MESSENGER

Sonda MESSENGER [=MErcury Surface, Space ENvironment, Geochemistry and Ranging] je určena ke studiu charakteristik Merkuru a podmínek na jeho povrchu a v okolí z dráhy umělé družice planety. Zvláštní důraz je kladen na stanovení chemického složení povrchu, geologickou historii, původ magnetického pole, určení velikosti a stavu jádra, zjišťování přítomnosti zmrzlých plynů a vody v oblasti pólů, studium exosféry a magnetosféry. Předpokládaná aktivní životnost na oběžné dráze je jeden pozemský rok.

Většinu našich znalostí o Merkuru na konci dvacátého století představovaly údaje získané během letu kosmické sondy Mariner 10, která ho v letech 1974 a 1975 celkem třikrát těsně minula. Od té doby se k nejvnitřnější planetě Sluneční soustavy a zároveň nejmenšímu zástupci terestrických planet (planet podobných Zemi, kam dále patří Venuše a Mars) dalších 30 let žádný vyslanec pozemské techniky nevypravil. Průkopnický let Marineru 10 nespočíval jenom v cílovém objektu, ale do dějin se zapsal také tím, že poprvé byla při manévrech v kosmu použita gravitační asistence jiného kosmického tělesa - Venuše. Mariner 10 se přiblížil k Merkuru na minimální vzdálenost 327 km. Bohužel jeho dráha a současně zvláštní rotace Merkuru byly takové, že při všech třech průletech měl možnost fotografovat pouze stejnou hemisféru planety, která tím byla poznána jen na přibližně 45% rozlohy povrchu.

MESSENGER [=MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging], ktyrý odstartoval v srpnu 2004 si klade za cíl důkladně prozkoumat dosud nejméně poznanou planetu terestrického typu. Výzkumem Merkuru se rozšíří naše vědomosti o vývoji a podmínkách na vnitřních planetách Sluneční soustavy. Projekt MESSENGER využívá pokroku v technickém vývoji za posledních 30 let od mise Marineru 10. Sonda je konstruována z lehčích a pevnějších materiálů a využívá nově vyvinutých miniaturních prvků. Kompaktní těleso, chráněné před žhavým slunečním zářením, je vybaveno sadou sedmi vědeckých přístrojů.

Po startu bude sonda složitou trajektorií, využívající gravitačního urychlení u Země, dvakrát u Venuše a třikrát u Merkuru, navedena na oběžnou dráhu kolem Merkuru, na které by měla pracovat nejméně jeden pozemský rok.

Konstrukce

Sondu postavila a pro NASA Office of Space Science, Washington, DC (USA) provozuje Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHU-APL) Laurel, Md. (USA). Na sledování letu se stanicemi DSN [=Deep Space Network] podílí Jet Propulsion Laboratory (JPL), Pasadena, Calif. (USA).

Těleso sondy tvoří hranol o rozměrech 1.42x1.85x1.27 m. Celková hmotnost sondy obnáší 1100 kg, přičemž asi 600 kg z toho připadá na pohonné látky a pracovní plyny. Kostra hlavního tělesa je vyrobena z uhlíkových kompozitů GrCE [=Graphit-Cyanate-Ester] a sestává ze dvou svislých panelů, které nesou dvě objemné nádrže pohonných látek a z dalších dvou svislých panelů, na které je upevněna nádrž s okysličovadlem. Celek je uzavřen krycím panelem. Čtyři vertikální panely vytvářejí středový sloup, jenž je v zadní části spojen s hliníkovým adaptérem na nosnou raketu. Na jednoduchém horním krytu jsou namontovány trysky hlavního korekčního motoru LVA [=Large Velocity Adjust], trysky orientace, nádrže hélia a pomocného paliva, sledovače hvězd a baterie. Na boční stěnu obrácenou ke slunci je upevněna sluneční clona, na dvě boční stěny panely fotovoltaických článků a na stěnu odvrácenou od slunce je připojena tyč magnetometru o délce 3.6 m.

Tepelná ochrana. Teplota uvnitř tělesa se zabezpečuje pasivní tepelnou ochranou. Bok obrácený ke Slunci je chráněn proti tepelnému záření sluneční clonou tvaru poloviční válcové plochy o délce 2.5 m a průměru 2 m. Slunečník je upevněn na konstrukci z titanových slitin. Vlastní clona je vyrobena z několika vrstev umělé hmoty Kaptonu a přední a zadní vrstva je z keramické látky Nextel. Zatímco první vrstvy slunečníku mohou být zahřáty až na 370°C, chráněné těleso sondy má pracovat při pokojové teplotě 20°C. Sonda je dále vybavena radiátory a tepelnými trubicemi a oběžná dráha je optimalizována tak, aby se snížilo tepelné zatížení odraženými infračervenými a viditelnými paprsky od povrchu Merkuru. K prvkům udržování správného teplotního režimu patří dále vícevrstvá izolace, spoje s nízkou tepelnou vodivostí a topidla, která jsou nutná v určitých sekcích sondy a v určitých fázích letu.

Pohonný systém. Hlavní raketový motor LVA [=Large Velocity Adjust] na dvojsložkové kapalné pohonné látky (hydrazin a oxid dusičitý) má tah 660 N. KPL jsou skladovány ve speciálních titanových nádržích integrovaných do kostry sondy. Čtyři motorky o tahu 22 N na jednosložkové KPL (hydrazin) zajišťují řízení sondy během práce hlavního motoru. Orientace je udržována dvanácti malými motorky o tahu 4 N rovněž na jednosložkové KPL. K udržování orientace jsou rovněž využívány silové setrvačníky.

Spojový systém. Komunikační systém využívá pásma X a je vybaven dvěma vysokoziskovými, elektronicky řízenými, fázově napájenými anténami (poprvé použity při meziplanetární misi). Dále se používají dvě vějířové antény se středním ziskem a čtyři nízkoziskové antény. Fázově napájené antény s kruhovou polarizací a vějířové antény se nacházejí na přední a zadní podstavě sondy a jsou hlavním prvkem spojení se Zemí. Antény jsou pevné a jsou elektronicky směrovány v rozsahu 45° bez jakýchkoliv pohyblivých částí. V normálním případě nejméně jedna z antén směřuje k Zemi. Nízkoziskové antény, rovněž se nacházející na přední a zadní podstavě, jsou určeny pro nouzové situace. Rychlost přenosu je silně závislá na vzdálenosti sondy a mění se od 9.9 bit/s do 104 kbit/s (vysílání k Zemi), resp. od 7.8 bit/s do 500 bit/s (příjem vysílání ze Země).

