BepiColombo

SIXS, eli Solar Intensity X-ray Spectrometer on suomalaistekoinen mittalaite, jonka tärkein tehtävä on tarkkailla Auringosta tulevaa röntgensäteilyä, jotta brittiläinen MIXS-spektrometri (Mercury Imaging X-ray Spectrometer (MIXS) voi toimia kunnolla. MIXS tulee kartoittamaan Merkuriuksen pintaa, mutta SIXS pystyy tekemään kiinnostavia havaintoja myös matkan aikana – se kun havaitsee Auringosta ja muista taivaan kohteista tulevaa röntgensäteilyä.

"Saamme heti alkuun pitkän mittausjakson, joka johtuu osittain siitä että halutaan varmistaa mittalaitteen tietojenkäsittely-yksikön stabiili toiminta", kertoo laitteen päätutkija, Helsingin yliopiston dosentti Juhani Huovelin.

Aivan ilman yskimistä ei käynnistys kuitenkaan sujunut: samaa elektroniikkaa jakava kaksikko MIXS/SIXS sammui ja käynnistyi itsekseen yllättäen 7. joulukuuta, mutta tämä ei aiheuta suurta huolta. Kyseessä oli todennäköisesti kosminen säde, joka sai laitteen boottaamaan itsekseen. On aivan normaalia, että avaruusluotaimissa mutkikkaiden tieteellisten tutkimuslaitteiden käynnistäminen saa normaalisti aikaan pieniä ongelmia alussa, mutta niistä päästään nopeasti eroon. Tämä on osaltaan syynä SIXS:n pitkään mittajaksoon nyt alussa, sillä näin mahdollinen ongelma selviää toivottavastisaman tien ja se saadaan ratkaistua mahdollisimman aikaisessa vaiheessa.

Ongelmanratkaisin lisäksi tuloksena on paljon kiinnostavia havaintoja: "Jos kaikki menee hyvin, saamme lähipäivien aikana paljon mittaustietoja", toteaa Huovelin.

SIXS:ssä on kaksi hieman erityyppistä havaintolaitetta, sivusuuntaan katsova SIXS-P ja kohti taivasta suunnattu SIXS-X. Koska SIXS kuluttaa hyvin vähän sähkövirtaa, voidaan sitä pitää päällä pitkä aikaa – aina siihen saakka, kunnes ensimmäinen pitkä ionimoottorien käyttä alkaa.

Viimeisen puolentoista kuukaiden aikana myös muita luotaimen laitteita ja alijärjestelmiä on käynnistelty lokakuun 20. päivänä tapahtuneen laukaisun jälkeen. Mitään hälyttävää ei ole tullut eteen, joskin suurtehoantennin suuntaus sai lennonjohdossa aikaan aluksi normaalia suurempaa huolestumista: nyt kaikki toimii kuitenkin hyvin. Antenni avattiin jo 21. lokakuuta ja toimii nyt kuten pitää.

Myös luotaimen ionimoottoreita on jo testattu. Ne ovat toimineet juuri odotetusti ja niiden ensimmäinen pitkä käyttö alkaa joulukuun 17. päivänä. Puolisen vuotta kestävän käytön tarkoituksena on ohjata luotain kohtaamaan maapallo ensimmäisessä ohilennossa huhtikuussa 2020. Ohilennon avulla luotaimen rataa muutetaan ja sen nopeutta kiihdytetään, jotta se voisi saapua lopulta perille Merkuriusta kiertämään vuonna 2025.

Laukaisu tapahtuu Kouroun avaruuskeskuksesta, mutta tapahtumia seurataan suorana myös Helsingin observatoriolla (Kopernikuksentie 1, 00130 Helsinki). Klo 4 alkaen paikalla on suomalaisia luotaimen tekemiseen osallistuneita ja sen tutkimusohjelmissa mukana olevia suomalaisasiantuntijoita. Aamuöinen laukaisutilaisuus on avoin myös muille kiinnostuneille ja tiedotusvälineiden edustajille.

Jos olet kiinnostunut tulemaan mukaan, ilmoittaudu tällä lomakkeella.

