Het eerste tuig dat naar Mercurius gestuurd werd was een Amerikaans ruimtetuig: Mariner 10. Dit tuig vloog drie maal in de nabijheid van Mercurius in Maart 1975. De eerste vlucht bood de mogelijkheid om te ontdekken dat Mercurius, in tegenstelling tot wat wetenschappers dachten, een magnetisch veld en een atmosfeer bezat. De zwakke dichtheid van de korst van de planeet werd ook opgemerkt en de foto's die genomen werden onthulden een oppervlak, dat volledig bedekt was met krater. De tweede vlucht zorgde ervoor dat er van 45% van het oppervlak van de planeet kaarten konden gemaakt worden. Gedurende de laatste vlucht ontdekte men dat het magnetisch veld niet enkel te wijten is aan de zonnewinden. Het mechanisme dat dit magnetisch veld gecreeërd heeft is één van de vragen waarop de tuigen BepiColombo en Messenger een antwoord zullen trachten te vinden. Mariner 10 heeft onze kennis over Mercurius aanzienlijk verhoogd door een antwoord te vinden op enkele van onze vragen, maar ook door nieuwe dingen te ontdekken.

Messenger (MErcury Surface, Space ENvironment, Geochemistry, and Ranging) is het tweede tuig dat gelanceerd werd naar Mercurius op 3 augustus 2004. Het gaat hier om een missie van de NASA. Zij zal één maal in de nabijheid van de Aarde vliegen, twee keer van Venus en drie keer van Mercurius. Daarna in maart 2011, zal zij het eerste ruimtetuig zijn dat zich in een baan rond Mercurius zet, na een reis van zes jaar een half.

Het tuig Messenger (crédit: JPL/NASA)

Deze missie wil op de volgende vragen een antwoord vinden :

• Wat is het geologisch verhaal van Mercurius?
• Waarom heeft Mercurius zo'n hoge dichtheid?
• Wat is de structuur van de kern van Mercurius?
• Wat is de oorsprong van het magnetisch veld van Mercurius?
• Waaruit zijn de polen van Mercurius samengesteld?
• Waarom zijn de volatiles , die de dunne laag gas rond Mercurius omvatten, zo belangrijk op Mercurius?

Om deze vragen te beantwoorden heeft het tuig acht instrumenten aan boord :

• Mercury Dual Imaging System MDIS : twee cameras, een groothoek en kleinehoek, die de kartografie en de topografie van het reliëf aan het oppervlak van Mercurius gaan maken.
• Gamma-Ray and Neutron Spectrometer GRNS : deze spectrometer zal gammastralen detecteren om een kaart te maken van de relatieve overvloed van bepaalde elementen op Mercurius om te weten te komen of de polen, die nooit rechtstreeks blootgesteld worden aan de zonnestralen, ijs bevatten.
• X-ray Spectometer XRS : Deze spectremeter zal de X stralen die afkomstig zijn van de zon detecteren en zal bestuderen hoe deze interageren met het oppervlak van Mercurius en zo dus de analyse van de GRNS aanvullen.
• Magnetometer MAG : Deze magnetometer zal het magnetisch veld van Mercurius in kaart brengen en zal op zoek gaan naar magnetische rotsen op de korst.
• Mercury Laser Altimeter MLA : Deze laser altimeter zal een straal naar Mercurius zenden en zal de tijd meten die de straal nodig heeft om de grond te bereiken en terug te keren naar het instrument. Het opslaan van de variaties in die metingen zal de mogelijkheid bieden om de topografie van Mercurius precies te kennen.
• Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectometer MASCS : Deze spectrometer is gevoelig infrarood tot ultraviolet licht ; dit toestel zal de overvloed aan atmosferisch gas kunnen meten en de mineralen aan het oppervlak van Mercurius kunnen detecteren.
• Energetic Particle and Plasma Spectometer EPPS : Deze spectrometer zal de samenstelling, de verdeling en de energie van geladen deeltjes in de magnetosfeer van Mercurius berekenen.
• Radio Science RS : Dit instrument zal gebruik maken van het Doppeler effect op het radiosignaal om de zeer kleine variaties in de snelheid van het tuig in zijn baan rond Mercurius te meten. Dankzij deze gegevens zal men de verdeling van massa van Mercurius en de variaties in de dikte van korst kunnen bestuderen.

Om de officiële webstek van de NASA over MESSENGER te raadplegen : klik hier.