Povelový systém a systém zpracování dat. Mozkem sondy je integrovaný elektronický modul IEM [=Integrated Electronics Module], zařízení malých rozměrů a hmotnosti, které kombinuje základní avioniku do jediné skříňky. Sonda disponuje dvěma IEM, které se mohou navzájem zálohovat. IEM je vybaven 25 MHz hlavním procesorem a 10 MHz nouzovým procesorem. Všechny čtyři procesory jsou typu RAD6000, vyznačující se zvýšenou odolností proti radiaci a vycházející z modelů používaných v počítačích Macintosh. Nouzové procesory monitorují podmínky na palubě a pokud je to nutné vypínají jistá zařízení a/nebo zapínají záložní systémy. Software hlavního procesoru řídí ukládání a transfer dat a slouží dále k navigaci kosmické sondy. Každý IEM obsahuje záznamník na pevné bázi SSR [=Solid-State Recorder], proudové převodníky a rozhraní mezi procesorem a palubními systémy a přístroji.
MESSENGER dostává povely ze Země a buď je provádí v reálném čase nebo je ukládá k pozdějšímu použití. Některé často požadované kritické operace (např. motorické manévry) jsou naprogramovány v paměti a časovač je spouští automaticky.
Každý ze dvou SSR je schopen uschovávat data až do 1 Gbyte. Procesor záznamníku sbírá, komprimuje a ukládá snímky a další data z přístrojů a třídí je podobným způsobem, jakým bývají data ukládána v osobních počítačích PC. Hlavní procesor vybírá data s nejvyšší prioritou a odesílá je na Zemi, případně řídící středisko může rozhodnout o vysílání v libovolném pořadí.
Jelikož úroveň signálu značně závisí na vzájemné poloze Země, Slunce a Merkuru, plánuje se přenos maximálního množství naměřených dat v obdobích, kdy bude sonda Zemi nejblíže, ve zbývajícím čase se má vysílat jen telemetrie a nejdůležitější snímky a zbytek dat bude zapisován do záznamníku.

Elektrický systém. Elektrická energie je generována dvěma jednostrannými panely fotovoltaických článků, které jsou upevněny na bočních stěnách tělesa sondy a vyčnívají mimo sluneční ochranný štít. Panely, každý o rozměrech 1.5x1.65 m, a rozpětí 6 m lze natáčet tak, aby se udržoval v žádaných hodnotách elektrický příkon a tepelné zatížení materiálu panelů, které by nemělo přesáhnout 150°C. Výkon fotovoltaických panelů během přeletové fáze činí 385 až 485 W a na oběžné dráze kolem Merkuru je asi 640 W. Panely jsou schopny vyrábět u Merkuru více než 2 kW, ale aby se zamezilo přetížení elektroniky, je příkon natáčením panelů omezován. Plocha panelu je tvořena ze 67% optickými odraznými reflektory, které chrání konstrukci panelu před přehřátím, a zbylých 33% představují vlastní sluneční články na bázi GaAs/Ge. Sluneční baterie dobíjejí NiMH akumulátory (11x2 články) o kapacitě 23 Ah umístěné ve společném obalu.

Řízení polohy a orientace. MESSENGER je dobře chráněn proti slunečnímu žáru, ale ochrana může správně působit jenom tehdy, když bude dostatečně známá orientace sondy vzhledem k Zemi, Merkuru a Slunci a slunečník bude umístěn na správnou stranu. Stanovení orientace se provádí kamerami sledovačů hvězd, digitálním slunečním čidlem a pomocí inerciální měřící jednotky IMU [=Inertial Measurement Unit], která obsahuje gyroskopy a akcelerometry. Vlastní orientace se udržuje pomocí silových setrvačníků a ve výjimečných případech malými raketovými motorky.
IMU přesně určuje natočení sondy. Skutečnou orientaci v prostoru měří soustava sledovačů hvězd na horní podstavě sondy, v jejichž paměti je kompletní mapa hvězdného pole. Desetkrát za sekundu jedna z kamer sledovače pořídí širokoúhlý snímek a polohu hvězd srovná s údaji v paměti. Takto může být vypočtena orientace sondy. Řídící systém automaticky natáčí celou sondu, případně jen panely slunečních baterií, aby bylo dosaženo optimální polohy z hlediska tepelného zatížení a produkce elektrické energie.
Šest slunečních čidel měřících nepřetržitě úhel ke Slunci představuje zálohu pro hvězdnou navigaci. Jestliže vyhodnotí, že se Slunce posunulo mimo bezpečnou zónu, může vyvolat automatický zásah na obnovení správné polohy. Pro situaci tzv. nouzového módu zaujímá sonda polohu s anténami směřujícími k Zemi a očekává přímé instrukce od řídícího střediska.

Let je řízen ze střediska MOC [=Mission Operations Center] na Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory v Laurelu, Md. (USA), kde byla sonda navržena a zkonstruována.

Celkové náklady na misi se odhadují na 427 mil. USD a zahrnují sondu, vývoj přístrojů, nosnou raketu, řízení letu a zpracování dat.

Vědecké vybavení

Vědecké vybavení tvoří pět přístrojů upevněných zvnějšku na spodním dně tělesa sondy:

• kamerový systém MDIS [=Mercury Dual Imaging System];
• spektrometr záření gama a neutronů GRNS [=Gamma-Ray and Neutron Spectrometer];
• rentgenový spektrometr XRS [=X-ray Spectrometer];
• laserový výškoměr MLA [=Mercury Laser Altimeter];
• spektrometr zjišťující chemické složení atmosféry a povrchu MASCS [=Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer].

Dále je sonda vybavena přístroji:

• spektrometr nabitých částic a plazmy EPPS [=Energetic Particle and Plasma Spectrometer] je instalován na boku a horním dně tělesa;
• magnetometr MAG [=Magnetometer] se nachází na tyči dlouhé 3.6 m.

Existujícího rádiového vybavení sondy je využíváno pro rádiové experimenty RS [=Radio Science].

Vědecký tým mise je složen ze 23 vedoucích vědeckých pracovníků ze 13 výzkumných organizací a je rozdělen do 4 základních skupin podle hlavního zaměření - geologie, geochemie, geofyzika a atmosféra a magnetosféra.

