Zprávy o tom, že americká planetární sonda MESSENGER se po úspěšném brzdném manévru stala první umělou družicí Merkuru, jsme se mohli dozvědět snad ze všech typů sdělovacích prostředků. V noci ze 14. na 15. března provedla sonda po více než šesti a půl letech brázdění vnitřních partií Sluneční soustavy poslední kritický manévr a bezpečně zakotvila u Merkuru.
Řídící počítač sondy zažehl hlavní motor v přesně stanoveném okamžiku v 00:45 UT a po přibližně 15 minutách jeho hoření se rychlost sondy snížila o 862 metrů za sekundu. Vlivem toho již MESSENGER neobíhá samostatně okolo Slunce, ale setrvává ve sféře vlivu Merkuru, okolo nějž obíhá po značně výstředné oběžné dráze s periodou 12 hodin.
Sonda byla vyrobena v laboratoři Applied Physics Laboratory (APL) na John Hopkins University. Hlavní těleso sondy má tvar kvádru o rozměru 1,42×1,85×1,27 metru a s rozevřenou dvojicí slunečních panelů má rozpětí přibližně 6 metrů. Sonda je z boku kryta protisluneční clonou z keramické tkaniny o rozměrech přibližně 1,8×2,4 metru. Na palubě nese sedm vědeckých experimentů. Patří mezi ně dvě kamery (dlouhoohnisková a krátkoohnisková), dvojice spektroskopů v oblasti gama záření, dva spektrometry pro oblast rentgenového záření, magnetometr, laserový výškoměr, dvojice spektrometrů (ultrafialový a pro viditelné světlo) pro chemickou analýzu povrchu a také kombinovaný přístroj EPPS s dvojicí spektrometrů pro zjišťování energetických a málo energetických částic.Sonda MESSENGER je navržena pro plnění řady rozličných vědeckých cílů. Jejich stručný výčet se odráží i v samotném názvu sondy. Nejen, že je MESSENGER anglický termín pro posla, či hlasatele, ale v tomto případě jde i o zkratku víceslovného názvu (což je obzvláště pro americké kosmické mise zcela typické) MErcury Surface, Space, ENvironment, GEochemistry, and Ranging, což by se dalo volně přeložit jako Merkurův povrch, kosmické okolí, prostředí, geochemie a rozložení útvarů na povrchu. Sonda má splnit celkem šest hlavních vědeckých cílů. Mělo by dojít ke snímkování povrchu planety a následné vytvoření černobílé, barevné i trojrozměrné mapy většiny povrchu Merkuru. Ze snímků by také měla vzniknout základní geologická mapa Merkuru. Část povrchu bude také přesně proměřena laserovým výškoměrem. Další přístroje budou analyzovat magnetické pole a rozdělení typů a energií částic v Merkurově okolí, a to s ohledem na denní a roční dobu a na vzdálenost od Slunce. Pozornosti neuniknou ani zvláštní materiály v okolí severního pólu planety, které se vyznačují vysokou odrazivostí radarových paprsků a zkrátka nepřijde ani nitro planety, neboť sonda by měla proměřit přesně moment setrvačnosti planety a získat tak informace o struktuře a stavu nitra Merkuru.
Ke splnění těchto vědeckých cílů musí sonda MESSENGER zvládnout mnoho typů pozorování z různých úseků své oběžné dráhy okolo Merkuru. Setkává se při tom s některými závažnými omezeními, včetně zvládnutí všech pozorování během dvou dní na Merkuru (což odpovídá jednomu pozemskému roku) a udržení družice nasměrované tepelným štítem ke Slunci po celou tuto dobu. Pozorovací plán musí brát v úvahu také oběžnou dráhu MESSENGERu okolo Merkuru. Ta je silně eliptická a sonda na ní prolétá jen 200 kilometrů (124 mil) nad povrchem Merkuru v nejnižším bodě a více než 15 193 kilometrů (9 420 mil) v nejvyšším bodě. Rovina oběžné dráhy družice je skloněna o 82,5° vůči Merkurovu rovníku a nejnižší bod (pericentrum) oběžné dráhy se nalézá nad 60. stupněm severní šířky.
Byla upřednostněna silně eliptická oběžná dráha sondy před kruhovou, z důvodu vyzařování tepla od planety zpět ke Slunci. Ve výšce 200 kilometrů je intenzita záření zpětně odraženého od planety čtyřikrát větší, než je intenzita slunečního záření u Země. Tím, že sonda stráví pouze krátkou část své oběžné doby v blízkosti planety, je možné snáze regulovat její teplotu.
Pozorování povrchu
Dvanáctiměsíční orbitální fáze mise MESSENGERu pokrývá dva Merkurovy sluneční dny. Jeden Merkurův sluneční den od východu Slunce do dalšího východu Slunce odpovídá 176 dnům na Zemi. To znamená, že družice prolétne nad každým místem povrchu celkem pouze dvakrát, vždy po 6 měsících. Proto je čas vyhrazený ke sledování povrchu velmi drahocenný. První sluneční den bude sonda zaměřena na získání globálních mapových produktů z rozličných přístrojů a druhý se zaměří na specifické cíle vědeckého zájmu a kompletaci globální stereografické mapy.
