LONDON (IT BOLTWISE) – BepiColombo befindet sich im Endspurt zur Merkur-Einfahrt: ESA hat am Donnerstag das Mercury Transfer Module abgetrennt, nachdem die Ionentriebwerke seit dem Ausstieg nicht mehr benötigt wurden. Der Trennvorgang läuft in einer besonders rauen Umgebung nahe der Sonne ab und setzt auf vordefinierte Kommandos sowie mechanische Federn. Aus der Telemetrie gibt es frühe Bestätigung, dass die Solararrays Strom liefern und die Batterien wieder nachladen. Bis zur geplanten Orbitaufnahme um Merkur am 21. November müssen noch weitere Schritte des Ankunftsprogramms folgen.
BepiColombo trennt Transfer-Modul: Weg frei zur Merkur-Orbit-Einfahrt (Foto: IT BOLTWISE)
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Der wichtigste Arbeitsschritt der gesamten BepiColombo-Mission ist aus Sicht des Missionsbetriebs zugleich ein eher unspektakulär wirkender Moment: Am Donnerstag wurde das Mercury Transfer Module (MTM) abgetrennt. Für außenstehende Betrachter ist das „nur“ eine Trennung in der Raumfahrttechnik, für das System als Ganzes aber eine Umstellung auf neue Verantwortlichkeiten. Das MTM liefert während der achtjährigen Reise Leistung und Schub, verschwindet jetzt jedoch als dead mass, weil die Raumsonde für die verbleibende Phase ohne die bisherigen Bahnkorrekturen auskommen muss. Damit rückt die Merkur-Annäherung von einer langem Flugphase in die präzise Phase der Orbit-Inszenierung.
Technisch berührt der Vorgang zwei kritische Themenfelder: Energieversorgung und Lagekontrolle. Laut ESA-Kommentaren wird das Transfer-Modul mit einem zuvor programmierten Ablauf von der restlichen „Sonde“ getrennt; vier Federn schieben die beiden Sektionen auseinander, und die Telemetrie zeigt anschließend, dass der europäische Orbiter seine Solararrays wieder zur Sonne ausrichtet und Strom produziert. Elsa Montagnon, die als Raumfahrzeug-Betriebsverantwortliche bei der ESA genannt wird, ordnete das in den frühen Rückmeldungen so ein: „We have confirmation that the power margins on the spacecraft are positive, that the solar arrays are recharging the batteries that were discharged during the separation. This is all excellent news.“ Genau dieser Punkt ist entscheidend, weil die Raumsonde nach der Trennung gleichzeitig Leistung bereitstellen, ausgerichtet bleiben und die thermische Stabilität in der neuen Konfiguration sichern muss.
Dass die Abtrennung überhaupt so spät und so nah am Ziel erfolgt, hängt mit der Bahnarchitektur zusammen, die BepiColombo über Jahre aufgebaut hat. Die Mission startete 2018 und spiralförmte sich mit Hilfe von Plasma-Antrieb und einer Serie von Vorbeiflügen an Erde, Venus und Merkur näher an die Sonne heran. Insgesamt waren neun planetare Flybys (Gravity Assists) nötig, um die relativ hohen Anforderungen an die Bahnenergie, also das notwendige delta-v, so zu verteilen, dass am Ende überhaupt die Chance entsteht, Merkur in einen Orbit einzufangen. Die Logik dahinter ist aus interplanetaren Missionen bekannt, wirkt bei Merkur aber besonders zäh: Für BepiColombo „rechnet“ die Mission die zusätzliche Distanz und Energieaufnahme gegen eine direkte Anflugstrategie – und entscheidet sich deshalb für den langen, aber berechenbaren Weg.