Přípravy ke startu a průběh letu

S návrhem družice Merkuru přišla Johns Hopkins University a její laboratoř aplikované fyziky (JHU-APL), kde se po schválení projektu rozběhly práce na konstrukci systémů sondy a některých vědeckých přístrojů. Vzlet do vesmíru byl naplánován na 2004-05-11.

Montáž družice Merkuru byla zahájena začátkem roku 2003. Tehdy byla do John Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHU-APL) dopravena integrovaná konstrukce s pohonným systémem od firmy Aerojet. Hlavní událostí v létě 2003 byla instalace rámu ochranné sluneční clony a palubního počítače. Mimo to pokračovaly zkoušky pohonu. Koncem léta byla namontována většina vědeckých přístrojů. Podzim byl věnován testům sondy a instalovaných komponent. Koncem října byl namontován modul elektroniky a tím byl MESSENGER prakticky oživen. Jako poslední velký díl byly připojeny panely slunečních baterií.

Po integraci hlavních komponent v dílnách JHU-APL, byla sonda v prosinci 2003 převezena do střediska NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) ve 30 km vzdáleném Greenbeltu, kde se podrobila zkouškám působení kosmického prostředí. Od poloviny prosince sonda prošla postupně testy na vibračním stole, kde se především simulovaly otřesy a rázy během vzletu nosné rakety. Dalších deset týdnů se sonda vyvažovala a seřizovala, pak byla umístěna před obří reproduktory, které napodobují hlukové vibrace při startu. Následně byla uzavřena ve vakuové komoře, v níž lze napodobit nejenom kosmické vakuum ale i extrémní horko a chlad, kterým může být MESSENGER během letu vystaven.

Po pěti týdnech zkoušek opustila začátkem března 2004 plánovaná družice Merkuru vakuovou komoru, kde naposled absolvovala zkoušky tepelné odolnosti. Technici "opékali" sluneční štít při teplotě kolem 350°C. Sonda testy přečkala bez problémů a dokázala, že je schopna se vydat na cestu do kosmu. Poté byla umístěna v tzv. "Velkém stanu" což je provizorní čistá místnost vedle barokomory. Technici pomocí žebříků prováděli inspekci klíčových komponent a kontrolovali, zda zůstalo vše na svém místě během testů a manipulací se sondou.

Nedlouho poté sonda, naložená do speciálního klimatizovaného vozidla, zamířila na Floridu. Na Cape Canaveral dorazila 2004-03-10. Na kosmodromu se jí dál věnoval tým techniků výrobce a připravoval ji ke květnovému startu. Druhá skupina techniků byla v řídícím střediska MESSENGER Mission Operations Center v JHU-APL určena k dálkovým zkouškám klíčových systémů.

Po příjezdu na Mys byla meziplanetární stanice vyložena v dílnách Astrotech Space Operations a přemístěna do "čisté" místnosti. První zkouškou bylo zjišťování, v jakém stavu přečkala sonda transport. Následovaly zkoušky elektrického subsystému, komunikačních linek a řídícího systému.

2004-03-25 neočekávaně NASA rozhodla o odkladu startu MESSENGERu. Původní možnost vzletu začátkem května tohoto roku neměla být využita a na cestu do kosmu se měla sonda vydat nejdříve 2004-07-30, přičemž startovní okno se otevíralo až do 2004-08-13. Důvodů odkladů bylo údajně několik, jako hlavní se uváděla nutnost získat dodatečný čas na prověření bezpečnostního softwaru. Tento software umožňuje interní testování stavu systémů sondy a v případě potřeby přepíná na záložní okruhy. Odkladem se mělo získat více času na montáž a zkoušky sondy.

Začátkem dubna se sonda k Merkuru stále nacházela v prostorách Astrotech Space Operations na Cape Canaveral. Pokračovaly zkoušky rádiového spojení ve směru na sondu (uplink) a opačně (downlink) prostřednictvím interface KSC/JPL sítě DSN (MIL-71). Ověřovaly se rovněž autonomní funkce, které mají zajistit správnou činnost systému mimo rádiový kontakt se Zemí. Technici instalovali tepelné izolace. 2004-04-13 byla sonda převezena z montážní "nebezpečné" dílny, kde byla umístěna od příjezdu na Mys do přilehlé "bezpečné" haly. Do nebezpečných prostorů se měla vrátit až po dokončení zkoušek kvůli naplnění nádrží pohonnými látkami, vyvážení a připojení na horní stupeň nosné rakety.

Zkoušky rádiového spojení v obou směrech přes Kennedy Space Center/Jet Propulsion Laboratory a Deep Space Network (MIL-71) byly úspěšně dokončeny začátkem května 2004. V květnu intenzívně pokračovaly testy autonomního chování sondy v obdobích mimo rádiový kontakt se Zemí a podle plánu pokračovala instalace fólií tepelné ochrany.

Ověřování autonomního řízení sondy skončilo v červnu 2004. Tento měsíc neustále pokračovalo izolování tělesa sondy pomocí ochranných fólií. Dovnitř sondy byly instalovány letové NiMH akumulátorové baterie. Na palubě byly již jednou krátce v březnu, ale po posunu startu byly opět vyjmuty a zkoušky se prováděly s náhradními zdroji.

Na těleso sondy byly ve dnech 2004-06-24 a 2004-06-25 instalovány panely fotovoltaických článků a o několik dní později se vyzkoušelo jejich rozložení.

2004-07-15 byl upřesněn termín startu. Bylo rozhodnuto nevyužít první možnosti vzletu 2004-07-30, ale start uskutečnit až 2004-08-02. Původní termín byl sice stále dosažitelný, ale kvůli možným nepředvídatelným komplikacím se do rozvrhu vložila zhruba třídenní časová rezerva.

Sonda k Merkuru MESSENGER byla 2004-07-12 pevně připevněna k urychlovacímu stupni s motorem na TPL. Zkompletovaná sestava byla 2004-07-21 krátce po půlnoci místního času převezena ze střediska Astrotech Space Operations ve městě Titusville na Floridě. Po čtyřech hodinách jízdy na automobilovém transportéru uvnitř ochranného krytu dorazila na rampu 17-B na Mysu Canaveral. V 06:20 místního času (10:20 UT) byla sonda upevněna na nosnou raketu. Zde se 2004-07-24 podrobila integračním testům s nosičem.