Tilaisuudessa kerrotaan Merkuriuksesta ja BepiColombo -luotaimsesta, sekä luonnollisesti seurataan laukaisua ja tapahtumia sen jälkeen. Noin 40 minuutin kuluttua laukaisusta luotaimeen saadaan (toivottavasti) yhteys ja sen jälkeen se avaa suuret aurinkopaneelinsa.

Piirros BepiColombosta Merkuriuksen luona. Kuva: ESA.

Merkurius on planeetoista lähinnä Aurinkoa, ja sitä on tutkittu aikaisemmin vain kahdella luotaimella. Kyseessä on kenties huonoiten tunnettu aurinkokuntamme kiviplaneetta, joten BepiColombo -luotaimen lähettämiä tietoja ja kuvia odotetaan jo nyt kiivaasti.

Niitä joudutaan kuitenkin odottamaan vielä jonkin aikaa, sillä matka Merkuriukseen vie 7 vuotta. Lentäminen Merkuriukseen on vaativampaa kuin esimerkiksi luotaimen lähettäminen Plutoon!

Perille BepiColombo saapuu joulukuussa 2025, jolloin se asettuu kiertämään planeettaa. Matkan aikana luotain ohittaa Maan kerran (2020), Venuksen kahdesti (2020 ja 2021) ja Merkuriuksen peräti kuusi kertaa. Ohilentoja käytetään luotaimen radan ja nopeuden muuttamiseen ja niiden aikana tehdään myös tiedehavaintoja.

Merkuriuksen ympärillä luotainta odottaa kuuma helvetti: paitsi että Aurinko paahtaa siellä voimakkaasti, hohtaa myös kuuma Merkuriuksen pinta lämpöä luotaimeen. Luotain onkin suojattu hyvin kuumuutta vastaan – ja tämä on ollut suurin hankaluus sitä tehtäessä.

BepiColombo koostuu itse asiassa neljästä osasta: itse Merkuriusta tutkivasta luotaimesta Bepistä ja pienemmästä, japanilaisesta Merkuriuksen magneettikenttää tutkivasta kiertolaisesta Miosta, planeettainvälisen avaruuden läpi kaksikon kuljettavasta osasta sekä suojuksesta, joka varjostaa japanilaisluotainta ylimääräiseltä säteilyltä matkan aikana.

Merkuriuksen ympärillä luotain jakautuu osiin ja vain Bepi sekä Mio jäävät kiertämään Merkuriusta.

Luotain on suunniteltu toimimaan ainakin kevääseen 2027 saakka, mutta jos se toimii hyvin, odotetaan sen jatkavan työtään ainakin vuoteen 2028 saakka.

Suomen pääpanostuksena planeettaluotaimeen ovat röntgensäteilyä havaitseva tutkimuslaite SIXS, sekä brittiläisen MIXS-instrumentin kanssa yhteinen tietokone ja lentoohjelmisto.

BepiColombon dataa hyödyntävä suomalainen tiedeyhteisö panostaa mm. Merkuriuksen pinnan ja plasmaympäristön sekä Auringon tutkimukseen.

Yhden luotaimen sijaan BepiColombossa on kaikkiaan neljä osaa. Varsinainen luotain, missä ovat tutkimuslaitteet ja joka jää kiertämään Merkuriusta, on nimeltään MPO (Mercury Planetary orbiter). Siinä on kaikkiaan 11 erilaista tutkimuslaitetta. Sen lisäksi Merkuriusta jää kiertämään toinen, pienempi tutkimusluotain, japanilaisten tekemä Mercury Magnetospheric Orbiter. Kuten nimi sanoo, keskittyy se tutkimaan Merkuriuksen magnetosfääriä ja sitä varten siinä on neljä tutkimuslaitetta.

Pitkän matkan läpi planeettainvälisen avaruuden kaksikkoa kyytii MTO, Mercury Transfer Module, missä on neljä voimakasta ionimoottoria ja niille sähkövirtaa tuottamassa kaksi pitkää aurinkopaneelia. Kun alus saapuu Merkuriukseen, tämä irtoaa pois – se on silloin tehtävänsä tehnyt. Samoin magnetosfääriluotainsa matkan aikana suojannut osa MOSIF hylätään tuolloin.