Jak se Merkur pohybuje okolo Slunce, zůstává orientace oběžné dráhy téměř fixní, což umožňuje MESSENGERu udržovat svůj sluneční štít namířený ke Slunci. Ve výsledku Merkur rotuje pod sondou a nasvětlení povrchu se mění s ohledem na pozici dráhy sondy. Někdy se sonda pohybuje po dráze, která sleduje terminátor (rozhraní osvětlené a neosvětlené části planety). Tato trajektorie je označována „dawn – dusk“ (ranní – večerní) a je dobrá pro fotografování povrchových útvarů, jako jsou krátery, jejichž stíny jsou v té době nápadné a tedy topologie a struktura jsou dobře viditelné. Jindy sonda sleduje dráhu, která prochází přímo nad plně osvětlenou polokoulí a nad zcela neosvětlenou polokoulí planety. Ta je nazývána „noon – midnight“ (polední – půlnoční) a je vhodná pro pořizování barevných snímků na denní straně, protože je zde jen málo stínů, které by ukrývaly útvary na povrchu.
Některé přístroje, jako například výškoměr Mercury Laser Altimeter (MLA) mohou pracovat ať již na osvětlené, tak i neosvětlené straně. Ovšem jiné, jako například kamery Mercury Dual Imaging System (MDIS) potřebují sluneční světlo k tomu, aby získávaly data. Průlety nízkou částí oběžné dráhy nad severní polokoulí umožní MESSENGERu kromě ostatních cílů provést i detailní průzkum geologie a složení Merkurovy obří pánve Caloris, největšího známého povrchového útvaru na planetě.
Řízené pozorování
Rozdílným přístrojům je dána priorita v závislosti na nasměrování družice v různých částech oběžné dráhy a v závislosti na tom, která část Merkurova povrchu je v danou chvíli nasvětlena. Například výškoměr MLA „řídí“ nasměrování družice kdykoli laser může dosáhnout povrchu planety (méně než asi 1 500 kilometrů výšky), UVVS ovládá nasměrování, když žádný jiný přístroj nemůže „vidět“ planetu a MAG a EPPS se pouze „vezou“ a sbírají data bez ohledu na to, co se děje kolem, jelikož nepotřebují mířit na povrch planety. Obě kamery MIDS jsou uchyceny otočně a tak mohou sledovat povrch, nebo jiné cíle i když ostatní přístroje míří jiným směrem. Každých 24 hodin (dva oblety) se sonda natočí anténami k Zemi a po dobu 8 hodin vysílá napozorovaná data.
Některá pozorování také musí být provedena za specifických podmínek (jako například barevné snímkování povrchu, když je Slunce vysoko nad obzorem) a softwarový nástroj hledá nejlepší příležitosti pro každý z přístrojů, aby provedl svá měření, a pak analyzuje, jak který přístroj přispěl ke splnění vědeckých cílů celé mise. Je potřeba provést mnoho iterací před nalezením řešení, které by uspokojilo všechny vědecké požadavky, a to i s ohledem na omezení spojená s velikostí palubní paměti sondy a přenosové rychlosti naměřených dat na Zemi.Celý rok vědeckých pozorování mise MESSENGER je naplánován dopředu s ohledem na zajištění vědeckých cílů mise, se zohledněním omezení, spojených se zabezpečením družice, a omezením geometrie oběžné dráhy. Jelikož ke splnění vědeckých cílů je plánováno velké množství různorodých vědeckých pozorování, byl vyvinut speciální softwarový nástroj, pro provedení tohoto komplikovaného procesu. Program zajišťuje maximalizování vědecké výtěžnosti z mise a minimalizování konfliktů mezi pozorováními různými přístroji. Takový úkol je do jisté míry výzvou, protože většina přístrojů je na sondě umístěna napevno a míří stejným směrem. Ovšem rozdílné přístroje mnohdy potřebují být zamířeny do rozličných směrů v různých časech, aby mohly plnit vědecké cíle.
Přestože základní plán pro celý rok byl sestaven, příkazy k plnění plánu se posílají sondě po týdnech. Každý „balík příkazů“ obsahuje všechny instrukce, které bude sonda potřebovat během daného týdne. Jelikož každý balík dat je jiný a obsahuje mnoho desítek tisíc příkazů, inženýři z řízení mise zahajují zpracování každého balíku s třítýdenním předstihem. Tento rozpis zajišťuje, že balík bude důkladně testován a prohlédnut před jeho odesláním sondě. Pracovníci řízení mise tak pracují na několika balících současně, každý z nich je v rozdílném stádiu vývoje.
Vědecký tým také vyvinul možnost obnovení, či přestavení pozorovacího plánu krátkou datovou zprávou v případě nenadálé události, jaká se může vyskytnout během letu, například problém s přístrojem, či na Zemi, kde může dojít případně ke ztrátě spojení komunikačních antén Deep Sky Network (DSN) se sondou.
Dosavadní cesta sondy byla složitá. Po odletu od Země v srpnu 2004 využila několika gravitačních manévrů při průletech kolem planet. V srpnu 2005 to byl průlet 2 347 km nad povrchem Země, v říjnu 2006 průlet 2 990 km nad povrchem Venuše, v červnu 2007 druhý průlet okolo Venuše, tentokrát jen ve výšce 338 km a dále tři průlety nad povrchem Merkuru: v lednu a říjnu 2008 a v září 2009. Její nadcházející dvanáctiměsíční působení u Merkuru bude velice nabité a jistě i plodné. Nezbývá než jí popřát mnoho štěstí u zatím ne příliš probádané planety v sousedství žhnoucího Slunce. Jistě se k ní a jejímu pozorování ještě vrátíme.