Stavba nosné rakety Delta II na rampě 17-B započala již 2004-06-30 vztyčením prvního stupně na vypouštěcí stůl. Ke stupni bylo do 2004-07-06 připojeno devět bočních urychlovacích stupňů na TPL, které se přepravovaly a montovaly po trojicích. Druhý stupeň byl umístěn na vrcholek prvního stupně 2004-07-08.
První zkouška elektrického propojení proběhla 2004-07-12. O dva dny později se konaly testy řídícího systému prvního a druhého stupně. 2004-07-15 došlo na odzkoušení elektrických a mechanických komponent během simulovaného vzletu. 2004-07-16 proběhla zkouška těsnosti nádrží prvního stupně, do nichž byl načerpán kapalný kyslík. Zároveň si takto personál ověřil procedury podobné přípravě na ostrý start. 2004-07-19 byl palivový systém prvního stupně definitivně ověřen naplněním nádrží raketovým palivem RP-1, což je vysoce čistý kerosin.

Přípravy na start koncem července probíhaly hladce a nic nenasvědčovalo tomu, že by se neměl ve stanoveném termínu uskutečnit.
Countdown k prvnímu termínu, kterým byl 2004-08-02 v 06:16:11 UT (02:16:11 místního času EDT) se ve stanovenou dobu rozběhl. Starosti technikům kosmodromu ale dělala tropická bouře, první tohoto roku, která se začala utvářet nad Atlantickým oceánem a mířila k pobřeží USA. Tropická bouře, z níž se po příchodu nad pevninu obvykle vyvíjejí hurikány, dostala jméno Alex. Zatím se projevovala jen zvýšenou oblačností a prudším větrem. Nosná raketa byla těsně před půlnocí místního času naplněna pohonnými látkami a probíhaly standardní předstartovní operace. Příroda však neměla pochopení pro kosmický výzkum a počasí se nehodlalo zlepšit. Konečný verdikt meteorologů zněl: "Dnes se nepoletí". Odpočet se zastavil ve 02:09 EDT, tj. přibližně sedm minut před plánovaným zážehem motorů. Bezprostředně poté bylo rozhodnuto, pokusit se o vzlet hned příštího dne. Startovní okno trvající pouhých 12 s bylo k dispozici i další dny až do 2004-08-14.

Tropická bouře Alex se nakonec 2004-08-03 umoudřila. Těsně před tím, než dorazila k východnímu pobřeží USA, změnila směr a nad oceánem pokračovala severovýchodně. Countdown již probíhal bez zdržení a v 06:15:56 UT se nosná raketa Delta 7925H (Delta II Heavy) odlepila od startovního stolu. Další okamžiky letu jenom v heslech (Číselné údaje jsou uváděny podle plánu pro start, který se měl uskutečnit 2004-08-02 Skutečnost se lišila pouze nepatrně):

• T+01:21 min - oddělení prvních 3 kusů urychlovacích stupňů ve výšce 25.1 km
• T+01:22 min - oddělení druhých 3 kusů urychlovacích stupňů ve výšce 25.6 km
• T+02:40 min - oddělení posledních 3 kusů urychlovacích stupňů ve výšce 67.1 km
• T+04:24 min - konec práce motoru prvního stupně ve výšce 114.7 km při rychlosti 6.14 km/s
• T+04:37 min - zážeh motoru druhého stupně ve výšce 121 km
• T+04:41 min - odhození aerodynamického krytu ve výšce 122.9 km
• T+08:49 min - vypojení motoru druhého stupně ve výšce 169.2 km při rychlosti 7.40 km/s, navedení na vyčkávací dráhu v průměrné výšce 166.7 km a sklonu 32.44°
• T+46:01 min - restart motoru druhého stupně
• T+48:52 min - vypojení motoru druhého stupně, oběžná dráha o výšce 156 až 7661 km, sklon 32.49°
• T+49:35 min - oddělení druhého stupně
• T+50:14 min - zážeh urychlovacího (třetího) stupně ve výšce 195.2 km při rychlosti 8.69 km/s
• T+51:99 min - dohoření motoru urychlovacího stupně ve výšce 260.3 km při rychlosti 11.30 km/s
• T+56:43 min - oddělení sondy od urychlovacího stupně ve výšce 1111 km

V 07:31 UT bylo se sondou navázáno spojení a bylo potvrzeno vyklopení panelů fotovoltaických článků.

2004-08-24 se uskutečnila první korekce dráhy, která měla opravit malou nepřesnost trajektorie po startu. Manévr započal v 09:03:35 UT. O 26 s později zahájení potvrdila sledovací stanice u Madridu. Korekce byla provedena pomocí čtyř hydrazinových motorků o tahu 22 N s občasnou asistencí osmi z dvanácti malých motorků o tahu 4 N. Po 3.6 min bezproblémové práce byla snížena rychlost o 18 m/s. MESSENGER se nycházel ve vzdálenosti asi 7.8 mil. km od Země.
2004-08-27 byly obnoveny zkoušky přístrojů a subsystémů, tentokrát se záložním procesorem DPU-B.

Dne 2004-09-24 kolem 18:00 UT, v průběhu 52. dne letu, vykonala sonda korekční motorický manévr, který byl potřeba, aby se dosáhlo požadovaného zacílení při průletu kolem Země v létě 2005.
Manévr se uskutečnil pomocí čtyř motorků o středním tahu s malou podporou dalších osmi (ze dvanácti) motorků o malém tahu. Operace o délce 62 s opravila poslední chyby vzniklé při navádění na dráhu. Rychlost letu vzhledem ke Slunci se snížila o Δv=4.6 m/s. MESSENGER se nacházel ve vzdálenosti 11.5 mil. km od Země a pohyboval se rychlostí 27.86 km/s.

2004-11-18 se uskutečnila třetí dráhová korekce od startu, která byla zároveň poslední v roce 2004. Motory byly zažehnuty v 19:30 UT a po 48 s hoření snížily rychlost sondy o Δv=3.2 m/s. Momentální relativní rychlost vzhledem ke Slunci obnášela 27.73 m/s (99827 km/h). Provedení příkazu, který byl vyslán z řídícího střediska JHU-APL, bylo potvrzeno přibližně o dvě minuty později, kdy signál o zahájení manévru dorazil do sledovací stanice NASA DSN [=Deep Space Network] poblíž Madridu (Španělsko).
MESSENGER letící téměř 22.8 mil. km od Země se nacházel v dobrém stavu a pracoval normálně. Pokračovaly zkoušky vědeckých přístrojů a technických subsystémů. Sonda byla orientována s ochranným slunečníkem odvráceným od Slunce, takže sluneční paprsky pomáhaly udržovat teplotu systémů v přijatelných mezích i bez činnosti zabudovaných vyhřívacích tělísek. Od startu začátkem srpna 2004 už MESSENGER stihl vykonat více než 15000 povelů z řídícího střediska.