Sekä Bepi että MMO kiertävät Merkuriusta soikeilla radoilla napojen ympäri. Molemmat käyvät lähimmillään vain noin 400 kilometrin päässä Merkuriuksesta. Bepi pysyttelee suhteellisen lähellä planeettaa, mutta MMO:n rata ulottuu yli 11000 kilometrin päässä Merkuriuksesta, missä luotain havaitsee myös aurinkotuulta.

Jos kaikki käy suunnitellusti, asettuu MPO kiertämään Merkuriusta 14. maaliskuuta 2026 ja tekee tutkimuksiaan ainakin seuraavan vuoden kevääseen. Kaikissa suunnitelmissa on kuitenkin varauduttu siihen, että luotain toimii kevääseen 2028 saakka. Jos se on silloinkin vielä iskussa, ei sitä varmasti sammuteta, vaan sen annetaan toimia pitempäänkin.

BepiColombon planeettaluotainosa MPO perillä Kouroun avaruuskeskuksessa, mistä se laukaistaan lokakuussa avaruuteen Ariane 5 -kantoraketilla.

Lentonsa lopuksi luotain todennäköisesti ohjataan putoamaan Merkuriukseen, koska silloin tutkimuslaitteet pääsevät tekemään mittauksia ja ottamaan kuvia hyvinkin läheltä pintaa.

Merkuriuksen rakenteen, geologian ja koostumuksen, sen magneettikentän alkuperän ja lähiavaruuden tutkimisen lisäksi Bepi testataa  Einsteinin suhteellisuusteoriaa ja sen toivotaan tuovan myös lisätietoa yleisesti aurinkokunnan synnystä sekä kehityksestä.

Monet eksoplaneetat kiertävät tähtiään hyvin lähellä, joten Merkuriuksen tutkiminen auttaa ymmärtämään myös näitä muita tähtiä kuin Aurinkoa kiertäviä planeettoja.

MIXS ja SIXS

BepiColombo on suomalaisittain kiinnostava, koska Suomessa työskentelevät tutkijat osallistuvat lennon tieteellisten mittausten analysointiin ja sen mukana on suomalaista huipputeknologiaa. 

Tärkein kohde on luotaimessa oleva SIXS-mittalaite, joka on kokonaan tehty ja suunniteltu Suomessa, sekä sen kanssa yhdessä toimiva brittiläinen MIXS.

SIXS mittaa Auringosta saapuvaa röntgensäteilyä, elektroneja ja protoneja ja MIXS puolestaan näiden Merkuriuksen pinnalla synnyttämää röntgenfluoresenssia ja -sirontaa.

Havainnoista voidaan päätellä Merkuriuksen pinnan alkuainepitoisuuksia ja rakennetta, mikä auttaa selvittämään planeetan muodostumista ja kehitystä. Yhdessä BepiColombon muiden tiedelaitteiden kanssa näiden havaintojen avulla tutkitaan, miten Auringon hiukkassäteily tunkeutuu Merkuriuksen magneettikenttään ja miten Merkuriuksen magnetosfäärin dynaamiset prosessit puolestaan kiihdyttävät hiukkasia.

SIXSin rakennemalli on esillä Helsingin observatorion Avaruusmaa Suomi -näyttelyssä.

MIXS ja SIXS liittyvät läheisesti toisiinsa siten, että kun MIXS kuvaa Merkuriuksen pintaa hyvin tarkasti röntgensäteiden aallonpituusalueella, tarkkailee SIXS koko ajan Auringosta tulevan röntgensäteilyn määrää. Tämä auttaa säätämään MIXSin keräämiä tietoja oikeanlaiseksi. 

Lisäksi SIXS tekee mittauksia myös itsenäisesti mittauksia Auringosta. Sen toivotaan keräävän ensimmäiset pitkät aikasarjat Auringon purkauksista peräisin olevasta röntgen- ja hiukkassäteilystä lähellä Aurinkoa.

