As espaçonaves Solar Orbiter e BepiColombo da ESA fizeram um sobrevoo histórico por Vênus no início desta semana, passando pelo planeta com 33 horas de diferença entre si e capturando imagens e dados únicos durante o encontro.

A espaçonave ESA / NASA Solar Orbiter passou por Vênus em 9 de agosto a uma distância de 7.995 km, enquanto a missão ESA / JAXA BepiColombo passou rapidamente a apenas 552 km da superfície do planeta em 10 de agosto. Os voos eram necessários para dar à espaçonave uma ajuda da gravidade para ajudá-los a alcançar seus próximos destinos. BepiColombo fará o primeiro de seis sobrevôos em Mercúrio durante a noite de 1 a 2 de outubro, antes de entrar em órbita em 2025. A Solar Orbiter fará um sobrevôo próximo à Terra em 27 de novembro, antes que outros estilingues de Vênus inclinem sua inclinação para obter as primeiras vistas dos pólos solares.

Os voos de Venus exigiram um trabalho de navegação espacial profundo extremamente preciso, garantindo que a espaçonave estivesse nas trajetórias de aproximação corretas com precisão de apenas alguns quilômetros a uma distância de 187,7 milhões de km da Terra.

Sentindo o calor

Como esperado durante o sobrevôo de BepiColombo, os módulos da espaçonave sentiram um rápido aumento de calor à medida que passavam do lado noturno para o diurno do planeta. O JAXA Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), situado dentro do protetor solar, registrou um aumento de 110 graus Celsius em um de seus oito painéis solares, de -100ºC a + 10ºC. Dentro da própria espaçonave, apenas um aumento de 2-3 graus foi observado, demonstrando a eficácia do isolamento.

No Módulo de Transferência de Mercúrio Europeu, um aumento de temperatura de 50 graus foi observado no radiador da espaçonave, enquanto o Mercury Planetary Orbiter (MPO) registrou uma mudança de cerca de 20 graus.

Puxador de gravidade

Ambos Solar Orbiter e BepiColombo também sentiram a imensa atração gravitacional do planeta no momento angular de suas rodas de reação, que são usados ​​para manter a atitude da nave espacial, mantendo-o apontando no curso.

O acelerômetro italiano de mola (ISA) a bordo do BepiColombo MPO registrou as acelerações medidas pela espaçonave com grande sensibilidade. A equipe do ISA então traduziu os dados de aceleração em frequência para torná-los audíveis ao ouvido humano. O som resultante é rico em efeitos interessantes devido à ação da gravidade do planeta na estrutura da espaçonave, a resposta da espaçonave às rápidas mudanças de temperatura, e as rodas de reação que estão trabalhando duro para compensar esses efeitos.

O acelerômetro também sentiu os efeitos das marés agindo na espaçonave enquanto ela voava a diferentes distâncias além de Vênus. A diferença muito pequena na atração gravitacional entre o centro de massa de BepiColombo e ISA em relação a Vênus pode ser detectada, a primeira vez que um acelerômetro registrou esse efeito em outro planeta. A equipe está analisando esses dados preciosos e usará a medição como referência para fazer o ajuste fino do instrumento antes da fase científica de Mercúrio.

Ciência multiponto

Muitos dos instrumentos científicos estavam ligados durante os voos, usando a oportunidade de coletar dados sobre o magnético venusiano, plasma e partículas ao redor da espaçonave. Além disso, o aspecto único do sobrevoo duplo é que os dois conjuntos de dados podem ser comparados a partir de locais que normalmente não são amostrados por um orbitador planetário.

As equipes do magnetômetro de ambas as espaçonaves relatam que viram os efeitos do sobrevôo em seus dados, permitindo um raro vislumbre da interação do vento solar com a atmosfera planetária.

A equipe do magnetômetro BepiColombo MPO criou uma sonificação simples da variabilidade do campo magnético total conforme eles voavam para além de Vênus. O áudio captura ruídos de baixa frequência semelhantes aos do vento causados ​​pelo vento solar e sua interação com Vênus. A transição repentina da espaçonave para o vento solar muito calmo no choque de proa (o local onde a magnetosfera do planeta encontra o vento solar) é claramente registrada.

The Solar Orbiter magnetometer team also describes the magnetic field increasing in magnitude due to the compression of the field as they traveled past the flanks of the planet, and then a sharp drop as they crossed the bow shock back into the solar wind again.

And while Solar Orbiter crossed through the tail of the magnetosphere and out of the bow shock into the solar wind, BepiColombo was 'upstream, " so the teams will know the input magnetic field conditions throughout the encounter to see how Venus has affected the solar wind downstream. It will take many weeks to make a detailed analysis of the two datasets.

Sensors on both BepiColombo MPO and MMO were also monitoring for ions circulating in the magnetosphere and in the close vicinity of Venus. Particles follow electromagnetic fields, and are also strongly related to processes in the ionosphere and atmosphere. Por exemplo, the SERENA/PICAM ion particle detector on MPO clearly measured a peak in hydrogen ion density during the closest approach. SERENA is the Search for Exospheric Refilling and Emitted Natural Abundances instrument suite and PICAM is the Planetary Ion Camera.

With the close encounter, MPO's MErcury Radiometer and Thermal infrared Imaging Spectrometer (MERTIS) could capture spectra of the Venus atmosphere while the planet completely filled its field of view. Such high resolution spectra of Venus have not been obtained since the Venera 15 mission in the early 1980s. A first look at the MERTIS data shows the expected band of carbon dioxide and hints of more spectral features. The detailed analysis revealing the thermal structure in the atmosphere and potentially sulfur dioxide abundance will take many weeks. Apart from the scientific value of this data, it will also help to verify the instrument calibration in preparation for the first thermal infrared observations of Mercury by a spacecraft.

Venus photobomb

It was not possible to take high-resolution imagery of Venus with the science cameras onboard either mission, but both could use other instruments to capture black-and-white imagery.

Solar Orbiter's SoloHI imager observed the nightside of Venus in the days before closest approach. SoloHI usually takes images of the solar wind—the stream of charged particles constantly released from the sun—by capturing the light scattered by electrons in the wind. In the days leading up to the Venus flyby, the telescope caught the dramatic glare of the planet's dayside. The footage shows Venus moving across the field of view from the left, while the sun is off camera to the upper right. The planet's nightside, the part hidden from the sun, appears as a dark semicircle surrounded by a bright crescent of light.

BepiColombo's three monitoring cameras captured a series of black-and-white snapshots, starting from the approach over the nightside, through closest approach and in the days after as the planet faded from view.

Where to next?

Solar Orbiter and BepiColombo both have one more flyby this year.

During the night of 1-2 October BepiColombo will see its destination for the first time, making its first of six flybys of Mercury at a distance of just 200 km distance. The two planetary orbiters will be delivered into Mercury orbit in late 2025, tasked with studying all aspects of this mysterious inner planet from its core to surface processes, magnetic field, and exosphere, to better understand the origin and evolution of a planet close to its parent star.

On 27 November, Solar Orbiter will make a final flyby of Earth at 460 km, kicking off the start of its main mission. It will continue to make regular flybys of Venus to progressively increase its orbit inclination to best observe the sun's uncharted polar regions, which is key to understanding the sun's 11 year activity cycle.