Po uskutečnění třetí a poslední dráhové korekce v roce 2004 řídící středisko přešlo od řízení v reálném čase a sonda začala používat povelové sekvence uložené v palubní paměti. Zároveň se snížila frekvence rádiových seancí z původních šesti osmihodinových kontaktů za týden na pouhé tři. Odlehčilo se tím sledovací síti NASA DSN [=Deep Space Network].
2004-11-29 se uskutečnila kalibrace kamerového systému MDIS [=Mercury Dual Imaging System]. MESSENGER se natočil o 29° tak, že kamera mohla snímat sluneční světlo odrážející se na cílové plošce uvnitř konstrukce uzavírající MDIS a další tři přístroje na spodní straně sondy.
2004-12-06 se stanice nacházela ve vzdálenosti 41.3 mil. km od Země a 158.6 mil. km od Slunce.

2004-12-08 byly tři hodiny věnovány sledování hvězdy α Leo o hvězdné velikosti 1.35. Účelem bylo vyzkoušet spektrometr MASCS [=Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer]. Stalo se tak v rámci prvních kontrol přístrojů po startu.
První zkoušky provedené v předchozím týdnu se týkaly spektrometru UVVS a dále se uskutečnil 48hodinový technický test, sloužící mj. k ověření funkčnosti ovládání přepínače přístrojů. V případě UVVS se zkoušela schopnost zacílení přístroje na konkrétní cíl, jímž byla opět hvězda α Leo. Přístroj rovněž měřil emise meziplanetárního vodíku z okolí sondy. Zkoušky dopadly uspokojivě.
MESSENGER se již vzdálil na 43 mil. km od Země, což představuje dobu letu rádiového signálu 2 min 23 s. Vzdálenost od Slunce činila 157.8 mil. km. Od startu bylo na palubě vykonáno již 20254 příkazů.

V polovině prosince byl na programu zkoušek test špičkového výkonu slunečních baterií. Tato zkouška měla ukázat, jaké množství elektrické energie jsou články schopny vyprodukovat v daném čase a při jisté poloze. Zmíněné údaje jsou důležité pro stanovení věrohodného tepelného a elektrického modelu stanice. První takováto zkouška se uskutečnila již v polovině září, když se sonda nacházela poblíž bodu dráhy nejvzdálenějšího od Slunce. Další testy se uskuteční před tím, než se sonda v březnu natočí slunečníkem ke Slunci a dále pak, než dojde k prvnímu průletu kolem Země v srpnu.
Dne 2004-12-20 se sonda nacházela ve vzdálenosti 44.5 mil. km od Země a 156.8 mil. km od Slunce. Heliocentrická rychlost obnášela 102161 km/h (28.38 km/s). Let probíhal normálně a systémy pracovaly podle předpokladů. Od startu již bylo na palubě vykonáno 20913 povelů.

2005-01-10 se vzdálenost od Země zvětšila na 47.9 mil. km. Sonda se nacházela 153.3 mil. km od Slunce. Rádiový signál ze Země putoval k přijímači na MESSENGERu 2 min 40 s. Od startu musel palubní počítač vykonat již 22820 povelů.

Dne 2005-01-12 se uskutečnila druhá úspěšná kalibrace kamer MDIS [=Mercury Dual Imaging System]. První obdobný test proběhl 2004-11-29. Při zkoušce byla sonda natočena o 27° z normální polohy a kamera snímala sluneční paprsky odrážející se od terče uvnitř přístrojové skříně.
2005-01-17 se sonda nacházela ve vzdálenosti 48.7 mil. km od Země (doba letu signálu 2 min 42 s) a 152 mil. km od Slunce.

2005-02-05 dosáhl MESSENGER prozatím maximální vzdálenosti od Země, která činila 30.74 mil. km. Od tohoto dne se začal k Zemi opět přibližovat, aby 2005-08-02 uskutečnil první změnu dráhy v jejím gravitačním poli.
Současně bylo oznámeno, že se přesune datum změny orientace sondy ke Slunci na 2005-03-08. V tomto termínu se má stanice natočit ochranným slunečníkem ke Slunci, zatímco doposud letěla v opačné konfiguraci. Původní termín byl 2005-03-30. Uspíšení obratu způsobilo zvýšené zahřívání pozorované na čidle neutronového spektrometru přístroje GRNS [=Gamma-Ray and Neutron Spectrometer].

2005-02-07 byl na dva dny zapojen spektrometr MASCS [=Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer]. Cílem bylo provést údržbu přístroje.

Ve druhém únorovém týdnu se uskutečnila kalibrace přístroje XRS [=X-Ray Spectrometer]. Spektrometr se zaměřil na silný rentgenový zdroj, kterým jsou zbytky supernovy v souhvězdí Cassiopeia. Vědci si mohli ověřit, do jako míry je detektor schopen oddělit měřený signál od rušení z pozadí. Dalších několik týdnů bude nutno výsledky analyzovat. Podobná zkouška se bude ještě během další cesty k Merkuru opakovat.
Dne 2005-02-14 se nacházel MESSENGER ve vzdálenosti 146.5 mil. km od Slunce a 30.6 mil. km od Země. Rádiový signál potřeboval na cestu jedním směrem 2 min 44 s. Sonda se pohybovala heliocentrickou rychlostí 30.39 km/s (109404 km/h). K tomuto datu vykonal palubní počítač 26808 povelů.

Dne 2005-02-25 se uskutečnilo závěrečné jednání specialistů před změnou orientace sondy, plánovanou na 2005-03-08. Při ní se má ochranný štít otočit ke Slunci. Probíral se normální i nouzový scénář operace. Po provedeném obratu se chystá vysunutí tyče s magnetometrem.
Za asistence 70m paraboly stanice DSN poblíž Madridu se 2005-02-28 ověřovala funkce antén. Jednalo se o první letovou zkoušku antén se středním a vysokým ziskem na straně slunečníku. Test dopadl úspěšně. V současné době je ke komunikaci se Zemí používána anténa na zadní straně tělesa sondy.
K 2005-03-01 byla sonda MESSENGER vzdálena 47.9 mil. km od Země, což znamenalo dobu letu rádiového signálu 2 min 40 s. Palubní počítač vykonal od startu 27151 povelů.

