Nach einer achtjährigen Reise mit neun Milliarden Flugkilometern durch das innere Sonnensystem wird BepiColombo, eine gemeinsame Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der Japanischen Raumfahrtagentur JAXA, Ende 2026 ihr Ziel, den Planeten Merkur, erreichen.

In Österreich sind neben dem Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) die beiden Weltraumfirmen Beyond Gravity Austria und Terma Technologies maßgeblich an der Mission beteiligt. Ein technologisch wesentlicher Aspekt dabei ist der Hitzeschutz der Raumsonde, wissenschaftlich stehen die Erforschung des Merkur-Magnetfeldes und die Untersuchung der dünnen Atmosphäre des Planeten im Mittelpunkt.

Komplexe interplanetare Reise mit Hindernissen

BepiColombo startete am 20. Oktober 2018 an Bord einer Ariane‑5-Trägerrakete vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana. Es ist Europas erste Mission zum Merkur, dem innersten, kleinsten und am wenigsten erforschten Gesteinsplaneten unseres Sonnensystems. Bisher besuchten erst zwei US-amerikanische Raumsonden den Merkur: Mariner 10 in den 70er-Jahren und MESSENGER von 2011 bis 2015. BepiColombo ist zudem die erste Mission, bei der zwei Raumsonden - der Mercury Planetary Orbiter (MPO) der ESA und der Mercury Magnetospheric Orbiter (Mio) der JAXA - auf den Weg zum Merkur gebracht wurden, um zeitgleich einander ergänzende Messungen des Planeten, seiner Wechselwirkung mit der nahen Sonne und seiner dynamischen Umgebung vorzunehmen.

Obwohl der Merkur relativ nahe an der Erde liegt (im Durchschnitt etwa 77 Millionen Kilometer), ist die Reise dorthin aufgrund der starken Gravitationskräfte der Sonne äußerst anspruchsvoll. BepiColombo benötigte aus diesem Grund einen Vorbeiflug an der Erde, zwei Vorbeiflüge an der Venus und sechs am Merkur selbst sowie ein solarelektrisches Antriebssystem, um gegen die gewaltige Anziehungskraft der Sonne in eine stabile Merkurumlaufbahn einschwenken zu können.

Derzeit sind MPO, Mio und dessen Thermalschild MOSIF noch auf dem Mercury Transfer Module gestapelt, das bis Mitte Juni 2026 für den Antrieb sorgte. Bei dem Transfermodul wurde erstmals ein Ionentriebwerk im interplanetaren Raum verwendet, dessen Betrieb sich mitunter als trickreich herausgestellt hat. Dadurch hat sich die Ankunftszeit um ein Jahr verzögert.

Am 15. Juni 2026 wurde das Ionentriebwerk planmäßig dauerhaft abgeschaltet. Ohne aktive Antriebsquelle folgt BepiColombo seither einer "ballistischen" oder freien Flugbahn. Am 3. September 2026 wird mit der Abtrennung des Transfermoduls die mehrstufige Ankunftsphase eingeleitet. 

BepiColombo auf der Zielgeraden

Nach der Abtrennung vom Transfermodul werden die verbleibenden Bremsmanöver durchgeführt, um die beiden wissenschaftlichen Satelliten ans Ziel zu bringen. Bevor die wissenschaftliche Phase der Mission im April 2027 beginnen kann, gilt es einige bedeutende und äußerst kritische Zwischenziele zu erreichen.

Unter anderem wird Mercury Magnetospheric Orbiter am 9. auf 10. Dezember 2026 von seinem Raumschiff abgekoppelt und in seine wissenschaftliche Umlaufbahn entlassen und muss zugleich erstmals selbständig den Kontakt zur Erde aufnehmen und seine Lebensfähigkeit in der äußerst heißen Umgebung des Merkurs unter Beweis stellen.

Das IWF Graz an Bord von BepiColombo

Das Grazer Weltrauminstitut der ÖAW ist an den Magnetfeldmessgeräten beteiligt. Beim Magnetometer auf dem japanischen Mercury Magnetospheric Orbiter hat das Grazer ÖAW-Institut die Federführung. Im Mittelpunkt der Untersuchungen am IWF werden das planetare Magnetfeld und dessen dynamische Wechselwirkung mit der sehr nahen Sonne stehen. "Während uns MESSENGER wertvolle Daten der Nordhalbkugel geliefert hat, bleibt die magnetische Struktur des gesamten Merkur ein großes Rätsel. Vor allem die Frage, ob sein Inneres flüssig ist, stellt die Planetenforschung vor ein echtes Paradoxon: Bei dieser geringen Größe müsste der Kern längst erstarrt sein", so ÖAW-Forscher Daniel Schmid, der die wissenschaftliche Leitung für das japanische Magnetfeldmessgerät innehat. "Mit BepiColombo wollen wir nun erstmals entschlüsseln, wie ein so kleiner Planet den Dynamoprozess für ein globales Magnetfeld bis heute aufrechterhalten kann."

