 10 de la NASA, permitiendo que la nave espacial haga dos sobrevuelos cercanos adicionales de Mercurio después de que ya haya pasado por el planeta una vez. Los cálculos fueron realizados por el ingeniero y matemático italiano Giuseppe 'Bepi' Colombo, profesor de la Universidad de Padua. Colombo fue invitado a una conferencia en preparación para la misión Mariner 10 en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena. California, en 1970. Después de ver el plan de misión original, se dio cuenta de que un primer sobrevuelo de alta precisión podría permitir dos sobrevuelos adicionales de Mercurio. La actual misión europea-japonesa Mercury fue nombrada en su honor.