Dne 2005-03-08 vyslalo řídící středisko na JHU-APL přes stanici DSN u Madridu povel ke změně orientace sondy. Ta nejprve otočila solární panely od Slunce, pak pomocí silových setrvačníků provedla obrat o 180° a nakonec opět orientovala fotovoltaické články ke Slunci. Manévr zabral 9 min a skončil v 16:47 UT. Od startu 2004-08-03 se MESSENGER pohyboval "zády" ke Slunci, což umožňovalo udržovat přístroje a systémy dostatečně teplé bez nutnosti zapínat topné elementy. Po změně orientace se nyní pohybuje v normální poloze, se kterou se počítá v menších vzdálenostech od Slunce, tzn. se slunečníkem stínícím těleso sondy. Tento stav by již neměl být změněn.
Asi o hodinu později bylo zahájeno rozkládání dvoudílné tyče magnetometru. Nejprve se tyč dlouhá 3.6 m napřímila ve středovém kloubu a po další půlhodině se odklonila do pracovní polohy pomocí dalšího závěsu, kterým je připojena na těleso sondy. Všechny operace tohoto dne proběhly perfektně.
Manévry proběhly ve vzdálenosti asi 47 mil. km od Země a při heliocentrické rychlosti 112374 km/h (31.21 km/s).

Začátkem dubna 2005 řídící tým vyzkoušel a uvedl do provozu spektrometr nabitých částic a plazmy EPPS. Dne 2005-04-08 začala dvoudenní kontrola zařízení FIPS [=Fast Imaging Plasma Spectrometer], které je součástí EPPS. Přístroj byl zapojen a postupně se opatrně zvyšovalo napětí až na nejvyšší úroveň. Podobný test proběhl i s dalšími komponentami EPPS. Zkoušky úspěšně skončily 2005-04-13. Následujícího dne byla prověřována funkce rentgenového spektrometru. Pomocí přístroje FIPS byl 2005-04-15 po jednu hodinu sledován sluneční vítr. Jednalo se o vůbec první měření provedené přístrojem v reálných podmínkách. Detekovaná rychlost slunečního větru činila 540 km/s a byla v naprosté shodě se simultánním měřením, které probíhalo na družici ACE. Ve stejné době technici kontrolovali úroveň napětí a změny teploty poblíž nádrží s pohonnými látkami a u zadní antény. Sonda je stále ve výborném stavu a systémy pracují podle očekávání.
Dalšími přístroji, u nichž se v dubnu plánovalo vyzkoušení, jsou neutronový spektrometr, jenž je součástí přístroje GNRS [=Gamma-Ray and Neutron Spectrometer] a spektrometr, který bude použit k průzkumu atmosféry a povrchu Merkuru MASCS [=Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer].
Dne 2005-04-18 se sonda nacházela ve vzdálenosti 138.2 mil. km od Slunce a 37.3 mil. km od Země. Rádiový signál putoval v jednom směru 2 min 4 s. Od startu 2004-08-02 vykonal palubní počítač už 37887 povelů.

Tři měsíce před opětovným setkáním se Zemí byla úspěšně vyzkoušena kamera, která si jako cíl vybrala dvojplanetu Země-Měsíc. Dne 2005-05-11 ve 20:40:30 UT MESSENGER pořídil sérii šesti snímků kamerou MDIS [=Mercury Dual Imaging System]. Země se nacházela ve vzdálenosti asi 18.4 mil. km, ale i z takovéto dálky lze na obrázcích rozpoznat na osvětlené polokouli oblačné pásy mezi Jižní a Severní Amerikou. Na obrázcích, i když se s tím příliš nepočítalo, je možno vidět i Měsíc. Kamery MDIS od startu pořídily už kolem 400 obrázků, až dosud se ale jednalo jen o záběry hvězdného pole, prázdného vesmíru nebo kalibračních cílů na palubě sondy. Fotografování bylo jednou z operací připravovaných při příležitosti průletu kolem Země, ke kterému dojde 2005-08-02. K největšímu přiblížení dojde ve výšce asi 2347 km nad severní Asií (Mongolsko). MESSENGER bude možno pozorovat už malými dalekohledy z Japonska, Evropy, Asie a severní Afriky.

Dne 2005-06-23 se uskutečnila drobná motorická korekce, kterou byla upřesněna dráha směřující k průletu kolem Země 2005-08-02. Manévr byl zahájen ve 14:30 UT, trval 174 s a rychlost sondy se snížila o Δv=1.1 m/s. Signál potvrzující zahájení činnosti motoru zaznamenala se zpožděním 48 s sledovací stanice poblíž Madridu. Sonda se v tuto chvíli nacházela ve vzdálenosti 14.3 mil. km od Země. Jednalo se už o čtvrtou dráhovou korekci od startu a konečné jemné doladění trajektorie bude možné uskutečnit ještě při dalších dvou příležitostech koncem července.

2005-06-28 úspěšně proběhla zkouška operací kompletní sondy a vědeckých přístrojů před blížícím se průletem kolem Země. Test zahrnoval otočení kosmického aparátu o 180° tak, aby byl slunečník obrácen ke Slunci. Následovalo 40 minut činností zahrnujících mj. zapojení tří experimentů - magnetometru MAG, spektrometru sledujícího složení atmosféry a povrchu MASCS [Mercury Atmospheric and Surface Spectrometer] a kamer MDIS [=Mercury Dual Imaging System]. Na závěr se sonda opět reorientovala slunečníkem na opačnou stranu od Slunce.
Ze zkoušky vyplynula potřeba provést jisté drobné korekce v definitivních příkazech, které odejdou na sondu v nejbližších dnech. Úpravy programu mají maximalizovat vědecký přínos pozorování při přiblížení k Zemi 2005-08-02. Do tohoto termínu se uskuteční další dodatečné zkoušky a simulace a řídící tým vytvoří definitivní verzi sekvence příkazů.
Vzdálenost MESSENGERu od Země se mezitím již snížila na 10 mil. km a rádiový systém potřeboval k překonání trasy Země-sonda jen 33.5 s. Od startu vykonal palubní počítač již 58596 jednotlivých příkazů.