Ein weiteres Instrument, das unter der Führung der Grazer Weltraumforscher:innen entwickelt und gebaut wurde, ist die Ionenkamera PICAM. Mit diesem Massenspektrometer wird untersucht, wie Neutralteilchen aus der Merkuroberfläche herausgeschlagen, ionisiert und in die Umgebung des Planeten befördert werden. "Zum ersten Mal kann direkt der Einfluss der Sonne auf die dünne Atmosphäre des Planeten untersucht werden", erläutert Ali Varsani, der für PICAM verantwortliche ÖAW-Wissenschaftler.

Weltraumfirmen leisten wichtige Beiträge

Beyond Gravity Austria, Österreichs größtes Weltraumtechnikunternehmen, ist mit dem Lenksystem der elektrischen Triebwerke, der Steuerungselektronik für die Solarpaneele und der Thermalisolation an BepiColombo beteiligt. Das von Beyond Gravity Austria entwickelte und gebaute BepiColombo-Lenksystem sorgt für den richtigen Weg zum Merkur. Es besteht aus vier hochpräzisen Positioniermechanismen für die elektrischen Satellitentriebwerke und einer zentralen elektronischen Steuereinheit. Für die Ausrichtung der Solarpaneele lieferte das Unternehmen die Motorsteuerung. Weltraumtechnik "made in Austria" sorgt auch für den Hitzeschutz der Merkursonde. Die in Berndorf hergestellte Thermalisolation schützt die Sonde vor den extremen Temperaturen im All. "Merkur ist der sonnennächste Planet, daher muss die Sonde extreme Hitze von über 450 Grad Celsius aushalten“, erläutert Wolfgang Pawlinetz, einer der beiden Geschäftsführer der Beyond Gravity Austria. Die weißfärbige Thermalisolation besteht außen aus Hochtemperaturisolation aus Keramikfasern und dient gleichzeitig als Schutz gegen Mikrometeoriten. Im Bereich Thermalisolation ist Beyond Gravity Austria europaweit gefragt, zahlreiche europäische Satelliten werden mit Thermalisolation aus Österreich vor extremer Hitze und Kälte im All geschützt.

Auch Terma Technologies fiebert der kommenden Missionsphase entgegen. Die österreichische Gesellschaft der Terma Group war an den Tests von BepiColombo maßgeblich beteiligt. Dazu gehörten die Lieferung der Testanlagen für die Instrumente, die Stromversorgung, Telemetrie und Navigation. Diese Lösungen ermöglichten die Verifizierung und das zuverlässige Zusammenspiel aller Subsysteme der Raumsonde. „BepiColombo zeigt, wie Zuverlässigkeit über den gesamten Lebenszyklus einer Mission hinweg entsteht – von der Entwicklung der Flughardware und Tests bis hin zur Steuerung der Satelliten und zum operativen Betrieb. Wir sind stolz darauf, die ESA und ihre Partner auf dem Weg zum Merkur zu unterstützen“, sagt Mats Warstedt, Senior Vice President Space bei Terma. 

Neben den Testsystemen hat Terma eine 14-kW-Einheit zur Stromaufbereitung und -verteilung entwickelt und gefertigt. Sie steuert die von den Solarmodulen erzeugte Energie und versorgte während der gesamten Reise zum Merkur sowohl das elektrische Antriebssystem der Raumsonde als auch MPO mit Strom. Mit Beiträgen in den Bereichen Missionskontrolle, Flugüberwachung, Systemwartung, Simulationen, Flugdynamik und Raumfahrzeugbetrieb schuf das Unternehmen wichtige Voraussetzungen für das erfolgreiche Einschwenken in die Merkurumlaufbahn.

Why space research matters – BepiColombo

Wenn BepiColombo Ende 2026 beim Merkur ankommt, werden die Hightech-Instrumente an Bord trotz der extremen Hitze an der Außenhülle der Satelliten mindestens zwei Jahre lang hochgenaue Daten über den kleinsten und am wenigsten erforschten Gesteinsplaneten sammeln. "Mit BepiColombo ist Österreich auf dem Weg ins Zentrum unseres Sonnensystems. Im April 2027 beginnt die wissenschaftliche Erkundung des innersten Planeten, der einer zehnfach höheren Sonnenintensität als die Erde ausgesetzt ist. Aus diesem Grund müssen auch unsere Messinstrumente enormen Belastungen standhalten", so IWF-Direktorin Christiane Helling.

Merkur ist der einzige Planet im Sonnensystem, der wie die Erde ein eigenes - aber etwa 150-mal schwächeres - Magnetfeld besitzt. Mit BepiColombo kann dieses Magnetfeld und seine Beeinflussung durch den Sonnenwind auf völlig neue Weise untersucht werden. Erstmals werden zwei Raumsonden das Magnetfeld gleichzeitig präzise vermessen, um den inneren Aufbau des Merkur zu erforschen und Unterschiede und Gemeinsamkeiten mit dem Erdkern zu untersuchen. Dadurch wird auch die innere Struktur unseres Heimatplaneten besser verstanden.