Pitkän matkan aikana BepiColombon mittalaitteet eivät ole toimettomina, vaan niillä pyritään tekemään havaintoja myös avaruudesta matkan varrella. Varsinkin Venuksen ja Merkuriuksen ohilentojen aikana tehdään mittauksia ja kuvia; näitä voidaan käyttää myös mittalaitteiden toiminnan testaamiseen ja kalibrointiin.

Helsingin yliopisto on päävastuussa Suomen osuudesta hankkeessa. SIXS-instrumentin päätutkija on dosentti Juhani Huovelin, ja professori Karri Muinonen on brittiläisen MIXS-instrumentin toinen päätutkija. Professori Rami Vainio Turun yliopistosta vastaa SIXS:in hiukkasilmaisimesta.

Helsingin yliopiston johtamassa ja Business Finlandin (viime vuoden loppuun saakka Tekes) rahoittamassa teknisessä projektissa on viisi päätason alihankkijaa, ja Ilmatieteen laitos vastaa projektipäällikön ja laadunvalvonnan työosuuksista.

Oxfords Instrument Technologies Oy ja turkulainen Aboa Space Research Oy (ASRO) ovat vastanneet SIXS-instrumentin teknisestä suunnittelusta ja rakentamisesta. 

TalviOja Consulting Oy on vastannut SIXS-instrumentin lämpösuunnittelusta ja -mallinnuksesta. Olosuhteet Merkuriuksen luona ovat hyvin hankalat, koska Auringon lisäksi laitteeseen tulee paljon lämpöä Merkuriuksen pinnasta.

RUAG Space Finland Oy (ent. Patria Aviation Oy) on valmistanut SIXS- ja MIXS-instrumenttien ohjaus- ja datankäsittely-yksikön ja Space System Finland Oy on kehittänyt ohjelmiston SIXS- ja MIXS -instrumenttien yhteiseen ohjaus- ja datankäsittely-yksikköön. 

Space Systems Finland on tehnyt myös suuren työn tarkistamalla koko BepiColombon tietokoneohjelmien laatua; tällaisissa hankkeissa, joissa ohjelmistojen pitää olla erittäin luotettavia, annetaan ne toisien yhtiöiden arvioitavaksi. Suomalaiset löysivät ohjelmistosta noin 250 pahaa bugia ja noin 500 hieman pienempää – joten työ ei ollut turhaa!

*

Juttu perustuu Helsingin yliopiston tiedotteeseen. Otsikkokuva kirjoittajan.

Bepi ja sen laukaisuvalmistelussa tarvittavat laitteet suuren Antonov An-124 -kuljetuskoneen sisällä.

BepiColombo koostuu kolmesta osasta, jotka kuljetetaan kaikki erikseen Atlantin toiselle puolelle Ranskan Guyanassa sijaitsevalle laukaisupaikalle. Osat ovat itse Merkuriusta kiertämään jäävä eurooppalaistekoinen osa, sen mukana omalle radalleen Merkuriuksen ympärillä menevä japanilainen ennen kaikkea Merkuriuksen magnetosfääriä tutkiva luotain, ja nämä kaksi osaa läpi planeettainvälisen avaruuden kuljettava osa.

Ensimmäinen näistä lastattiin kuljetuslaatikossaan Antonov-kuljetuskoneen sisään eilen maanantaina ja kone teki illalla välilaskun Azoreilla. Sieltä se lähti edelleen tankkauksen jälkeen kohti Ranskan Guyanaa. Siellä kone laskeutui pääkaupunki Cayennen lentoasemalle, missä kone tyhjennetään nyt tiistaina. Rahti kuljetetaan satelliittien siirtelyyn tarkoitetulla rekalla Kouroun avaruuskeskukseen, joka sijaitsee noin 70 kilometrin päässä lentoasemalta.

Aikaa kuljetukseen menee tuntikaupalla, koska rekkaletka etenee hitaasti ja varovasti.

Kaikkien Bepin osien ja niiden laukaisuvalmistelussa tarvittavien laitteiden kuljettamiseen vaaditaan neljä rahtilentoa.