Pátá dráhová korekce (nicméně označená jako TCM-6 [=Trajectory Correction Maneuver]) se uskutečnila dne 2005-07-21. V 18:00:24 UT byly zapáleny dva malé korekční motorky procházející slunečním štítem a po 23 s činnosti změnily rychlost sondy o Δv=0.15 m/s. Zážeh byl se 14 s zpožděním zaznamenán stanicí DSN u Madridu a vzápětí v řídícím středisku JHU-APL. MESSENGER se v okamžiku manévru nacházel 4.3 mil. km od Země.

Dne 2005-08-02, po roční cestě vesmírem, se uskutečnil první ze série plánovaných gravitačních manévrů. Toho dne se MESSENGER opět přiblížil k Zemi a v 19:13 UT prolétl ve výšce 2347 km nad středním Mongolskem. Gravitační pole Země změnilo dráhu stanice a navedlo ji na trajektorii mířící k Venuši, kam by měla dorazit v říjnu 2006. Průměrná vzdálenost oběžné dráhy od Slunce se po průletu zmenšila přibližně o 29 mil. km. Podle sdělení řídícího střediska proběhl manévr zcela bezproblémově.
Přiblížení k Zemi bylo využito ke kalibraci některých vědeckých přístrojů. Spektrometr MASCS společně s kamerou několikrát změřil vyzařování Měsíce. Magnetometr MAG se věnoval několikahodinovému průzkumu zemské magnetosféry. Přenos získaných výsledků se předpokládal v nejbližších týdnech.

V průběhu setkání se Zemí bylo získáno několik stovek fotografií širokoúhlou kamerou, která je součástí systému MDIS [=Mercury Dual Imaging System]. 358 jednotlivých snímků pořízených za 24 hodin bylo sestaveno do filmu zachycující rotující a vzdalující se Zemi. Během snímkování uskutečnila zeměkoule jednu kompletní otočku. První snímek pochází z 2005-08-02 z výšky 65598 km nad Jižní Amerikou, poslední záběr byl připojen do sekvence ze vzdálenosti 435885 km (za drahou Měsíce) o den později 2005-08-03.

2005-10-07 protnul MESSENGER oběžnou dráhu Venuše. Planeta byla v tomto okamžiku 54 mil. km daleko a vzdálenost ke Slunci činila 67.2 mil. km.

V listopadu se uskutečnila úspěšná instalace nového softwaru do palubního počítače. Aktualizovaný software měl odstranit drobné chyby v naváděcích a orientačních systémech a subsystému správy dat. Jednou ze závad bylo například zpomalování rotace sondy v okamžicích, když byla orientována směrem k Zemi. Rozbor dat vedl až k objevení chyby v programu inerciální jednotky IMU [=Inertial Measurement Unit]. Pak už se rozběhly přípravné práce na první velký motorický manévr DSM-1 [=Deep Space Maneuver], který se měl uskutečnit v prosinci 2005. DSM-1 měl za úkol snížit heliocentrickou rychlost a navést sondu definitivně na průletovou trajektorii kolem Venuše v říjnu příštího roku. Jednou z prvních činností byla rekalibrace jednotky IMU. Tato operace se provádí pravidelně každého půl roku a speciálně před velkými manévry.

Dne 2005-12-12 se uskutečnil první velký motorický manévr DSM-1 [=Deep Space Meneuver]. Operace byla zahájena v 11:30 UT. Hlavní raketový motor na dvousložkové kapalné pohonné látky byl zažehnut poprvé od startu v srpnu 2004. Motor pracoval 524 s a rychlost letu se změnila o Δv=316 m/s. Korekce dráhy navedla sondu k Venuši, kolem níž proletí 2006-10-24 ve výšce 3140 km.
Hlavní raketový motor byl poslední hlavní komponentou, která nemohla být do dnešního dne prakticky odzkoušena. Prozatím se prováděly manévry jen 16 malými raketovými motorky, s nimiž proběhlo doposud pět drobných korekcí dráhy. Při dnešním zážehu bylo spotřebováno asi 18% zásob paliva v nádržích sondy.
MESSENGER má v tuto chvíli za sebou asi 20% cesty k Merkuru. Prozatím absolvoval 1.3 miliard km na dráze kolem Slunce, což představuje přibližně 1.5 oběhu.

Korekční manévr TCM-10 [=Trajectory Correction Maneuvre] provedla sonda dne 2006-02-22 v 16:00 UT. Se zpožděním 11 min 48 s, které potřeboval rádiový signál na překonání vzdálenosti k Zemi a které si vyžádala cesta přes sledovací stanici DSN Goldstone, zaregistrovalo činnost motorů řídící středisko JHU-APL v Marylandu. V okamžiku zahájení úpravy dráhy se sonda nacházela ve vzdálenosti 132 mil. km od Země a 83 mil. km od Slunce. Heliocentrická rychlost letu činila 30.47 km/s. Celá operace trvala něco přes dvě minuty a rychlost sondy se při ní změnila o Δv=1.4 m/s. Korekce měla za cíl doladit trajektorii před další významnou událostí, což bude průlet kolem Venuše 2006-10-24.
Na dosavadních šesti úspěšných dráhových korekcích se podílelo všech 17 raketových motorů (1 hlavní motor, 4 motorky 22 N a 12 motorků 4 N). V poslední operaci měly poprvé hlavní slovo čtyři pohonné jednotky na straně B. Motorky na opačné stěně pouze kompenzovaly vznikající klopný moment. Manévr byl i přes označení TCM-10 teprve sedmou motorickou změnou dráhy. Původně plánované TCM-4, 7 a 8 nebyly zapotřebí, protože dráha sondy probíhala přesně po stanovené trajektorii.

Dne 2006-03-08 provedla sonda změnu orientace. Zadní strana byla natočena směrem ke Slunci. V této poloze by měla zůstat až do 2006-06-21. Otočení okolo osy X se uskutečnilo proto, že vzdálenost od Slunce se zvýšila na 0.95 AU. V této oblasti už nejsou schopny sluneční baterie generovat dostatek energie, aby dokázala napájet všechny systémy a přístroje a současně udržovat v provozu topné články. Slunečnímu záření byla proto vystavena nestíněná část tělesa sondy a nároky na vlastní vyhřívání se tím významně snížily. Jakmile se MESSENGER znovu přiblíží ke Slunci, znovu se natočí slunečníkem proti dopadajícím paprskům. Předchozí "přemety" prováděla sonda 2005-03-08, 2005-06-14 a 2005-09-07.