BepiColombo is een missie van de ESA (Europees Ruimteagentschap) naar Mercurius in samenwerking met de ISAS (Japan). Zijn vertrek is voorzien in 2014. Zes jaar later, in 2020, zal BepiColombo zich in twee tuigen verdelen : het Japanse ruimtetuig (Mercury Magnetospheric Orbiter MMO) en het europees ruimtetuig Mercury Planetary Orbiter MPO), deze zullen zich beiden in een baan rond Mars bevinden en zullen temperaturen die tot 350°C gaan kunnen verdragen. BepiColombo heeft zijn naam te danken aan de Professor Giuseppe Colombo, Bepi genoemd, (1920-1984), een Italiaanse wiskundige en ingenieur die als eerste beweerde dat Mercurius een 3/2 resonantie had.

De wetenschappelijke doelen van deze missie zijn het beantwoorden van de volgende vragen : Wat kunnen wij leren van Mercurius over de samenstelling van de zonne-nevel en over de vorming van het zonnestelsel? Waarom is de dichtheid van Mercurius zo hoog? Hoe is het « onbekende gezicht » van Mercurius? Is de kern van Mercurius vast of vloeibaar? Is er vandaag de dag op Mercurius tektonische activiteit?

Het tuig BepiColombo (krediet:ESA)

• Waarom bezit zo'n kleine planeet een intrinsiek magnetisch veld, terwijl Venus, Mars en de Maan er geen bezitten?
• Wat is de afkomst van dat magnetisch veld?
• Waarom onthullen de spectroscopische waarnemingen geen aanwezigheid van ijzer, terwijl dit element beschouwd wordt als het belangrijkste bestanddeel van Mercurius?
• Hoe is Mercurius geologisch geëvolueerd?
• Bevatten de kraters, die constant in de schaduw zitten van de polaire zones, zwavel of ijswater?
• Welke zijn de mechanismen van de vorming van de exosfeer?
• Met de afwezigheid van de ionosfeer, hoe interageert het magneetisch veld met de zonnewind?
• De vooruitgang van de perihelion van Mercurius wordt verklaard door de kromming van de ruimte-tijd. De nabijheid van de zon kan gebruikt worden om de algemene relativiteit met een grotere nauwkeurigheid te testen.

Om deze vragen te kunnen beantwoorden, zijn de volgende instrumenten aan boord van de Mercury Planetary Orbiter:

• Bepi Laser Altimeter BELA : BELA zal de tijd meten dat het signaal nodig heeft om van het tuig naar Mercurius te gaan en terug. Hiervoor zal een zender lichtpulsen verzenden en een collector (telescoop en ontvanger) zal deze signalen die gereflecteerd worden van het oppervlak van Mercury ontvangen. Een elektronisch apparaat zal voor de emissie en de detectie van pulsen zorgen, de tijd van de vlucht meten en alles controleren. Het instrument zal steeds naar massacentrum van de planeet wijzen. Dankzij BELA, zal men de topografie van het oppervlak van Mercurius met een nauwkeurigheid van 1 meter kennen.
  
  
• Italian Spring Accelerometer ISA : Deze versnellingsmeter zal de niet-gravitationele versnellingen van het ruimtetuig meten ; dit zal de mogelijkheid bieden om de gravitationele versnellingen te verkrijgen door het traject van het tuig te bestuderen (door de gravitationele deeltjes en de niet-gravitationele deeltjes van de snelheid, die het ruimtetuig ervaart, te scheiden).
  
  
• Spectrometers and Imagers for MPO BepiColombo Integrated Observatory System SIMBIO-SYS : Deze infra-rode spectrometers stereocameras met een hoge resolutie zullen de globale mineralogie in kaart brengen.
  