Osat testataan uudelleen Kouroussa ennen kuin ne laitetaan yhteen. Ne liitetään kantoraketin ylimpään osaan vasta lähempänä laukaisua, joka tapahtuu lokakuun 5. päivän ja marraskuun 29. päivän välisenä aikana; tavoitteena on laukaista luotain matkaan heti laukaisuikkunan alussa, jotta mahdolliset sääesteet tai kantoraketin tarkistukset eivät vaarantaisi pääsyä matkaan ajoissa.

Tiukat rajat laukaisun ajankohdalle tulevat taivaanmekaniikasta. Jotta Bepi pääsisi perille suunniteltuun aikaan ja suunniteltua rataa pitkin, pitää se laukaista juuri nyt suunnitellun aikaikkunan sisällä. Perillä luotain on silti vasta vuoden 2025 lopussa.

Bepin on tarkoitus tehdä havaintoja vähintään yhden vuoden ajan, mutta jos se toimii normaalisti, jatkuu työ ainakin toisen vuoden ajan.

Piirros BepiColombosta matkalennon aikana. Itse Merkuriusta kiertävä luotain on keskellä, japanilainen magnetosfääriluotain ylimpänä torvimaisen aurinkosuojan sisällä ja alimpana on matkalento-osa rakettimoottoreineen.

Kuvat: Schipholin lentoasema, Airbus Defence & Space ja ESA

Ensimmäisenä Merkuriusta tutki amerikkalainen Mariner 10 maaliskuussa 1974. Sen lento osoitti konkreettisesti myös Merkuriukseen menemisen vaikeuden, sillä 1970-luvun tekniikalla pystyttiin tekemään vain ohilentoja. Maaliskuun 1974 jälkeen se teki toisen ohilennon saman vuoden syyskuussa ja kolmannen maaliskuussa 1975, jolloin se lensi vain 327 kilometrin korkeudelta planeetan pinnasta. 

Mariner 10 kuvasi noin 45% Merkuriuksen rokonarpisesta pinnasta. Se havaitsi heikon magneettikentän ja löysi planeetan ympäriltä hyvin ohuen kaasukehän, joka koostui lähinnä heliumista.

Seuraavia luotaimen ottamia lähikuvia jouduttiin odottamaan vuoteen 2008, jolloin Nasan Messenger-luotain suhahti Merkuriuksen ohi. Sen jälkeen luotain teki kaksi ohilentoa lisää ja sääti kiertorataansa siten, että se pääsi lopulta asettumaan kiertoradalle Merkuriuksen ympärillä vuonna 2011.

Massiivisella lämpökilvellä varustettu Messenger onnistui kuvaamaan jo noin 90 % Merkuriuksen pinnasta jo ohilentojensa aikana, mikä auttoi tutkijoita etsimään kaikkein kiinnostavimpia kohteita jo ennen varsinaisen tutkimisen alkamista. Planeettaa kiertäessään luotaimen rataa muutettiin useampaan kertaan, jotta se pystyi paitsi kuvaamaan ja mittaamaan planeetan pintaa mahdollisimman tarkasti, niin myös tutkimaan avaruutta sen ympärillä eri puolilta ja etäisyyksiltä.

Lähimmillään luotain kävi Merkuriusta tammikuussa 2012, jolloin se kävi ratansa lähimmässä osassa vain noin 200 kilometrin päässä pinnasta. Tosin lentonsa lopuksi luotain pääsi vieläkin lähemmäksi, sillä Messenger ohjattiin osumaan planeetan pintaan lentonsa lopuksi huhtikuussa 2015. Se luonnollisesti lähetti tietojaan loppuun saakka.

Merkuriuksen pintaa väärävärikuvana.

Merkurius on hyvin omituinen minihelvetti

Etenkin käsittelemättömissä, ilman värikorostusta olevissa kuvissa Merkurius näyttää varsin tylsältä, mutta silti se on hyvin kiinnostava, mutta koska sen avulla voidaan ymmärtää paremmin yleisesti lähellä Aurinkoa olevia kiviplaneettoja.

