Mission »BepiColombo«: Instrument MERTIS fliegt zum Merkur

22. Oktober 2018

© Fraunhofer IOF

Infrarotspektrometer »MERTIS«. Auf der sieben Jahre andauernden Mission »BepiColombo« sollen Geheimnisse des sonnennächsten Planeten Merkur gelüftet werden.

Am Morgen des 20. Oktober 2018 ist die europäisch-japanische Raumsonde „BepiColombo“ vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana Richtung Merkur gestartet. Die für sieben Jahre andauernde Mission soll die Geheimnisse des sonnennächsten Planeten Merkur lüften. An Bord ist ein vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF entwickeltes thermisches Infrarot-Spektrometer zur Analyse der Merkur-Oberfläche. Im Dezember 2025 wird die Raumsonde die Merkur-Ziellaufbahn erreichen und dann - so hoffen die Forscher - Aufschluss darüber geben, wie unser Sonnensystem entstanden und geformt ist.

Am Samstagmorgen mitteleuropäischer Zeit ist die Weltraumsonde „BepiColombo“ zum kleinsten und unbekanntesten Planeten unseres Sonnensystems gestartet. Nach Angaben der Europäischen Weltraumbehörde ESA handelt es sich dabei um die anspruchsvollste interplanetare Mission in ihrer Geschichte. Die Vorbereitungen der rund 1,3 Milliarden Euro teuren Mission haben fast 20 Jahre gebraucht. Grund dafür sind unter anderem die unwirtlichen Bedingungen in der Nähe des Merkurs: Um das Überleben der Sonde in dieser nach den Worten der ESA »höllischen Umgebung« zu ermöglichen, musste eine Reihe neuer Technologien entwickelt werden. ESA-Forscher erhoffen sich von der Mission Auskunft über die Entstehung unseres Sonnensystems. Dafür habe der Merkur, der so nah an der Sonne liegt, eine besondere Bedeutung.

An Bord des Satelliten befinden sich insgesamt elf Kameras und Instrumente, bei vier davon sind deutsche Forschungseinrichtungen beteiligt. So wird etwa für die Charakterisierung der Minerale und Elemente auf der Merkur-Oberfläche ein Infrarotspektrometer namens »MERTIS« eingesetzt. MERTIS (Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer) ist ein Verbundprojekt des Instituts für Planetologie (IfP) der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster und von zwei Instituten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof sowie einiger Industriepartner, darunter der OHB System AG.

Am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF (Jena) wurde für MERTIS eine reflektive Infrarotoptik gefertigt. Eine besondere Herausforderung bei der Entwicklung stellten die enormen Temperaturunterschiede der Merkuroberfläche dar, die von minus 170 bis plus 430 Grad Celsius reichen. Dafür wurde die Optik aus mit Gold beschichteten sphärischen und asphärischen Metallspiegeln und einem sphärischen Gitter gebaut, die ein Höchstmaß an Stabilität und Formgenauigkeit aufweisen und den Belastungen beim Raketenstart und im Dauerbetrieb unter Weltraumbedingungen standhalten müssen.

Spiegel und Gitter wurden am Fraunhofer IOF auf Spezialmaschinen durch Ultrapräzisionsdrehen mit Diamantwerkzeugen gefertigt und anschließend entsprechend der Designvorgabe zur Baugruppe montiert. Die Spiegelbaugruppe erfüllt höchste Anforderungen hinsichtlich Formgenauigkeit und Rauheit der Spiegelflächen und ist hinsichtlich minimaler Deformationen, die durch dynamische und thermische Belastungen sowie Gravitation auftreten, optimiert. Das Fraunhofer IOF verfügt über langjährige Expertise in der Fertigung hochpräziser Metallspiegelsysteme für Anwendungen in Astronomie, Luft- und Raumfahrt sowie Lasertechnik. Die gesamte Wertschöpfungskette vom Design, Spiegelherstellung, Beschichtung und Montage inkl. Systemoptimierung erfolgen aus einer Hand.