  
• Mercury Orbiter Radio science Experiment MORE : Het doel van MORE is het bepalen van het gravitatieveld, de rotatie, de grootte en de fysische staat van de kern van de planeet en informatie te verkijgen over de interne strucuur van Mercurius. Een radiosignaal zal vanuit de Aarde verzonden worden, ontvangen worden door het ruimtetuig en teruggezonden worden naar de Aarde. Men zal de tijd meten dat het signaal nodig heeft om dit traject af te leggen en het Doppler effect op de frequentie, dat te wijten is aan de relatieve snelheid van het ruimtetuig ten opzichte van de Aarde. Aangezien de zonnewind de signalen vervormt, worden twee golven van verschillende frequenties uitgezonden om zo het effect van de zonnewind op het signaal te kunnen berekenen en proberen weg te werken.
  • Dankzij deze berekeningen, kan men ten eerste het traject van het ruimtetuig herconstrueren en ten tweede onze kennis over het gravitatieveld van Mercurius bijschaven, dankzij de ISA die de niet-gravitationele versnellingen van het ruimtetuig meet.
  • De afwijkingsmetingen van het traject van het tuig boven geologische structuren of kraters op Mercurius zullen de mogelijkheid bieden, in combinatie met gegevens van de altimeter BELA om de massaonregelmatigheden op en onder het oppervlak van Mercurius te kunnen reconstitueren.
  • Bovendien kan men aan de hand van SIMBIO-SYS de bewegingen van Mercurius in de ruimte waarnemen en de libraties van Mercurius herconstrueren. De camera's zullen zich dan oriënteren ten opzichte van de sterren die hun omringen. Daarna zal het tuig boven een bijzonder steile zone vliegen en foto's nemen. De metingen die gedaan werden door MORE vanuit de Aarde zullen de mogelijkheid bieden om het tuig in de ruimte te identificeren. Men zal alle metingen in de tijd herhalen, waardoor foto's kunnen vergeleken worden met elkaar om zo met een grote nauwkheurigheid de posities van de bestudeerde zones in de ruimte op verschillende momenten te verkrijgen. De afwijkingen ten opzichte van de positie van de geobserveerde zone, wanneer we van een uniforme rotatie van Mercurius uitgaan, zullen ons zeer nauwkeurig de libraties van Mercurius leveren. Men zal dan informatie over het inwendige van Mercurius verkrijgen dankzij het experiment van Paele.
  • Men zal nog afwijkingen van het traject van de signalen, die veroorzaakt worden door de Zon, bestuderen om informatie over de algemene relativiteitsparameters te verkrijgen.
  Om het experiment MORE te visualiseren, klik hier.
  
  
• Mercury Magnetometer MERMAG : deze magnetometer zal het magnetisch veld van Mercurius meten en ervan de bron en de interactie die er bestaan tussen het magnetisch veld en de zonnewind afleiden.
• Mercury Thermal Infrared Spectrometer MERTIS-TIS : dit instrument bevat een radiometer en een thermische beeldvormende spectrometer, hij zal de temperatuur aan het oppervlak en de thermische inertie meten om de globale mineralogie in kaart te brengen.
• Mercury Gamma ray and Neutron Spectrometer MGNS : Deze gamma en neutron spectrometers zullen de elementaire samenstelling van het oppervlak en de ondergrond meten en de samenstelling van de vluchtige neerslag in de polaire zones .
• Mercury Imaging X-ray Spectrometer MIXIS : deze beeldvormende spectrometer met X stralen zal de samenstelling van het oppervlak van Mercurius bepalen en zal de hoeveelheid chemische elementen in beeld brengen.
• Probing of Hermean Exosphere by Ultraviolet Spectroscopy PHEBUS : Deze verre en extreme ultravioletmeter zal een spectrale UV kaart maken van de exosfeer van Mercurius.
• Search for Exosphere Refilling and Emitted Neutral Abundances SERENA : Deze massa- en analysespectrometers van neutrale deeltjes zullen de samensteling, de verticale structuur en de bron en de neerslagprocessen van de exosfeer bestuderen.
• Solar Intensity X-ray Spectrometer SIXS : Deze spectrometer zal de intensiteit van X stralen en zonnedeeltjes in het oog houden om zo de metingen van het instrument MIXS aan te vullen.

De Koninklijke Sterrenwacht van België is betrokken bij de instrumenten BELA, SIMBIO-SYS en MORE. De sterrenwacht interesseert zich in het bijzonder in de rotatie en de interne structuur van Mercurius.

Het Japanse ruimtetuig MMO zal de magnetosfeer van Mercurius en zijn interactie met de zonnewind bestuderen.
De instrumenten aan boord zijn de volgende:

• Mercury Magnetometer MERMAG-M/MGF : Deze magnetometers zullen het magnetisch veld van Mercurius meten.
• Mercury Plasma Particle Experiment MPPE : MPPE bevat meerdere verschillende instrumenten die de hoge en lage energierijke deeltjes van de magnetosfeer van Mercurius zullen bestuderen.
• Plasma Wave Instrument PWI : PWI is samengesteld uit meerdere instrumenten die de structuur en de dynamiek van de magnetosfeer van Meercurius zullen bestuderen..
• Mercury Sodium Atmospheric Spectral Image MSASI : Deze spectrometer zal aan de karakterisatie van de exosfeer van Mercurius werken.
• Mercury Dust Monitor MDM : MDM zal de verdeling van stof in de baan van Mercurius meten.

Om de webstek van de ESA over BepiColombo te raadplegen: klik hier.