Die Trennung findet zudem unter extremen Bedingungen statt: 39 Millionen Meilen (63 Millionen Kilometer) von der Sonne entfernt, also deutlich innerhalb der Entfernung, die man von der Erde kennt. ESA beschreibt das als Umgebung, in der ein kontrollierter Disassemblierungsprozess in dieser Form zuvor nicht versucht worden sei. Ignacio Tanco, der als Leiter der Mission Operations für den inneren Sonnensystembereich bei der ESA genannt wird, fasst die Herausforderung als Risiko ein: „equivalent to launching a new spacecraft“ mit „considerable risk“ für Fehler. Für das Gesamtverhalten bedeutet das: Sobald das MTM abfällt, müssen die verbleibenden Komponenten die Stromerzeugung, den Schubersatz beziehungsweise die letzten Bahn-Feinmanöver durch neue Verantwortliche im System sowie das Pointing und das thermische Management alleine tragen. Tanco weist außerdem darauf hin, dass die Wirksamkeit der neuen Sensorik und Mechanismen zur Lageregelung erst nach der Trennung wirklich sichtbar wird.
Bemerkenswert ist auch, dass BepiColombo als „Stack“ aus drei Raumfahrzeugen konstruiert ist: neben dem europäischen Mercury Planetary Orbiter auch der japanische Mercury Magnetospheric Orbiter (Mio) sowie eben das Transfer-Modul. Die Abtrennung lässt beide Orbiters zunächst weiterhin gemeinsam fliegen; erst im Dezember lösen sie sich voneinander, kurz nachdem sie den Anfangsorbit um Merkur erreicht haben. Während die Orbiter jeweils eigene Instrumente für die Beobachtung mitbringen, gilt das Transfer-Modul danach als Nutzlast ohne weitere Funktion. In der Missionslogik ist das ein sinnvoller Schnitt, weil bestimmte Kameras und Messinstrumente während der Transitphase vom MTM verdeckt waren und erst nach der Freigabe „first light“ liefern können.
Der Markt- und Technologiebezug wird hier besonders deutlich, weil BepiColombo mehrere „Erstmaligkeiten“ zusammenführt: Antriebstechnisch startete die Mission mit dem leistungsfähigsten elektrischen Antriebssystem, das laut Quelle jemals für tiefe Raumfahrt eingesetzt wurde, mit vier gegitterten Ionentriebwerken. Operativ musste man außerdem auf den Leistungsverlust der Ionentriebwerke im Jahr 2024 reagieren und die Reisezeit um ein Jahr verlängern. Wenn jetzt die Ziele der Endphase anstehen, geht es weniger um einen einzelnen Meilenstein als um die saubere Sequenz bis zur geplanten Orbitmanöver-Phase am 21. November. Santa Martinez, als Missionsmanager für BepiColombo bei der ESA genannt, macht genau diese Kombination aus Anspruch und Besonderheit klar: „for the first time in space exploration, we are bringing two spacecraft to the vicinity of the planet, and we are going to put them in orbit“ – und genau das soll nach ihrer Darstellung neue, bis dahin fehlende Sichtweisen auf Merkur ermöglichen.
Inhaltlich ist die Mission auch deshalb relevant, weil Merkur als „Mikrolabor“ für planetare Physik taugt: Die Welt wirkt auf den ersten Blick wie der Mond, doch die Umgebung nahe der Sonne zwingt zu anderen Wechselwirkungen mit Sonnenwind, Magnetfeld und Teilchenumgebung. Die japanische Seite steuert dabei mit Mio einen eigenen Blickwinkel bei: höherer Orbit, Sensoren für magnetische Felder, Plasma und Staub. Der europäische Orbiter bleibt näher und konzentriert sich stärker auf die Oberfläche. Geraint Jones, Projektwissenschaftler bei der ESA genannt, beschreibt die wissenschaftliche Leitidee so: „It makes an enormous difference in understanding the effects that the solar wind has on planets like Mercury… so… we want to learn about the origins of this planet“. Wenn die Routinebeobachtungen im kommenden April beginnen sollen, dann hängt viel davon ab, dass die bereits bestätigten Energiemarche und die Lagekontrolle nach der Abtrennung stabil bleiben.
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