Pääosin Messenger vahvisti aiempia oletuksia siitä, että sen koostumuksessa raudan suhde silikaatteihin (siis kiveen) on varsin suuri ja että sillä on heikko magneettikenttä. 

Magneettikentän olemassaolo on erityisen kiinnostavaa, koska periaatteessa planeetta on liian pieni siihen, että sillä olisi magneettikentän synnyttävä sulasta nikkelistä ja raudasta muodostunut hyvin suurikokoinen ydin. Se muodostaa todennäköisesti joka kaksi kolmannesta planeetan massasta ja sen säde voisi olla jopa 1900 km. Siten kivikuoren paksuus olisi vain viitisensataa kilometriä.

Erään teorian mukaan Merkuriukseen olisi törmännyt joskus Aurinkokunnan alkuaikoina jokin suuri kappale, joka olisi singonnut suuren osan pinta-aineesta pois. Toinen teoria ehdottaa, että nuori Aurinko olisi ollut kuumempi ja se olisi yksinkertaisesti höyrystänyt pinnasta paljon ainetta avaruuteen.

Messengerin lähettämissä yli sadassa tuhannessa kuvassa näkyy kuunharmaata pintaa kraattereineen, tasankoineen, laavavirtoineen ja satoja kilometrejä pitkine halkeamineen. Merkurius on selvästi ollut ainakin aikaisemmin aktiivinen, mutta suurelta osin pinnanmuodot on selitettävissä siten, että planeetta on jäähtynyt ja kutistunut syntynsä jälkeen. 

Suurin Merkuriuksen pinnanmuoto on halkaisijaltaan noin 1500 km oleva Caloriksen allas. Se on törmäyskraatteri, jonka reunalla olevat vuoret ovat noin kaksi kilometriä korkeita. Isku on aikanaan ollut niin voimakas, että planeetan pinnalla täsmälleen toisella puolella on sokkiaaltojen aikaansaamia ruhjeita.

Vaikka Merkuriuksessa on hyvin kuumaa, on sen napa-alueilla paikkoja, minne Aurinko ei paista (tällä hetkellä) lainkaan. Siellä, esimerkiksi syvällä kraattereissa, saattaa olla jäätynyttä vettä. Messenger löysi pohjoisnavan luota merkkejä jäästä, kuten myös yksinkertaisista orgaanisista yhdisteistä.

BepiColombo näyttää vähän omituiselta, suurelta alasimelta. Sen mukana matkaan lähtevä magnetosfääriluotain on puolestaan kuin täytekakku, jonka päällä koristeena on antenni.

BepiColombo jatkaa Messengerin työtä 

Jos alkuperäiset suunnitelmat olisivat toteutuneet, olisi BepiColombo lähtenyt matkaan lähes saman tien Messengerin jälkeen. Mutta luotaimen eteen kerääntyi paljon teknisiä ongelmia, ennen kaikkea siksi, että lento on hyvin kunnianhimoinen. 

Amerikkalaiset tekivät luotaimensa varsin suoraviivaisesti piilottamalla sen kookkaan lämpösuojakilven taakse, mikä haittasi olennaisesti Merkuriuksen tutkimista. Euroluotain sen sijaan käyttää monia aivan uusia tekniikoita, joiden kehittäminen osoittautui varsin haastavaksi.

Lentoa alettiin suunnitella jo 1990-luvun lopulla ja 2000-luvun alussa hanke laitettiin ehdolle ESAn Cosmic Vision -tutkimusohjelman erääksi ns. lippulaivalennoksi. Se olisi siis Rosetta-komeettaluotaimen kaltainen kallis ja kunnianhimoinen lento, johon panostettaisiin runsaasti aikaa ja rahaa.

Virallisesti lento hyväksyttiin helmikuussa 2007, jolloin päätettiin myös toteuttaa lento yhdessä Japanin avaruustutkimusvirasto JAXAn kanssa: euroluotaimen kanssa Merkuriusta lähtisi tutkimaan samalla kyydillä pienempi japanilainen ennen kaikkea magneettikentän mittaamiseen erikoistunut alus.

