Ända sedan Esa skickade upp sonden Bepicolombo hösten 2018 har den flygit runt och runt mellan jorden och solen, förbi både Venus och Merkurius flertalet gånger. Vintern 2026-2027 går den äntligen in i omloppsbana runt Merkurius. Men varför har det tagit så lång tid att komma fram? Merkurius är ändå ganska närbelägen jorden relativt resten av solsystemet. Rymdnavigation är tyvärr inte så enkelt och det är sällan rakaste vägen är billigaste vägen.
”Svårare att nå än Saturnus” går det att läsa på Esa:s hemsida för Bepicolombo. Det är enklare att åka till de yttre planeterna i solsystemet än att försöka ta sig in mot planeterna närmre solen än jorden. Bättre exempel på detta finns nog inte än Esa och Jaxa:s (Japanska rymdorganisationen) ambitiösa Merkurius-sond, Bepicolombo. (Tidigare skriven om i Populär Astronomi innan uppskjutning samt vid första Merkurius-passage.)
Vad är Bepicolombo? I kort så är det två sonder – Mercury Planetary Orbiter (”Bepi”) och Mercury Magnetospheric Orbiter (”Mio”) – monterade på ett transportfordon – Mercury Transfer Module – och ett solskydd. Den 3 september uppmärksammades den då sonderna kopplades loss från transportenheten och färdas nu själva ihop sista sträckan till Merkurius. Tillsammans ska de ägna de kommande månaderna åt att lägga sig i varsin omloppsbana runt solsystemets minsta planet, första någonsin. Sedan ska de ägna ett par år åt att studera planetens magnetfält, yta och dess inre. Framåt någon gång mellan april 2028 och slutet av 2029 förväntas uppdraget vara fullbordat.
I slutet av november kommer de två sonderna kopplas från varandra. Deras banor runt Merkurius ska sakta modifieras fram till april 2027. Då når båda sonder höjder över planeten som är mäpliga för forskning och mätningar. Detta efter en restid på sammanlagt åtta och ett halvt år! Det är jämförbart med att det tog sonden Cassini-Huygens knappt sju år att åka hela vägen från jorden till Saturnus (1997 till 2004). Saturnus är cirka 10 till 20 gånger längre bort från jorden än vad Markurius är (avstånden beror på vilken sida av solen vi är relativt varandra). Varför tog det så lång tid för Bepicolombo?
Svaret på detta ligger i att rymdnavigering går ut på att korrigera omloppsbanor och hur konstigt omloppsbanor fungerar. Något som varit känt sedan Kepler och Newtons upptäckter under 1600-talet. Senare på 1960-talet gjorde Apollo 11-astronauten Buzz Aldrin den lustiga iaktagelsen att om han försökte ”gasa på” för att hinna ifatt en annan farkost avlägsnade den sig. Om han istället saktade in sin egna farkost hann han ikapp den. Detta beror på att gasar man på en farkost i omloppsbana ökar man ej hastigheten, man ökar sin höjd vilket också innebär en lägre hastighet. Bromsar man sin farkost sänker man sin höjd men får en högre hastighet. Energin man tillför eller drar bort från sin farkost ändrar dess omloppsbanas höjd. Hastighetsförvirringen beror på att en farkost i en hög omloppsbana har en låg hastighet. Tvärtom innebär en låg omloppsbana en hög hastighet.
Tittar vi på solsystemet så ligger Merkurius på blott cirka en tredjedel så högt över solen som jorden gör. När Bepicolombo lämnade jorden hade den alltså en mycket hög energi på grund av dess relativt höga omloppsbana. Färden började med att nyttja gravitationen från jorden och sen Venus för att bromsa ned den så att den började falla till allt lägre banor runt solen. Men väl nere vid Merkurius höjd över solen hade den då allt för hög hastighet för att kunna fångas in av Merkurius gravitation! Då nyttjade sonden istället Merkurius gravitation under flertalet passager för att anpassa sin omloppsbana till Merkurius bana runt solen. Totalt har Bepicolombo gjort en jordpassage, två Venuspassager och sex stycken Merkuriuspassager innan den äntligen fick en hastighet och rutt som är kompatibel med Merkurius.
En annan skillnad mot Cassini-Huygens färd mot Saturnus är att det tar mångt mycket mindre bränsle att anpassa en farkosts hastighet till högre omloppsbanor då hastigheterna samtidigt blir allt lägre ju högre upp ovanför solen den åker. Förvirrande? Tänk så här istället. Hitta en kompis som kan stå på en balkong. Kasta en sten upp till din kompis och hen kan lätt fånga den om du siktar bra. Högst upp i kastet är stenen nästan stillastående och lätt att fånga. Gör sedan tvärtom. Låt din kompis släppa en sten från balkongen och försök fånga den innan den brakar i marken. Inte alls lika lätt. Stenens hastighet blir för hög och du riskerar att få rejält ont i händerna av smällen. Att skicka en sond ut från solen är som att kasta en sten upp till en kompis. Att skicka en sond in mot solen är som att släppa en sten från en hög höjd till en kompis där nere.
Kanske därför man säger ”it’s not rocket science” om allt annat.
Omslagsbild: Foto på Merkurius från Bepicolombos förbiflygning i juni 2022. I förgrunden syns delar av sonden. Bild: Esa/Jaza
