1–2 октября 2021 года космический аппарат «БепиКоломбо» (BepiColombo) совместной миссии ESA и JAXA совершил первый гравитационный маневр около Меркурия. Минимальное расстояние до поверхности планеты составило всего 199 км. Научные группы приборов, работающих на аппарате, представляют первые результаты первого пролета первой планеты первого октября двадцать первого года.

Хотя конечная цель миссии — именно Меркурий, в этот раз аппарат не задержался у планеты. Скорость «БепиКоломбо» пока ещё слишком высока, чтобы выйти на рабочую орбиту. Чтобы её погасить без больших затрат топлива, аппарат совершает гравитационные маневры — пролёты вблизи больших планет.

Первый маневр был сделан у Земли, два последующих — у Венеры, причем последний из них — менее двух месяцев назад, 10 августа 2021 года. А с октября этого же года «БепиКоломбо» будет «танцевать» у Меркурия, постепенно останавливаясь, чтобы выйти на рабочую орбиту вокруг планеты. Всего запланировано шесть гравитационных маневров.

Но уже в начале этого октября часть приборов «БепиКоломбо» наблюдали Меркурий и его экзосферу — очень разреженную газовую оболочку, состоящую из частиц, «убежавших» с поверхности Меркурия. Кроме этого, во время пролётов можно было исследовать ближайшие к планете области, куда аппарат уже не попадёт после выхода на рабочую орбиту.

Миссия «БепиКоломбо» включает два аппарата: европейский MPO (Mercury Planetary Orbiter, основная цель — изучение самого Меркурия) и японский Mio (ранее MMO, Mercury Magnetospheric Orbiter, нацеленный на исследования магнитосферы планеты). Во время перелета они соединены в один комплекс с помощью меркурианского перелётного модуля MTM.

Во время пролета включались 7 научных приборов (из 11) на борту MPO и 4 (из 5) на борту Mio, в том числе 3 (из 4), созданных в ИКИ РАН или с участием ИКИ РАН. Их данные ещё обрабатываются, однако о самых первых результатах уже можно рассказать.

На борту космического аппарата MPO установлен Меркурианский гамма- и нейтронный спектрометр МГНС (MGNS) — российский прибор, созданный в отделе ядерной планетологии ИКИ РАН. Во время пролета МГНС зарегистрировал потоки нейтронов и гамма-лучей, рожденные в результате взаимодействия галактических космических лучей (ГКЛ) с верхним слоем меркурианского грунта. Их параметры согласуются с данными, полученными аппаратом MESSENGER (2011–2015, NASA).

При этом есть заметные отличия с тем, что МГНС наблюдал при пролете Венеры 10 августа. Тогда «БепиКоломбо» прошел на высоте 552 км над поверхностью планеты, и МГНС мог регистрировать нейтроны и гамма-кванты, рожденные в результате взаимодействия ГКЛ с верхними слоями её атмосферы.

В состав научных приборов на борту MPO также входит французский спектрометр ультрафиолетового диапазона ФЕБУС (PHEBUS, Probing of Hermean Exosphere by Ultraviolet Spectroscopy), который оснащен сканирующей системой наведения поля зрения, созданной в отделе физики планет ИКИ РАН.

Во время пролёта Венеры в начале августа, благодаря гибкости системы наведения, ФЕБУС наблюдал различные области вокруг Венеры, в том числе водородную корону по спектрам его излучения в линии Лайман-альфа около 121 нанометра. Измеренные спектры позволили скорректировать спектральные и фотометрические калибровки прибора.

Во время гравитационного маневра у Меркурия ФЕБУС уже начал выполнять свою основную задачу — проводить спектральный анализ экзосферы планеты в ультрафиолетовом диапазоне. В спектрах, полученных во время наблюдений, ясно видны полосы водорода и кальция. Экзосфера Меркурия состоит из вещества его поверхности и солнечного ветра, а также продуктов их взаимодействия. Во время основной работы ФЕБУС будет изучать состав экзосферы и поверхности, а также различия в содержании различных веществ в зависимости от времени и точки в пространстве.

Первые измерения в меркурианской экзосфере, сделанные прибором ФЕБУС на борту «БепиКоломбо» 1-2 октября 2021 года во время первого гравитационного маневра у Меркурия. По горизонтальной оси — время от момента максимального сближения (199 км) в минутах. По вертикальной оси — условные единицы. Данные не калиброваны. Два пика соответствуют линиям кальция и водорода. Заштрихованная область — пребывание «БепиКоломбо» в тени Меркурия. Зеленая линия — расстояния от Меркурия (с) ESA/BepiColombo/PHEBUS, LATMOS/CNES, IKI/Roscosmos, DESP/JAXA

И ФЕБУС, и МГНС позволят понять, из чего состоит поверхность Меркурия, и, в частности, как распределен водяной лед в верхнем слое грунта.

Ещё один прибор на борту MPO — плазменный комплекс SERENA (Search for Exospheric Refilling and Emitted Natural Abundances), в состав которого входит спектрометр положительно заряженных ионов ПИКАМ (PICAM, Planetary Ion Camera), созданный в отделе физики космической плазмы ИКИ РАН. Прибор включался во время пролетов Венеры и Меркурия, но не проводил научных наблюдений, так как его расположение на аппарате и ориентация во время пролетов позволяла только подтвердить его работоспособность.

В состав комплекса научной аппаратуры на борту второго аппарата Mio входит камера наблюдения в лучах натрия МСАСИ (MSASI, Mercury Sodium Atmospheric Spectral Imager), также созданная с участием сотрудников отдела физики планет ИКИ РАН. Во время пролётов Венеры и Меркурия она не включалась, так как находится со стороны аппараты, которая «смотрит» в сторону от планет.

Другие результаты первого пролета Меркурия — первые изображения планеты, наблюдения магнитного поля, измерения гравитационного поля опубликованы на сайте ЕКА. Данные, полученные акселерометром ISA (Italian Spring Accelerometer) и магнетометрами на обоих аппаратах, были преобразованы в звук, чтобы все желающие могли почувствовать себя на месте «БепиКоломбо», наблюдая проносящийся мимо Меркурий.

Следующий пролет Меркурия запланирован на 23 июня 2022 года, начало штатной работы ожидается в 2025 году.

***
«БепиКоломбо»/BepiColombo — совместный проект Европейского космического агентства (ESA) и Японского аэрокосмического агентства (JAXA) при ведущей роли ESA по изучению Меркурия с орбиты его искусственного спутника.

Российские ученые принимают участие в научной программе миссии; четыре прибора в составе научной аппаратуры обоих аппаратов создаются при участии или полностью в Институте космических исследований РАН, российские исследователи выступают как руководители и со-руководители экспериментов.

Участие России в проекте «БепиКоломбо» зафиксировано в Федеральной космической программе.