Lento sai omalaatuisen nimen BepiColombo italialaiselta matemaatikolta Giuseppe "Bepi" Colombolta, joka keksi ja laski Mariner 10 -lennon omalaatuisen ohilentoradan.

Rata oli merkittävä myös siksi, että se käytti ensimmäisenä planeettojen ohilentoja luotaimen nopeuden ja lentoradan muuttamiseen rakettimoottorin polttojen sijaan. Mariner 10 ei olisi kyennyt tutkimaan Merkuriusta niin hyvin ilman Bepiksi kutsutun italialaisen ideaa, ja painovoimalinkousta on käytetty sen jälkeen lukuisten luotaimen lentoa avustamaan.

Alkuperäisen aikataulun mukaan laukaisu olisi tapahtunut jo vuonna 2011, mutta nyt se on lokakuussa 2018. 

Tekniset ongelmat on nyt ratkaistu, ja vain luotaimen viimeisissä testeissä tai sen laukaisuvalmisteluissa tapahtuvat onnettomuudet voivat enää lykätä lentoa. Tai jos kantoraketille tapahtuu onnettomuus ennen laukaisua.

Luotaimen varsinainen lentomalli on joka tapauksessa nyt valmis ja se on parhaillaan ESAn teknisessä keskuksessa ESTECissä, Hollannissa.

Kyseessä on itse asiassa kolmikko, joka näyttää omituiselta päällekkäin kasattujen palasten tornilta.

Varsinainen BepiColombo-luotain on vähän alasimen näköinen laatikkomainen laite, joka on viitisen metriä pitkä suurimmalta pinnaltaan. Sen yksi kylki on kuin metallinvärinen sälekaihdin: se on aina varjopuolella oleva lämpösäteilin, joka hohkaa luotaimen sisältä lämpöä ulos avaruuteen. 

BepiColombossa ei ole Messengerin käyttämää lämpökilpeä, vaan se luottaa vaaleaan lämpösuojaan pinnallaan sekä näppärästi suunniteltuun lämmönhallintasysteemiin, joka vie ylimääräisen kuumuuden lämpösäteilimeen. Lämpösuojaus on ollut yksi suurimmista syypäistä viivytykseen; esimerkiksi vaalean kangasmaisen lämpösuojapinnoitteen mustata ompeleet piti tehdä uudestaan, kun saumoista valuikin liikaa lämpöä läpi.

Yllättävä lisäviivästys tuli puolestaan lautasantennista, jonka kautta luotain on yhteydessä Maahan. Sen muoto muuttui liikaa tietyissä tilanteissa, joissa sen toinen puoli oli varjossa ja toinen Auringon paahteessa. Kun antennin lautasmuoto muuttui liikaa, ei tieto enää kulkenutkaan. Siis antennia suojaamaan piti kehittää erityinen valkoinen maali.

Verrattuna Messengeriin joutuu BepiColombon vielä suuremman lämpörasituksen kohteeksi, koska sen kiertorata tulee olemaan lähempänä pintaa. 

Toinen murheenkryyni on ollut aurinkopaneeli, joka toistaiseksi täytyy vielä kuvitella ESTECin hallissa olevaan luotaimeen kiinni. Alun perin käytettäväksi suunnitellut yhdistepuolijohdeaurinkokennot osoittautuivatkin lämmönkestävyydeltään luvattua huonommaksi, joten aurinkopaneelin lisäksi osa alijärjestelmiä piti suunnitella uudelleen.

Koska aurinkopaneelin pitää osoittaa kohti Aurinkoa, on sen suojaaminen ylimääräiseltä lämmöltä hankalaa. Siksi pintaan on asennettu kennojen lisäksi peiliä ja paneelit käännetään osoittamaan hyvin pienessä kulmassa Aurinkoon: se voi olla jopa 80° poispäin Auringosta.

Varsinaisen alasinmaisen luotaimen (josta käytetään myös lyhennenimeä MPO, Mercury Planetary Orbiter) kanssa Merkuriusta tulee kiertämään pienempi japanilainen magneettikenttää mittaava satelliitti, joka vapautetaan omille teilleen Merkuriuksen luona.

Tämä japanilaisten tekemä MMO-nimellä (Mercury Magnetospheric Orbiter) tunnettu alus on kuin aurinkopaneeleilla ja hopeapaperilla päällystetty täytekakku, jonka keskellä sojottaa antenni kuin yksittäinen kynttilä kakussa.

Ja lisäksi on viitisen metriä pitkä toiselta pinnaltaan kaareva laatikko MTM (Mercury Transfer Module), jonka tehtävänä on kuljettaa kaksi kiertolaista planeettainvälisen avaruuden halki Merkuriukseen. Siinä on omat aurinkopaneelit ja neljä voimakasta ionimoottoria. 

Oikeastaan lisäksi osiin tulee laskea vielä aurinkosuoja, metallinen tötterömäinen visiiri, joka tulee suojaamaan luotaimia Auringon paahteelta matkan aikana. 

Jos BepiColombon kehittämiseen on mennyt suunniteltua enemmän aikaa ja rahaa, on tästä ollut jo nyt hyötyä ESAn Aurinkoa tutkivan Solar Orbiter -luotaimen suunnittelun kannalta. Suurin osa ongelmista on liittynyt juuri siihen, että Euroopassa ei ole aikaisemmin tehty yhtä lämpöteknisesti haastavaa avaruusalusta.

Luotaimessa on neljä voimakasta ionimoottoria, jotka vievät BepiColombon mutkikasta rataa pitkin Merkuriukseen.

Lähelle on pitkä matka

Matkassa mitattuna ei Merkurius ole usein paljoakaan kauempana kuin esimerkiksi Mars keskimäärin, mutta sinne meneminen on paljon Marsia vaikeampaa.

Hieman yli neljä tonnia laukaisun aikaan painavalta BepiColombolta matkaan kuluu seitsemän vuotta ja pari kuukautta; Messengeriltä kului noin kahdeksan. Lyhempään matka-aikaan päästään tehokkailla ionimoottoreilla ja näppärällä lentoradalla.

Ensin luotain saapuu noin vuoden kuluttua laukaisunsa jälkeen Maan lähelle ja nappaa käyttää maapalloa ratamuutokseen kohti Venusta. Kaksi 225 vuorokauden välein toistuvaa Venuksen ohilentoa muuttavat soikean radan Aurinkoa lähintä kohtaa pistettä Merkuriuksen etäisyydelle. 

Sitten tehdään kuusi Merkuriuksen ohilentoa, joilla luotaimen nopeus saadaan hidastettua 1,75 kilometriin sekunnissa. Alkunopeus oli 3,36 km/s.

Lopulta luotain vempautetaan joulukuussa 2025 kiertämään Merkuriusta neljällä pitkällä ionimoottoreiden jarrutuspoltolla siten, että lopulta kohdeplaneetta oikeastaan nappaa luotaimen kiertoradalleen.

Aluksi luotain kiertää Merkuriusta hyvin soikealla kiertoradalla, jonka lähin piste on 450 kilometrin korkeudessa ja kaukaisin 175 000 kilometrin päässä planeetasta.

Japanilaisluotain irrotetaan, ja se jää kiertämään itsekseen Merkuriusta.

Sen jälkeen BepiColombo muuttaa rataansa vähemmän soikeaksi siten, että lopulta sen on radalla, joka kulkee planeetan napojen kautta ja vaihtelee korkeudeltaan 400:n ja 1500:n kilometrin välillä.

Pari kuukautta kestävän mittalaitteiden ja kameroiden tarkistuksen jälkeen luotain aloitta ainakin vuoden ajaksi suunnitellun tutkimusrupeamansa. Tosin yleensä avaruuslaitteet kestävät nykyisin minimivaatimuksia pitempään, joten jo nyt lennon arvellaan ja toivotan kestävän vähintään vuoteen 2027.

Ja jos luotain on niin hyvä kuin nyt oletetaan, saattaa se jatkaa tutkimuksiaan tuon jälkeenkin.