Dne 2006-03-23 nepomněl americký řídící tým připomenout, že MESSENGER již překonal dráhu dlouhou 1 miliardu mil, což představuje asi 1/5 celé cesty končící na oběžné dráze u Merkuru. Sonda se v tomto okamžiku nacházela přibližně ve vrcholu rovnostranného trojúhelníka, jehož další dva vrcholy představovaly Slunce a Země. Let zatím pokračoval bez problémů.

V březnu 2006 zprovoznila laboratoř JHU-APL novou internetovou stránku, na níž jsou prezentovány vědecké výsledky mise (prozatím jen obrázky z průletu kolem Země) a bibliografie publikací členů řídícího týmu. týkajících se výpravy MESSENGER a souvisejícího výzkumu Merkuru.

Dne 2006-06-21 změnil MESSENGER zásadně svoji orientaci. Na základě povelu z řídícího střediska v JHU-APL, odeslaného přes stanici DSN v Goldstone se otočil o 180° tak, aby ochranný tepelný kryt zastínil těleso sondy. Sonda se přiblížila ke Slunci na vzdálenost 144.6 mil. km a aby se udržela i nadále teplota na palubě v přijatelných mezích, bylo nutno zredukovat množství dopadajícího záření. Manévr trval 16 min a úspěšné dokončení potvrdil rádiový signál z čelní antény, který dorazil na Zemi v 13:34 UT. Ve stejném okamžiku se sonda nacházela 196.5 mil. km od Země.
Podobný obrat už MESSENGER provedl několikrát v obou směrech. Ve vzdálenostech větších než 0.95 AU od Slunce je žádoucí, aby se stanice nahřívala slunečním zářením, a proto letí se slunečníkem na odvrácené straně. Takto orientována byla naposledy od 2006-03-08. Cesta nyní povede už jen horkými vnitřními oblastmi solárního systému - k Venuši a pak k Merkuru - a proto červnový obrat byl definitivně posledním.

2006-08-03 oslavil MESSENGER dvouleté výročí začátku putování sluneční soustavou. Do navedení na orbitální dráhu kolem Merkuru mu nicméně zbývaly ještě dalších čtyři a půl roku. Doposud překonal cestu o úctyhodné délce 12.75 AU. Přitom musel palubní počítač vykonat přes 180 tis. povelů. Trajektorie byla opravována sedmi většími korekcemi.

V řídícím středisku probíhal nácvik operací před nadcházejícím průletem kolem Venuše 2006-10-24. Při něm mělo dojít k zákrytu Slunce za planetou a fotovoltaické články nemohly 57 min vyrábět elektrický proud. Bylo proto potřeba včas přezkoušet chování systémů za těchto podmínek. Dne 2006-08-11 se například zkušebně odpojilo dobíjení akumulátorů, jenž se nechaly vybít přibližně stejně, jako tomu bude při skutečném zatmění. Solární panely byly nastaveny tak, aby jejich hrana byla natočena na Slunce. Test probíhal při nepřetržitém dohledu ze země a byl následně zkombinován s regenerací baterií.
O dva týdny později, 2006-08-21, se uskutečnila zkouška systému orientace, při níž byl sledovač hvězdného pole zamířen do nebeského regionu s malou hustotou hvězd, který bude k dispozici rovněž při průletu u Venuše. Obdobná zkouška proběhla už 2006-06-26 a předběžné analýzy byly velice nadějné.
Koncem srpna a v září, když se bude sonda blížit k Venuši, měli technici pořizovat navigační snímky kamerami MDIS [=Mercury Dual Imaging System].

První ze plánovaných dvou úprav dráhy před příletem k Venuši se uskutečnil 2006-09-12 v 23:00 UT. Celý motorický manévr, označený TCM 11 [=Trajectory Correction Maneuver], trval necelé čtyři minuty čistého času a bylo při něm dosaženo změny rychlosti o Δv=1.68 m/s. Potvrzení probíhající operace dorazilo na Zemi s dvanáctiminutovým zpožděním, kdy řídící středisko v JHU-APL konečně zaznamenalo činnost motorů. Spojení se sondou v této chvíli udržovala sledovací stanice DSN poblíž Canberry (Austrálie).
V průběhu dosavadního letu bylo již naostro vyzkoušeno všech 17 motorů, jimiž je MESSENGER vybaven. Dnešní manévr byl ale prvním, který byl rozdělen do dvou oddělených etap. Aby byla citlivá elektronika sondy ochráněna před nadměrným tepelným zahříváním, neměnila se v průběhu práce motorů orientace, ale provedly se dva oddělené pulsy ve dvou navzájem kolmých směrech. Tím zůstala po celou dobu sonda kryta za vlastním slunečníkem. První fáze (TCM 11A), zahájená přesně v 23:00 UT trvala 23 s, druhá (TCM 11B) následovala od 23:10 UT a zabrala 202 s.
Příležitost definitivně doladit dráhu před průletem u Venuše bude ještě do 2006-10-12 a k setkání s planetou pak dojde 2006-10-24. Ve chvíli průletu se bude Venuše nacházet za Sluncem a spojení bude zhruba po tři týdny silně omezeno. Z tohoto důvodu nejsou plánovány ani žádné vědecké výzkumy. K nim dojde - a funkce vědeckého vybavení bude přezkoušena - až při druhém gravitačním manévru 2007-06-06. Jelikož kolem Venuše momentálně krouží evropská sonda Venus Express, jsou operace MESSENGERu u planety konzultovány s Evropskou kosmickou agenturou ESA.

2006-10-24 v 08:34 UT minul MESSENGER ve výšce 2990 km Venuši. Jednalo se o druhý průlet kolem planety, spojený s tzv. gravitačním manévrem, při němž se podstatným způsobem mění heliocentrická dráha sondy. Prvním tělesem, u něhož k takovému manévru došlo byla naše Země, k níž se MESSENGER opět přiblížil rok po startu. Tentokrát měl být účinkem gravitačního pole Venuše zmenšen poloměr dráhy a sonda měla zamířit do oblastí blíže ke Slunci.
Přibližně 18 min po okamžiku největšího přiblížení se sonda skryla za disk planety a spojení se Zemí bylo přerušeno. Kontakt byl znovu navázán v 14:15 UT prostřednictvím stanice sítě Deep Space Network a pozorovatelé na Zemi začali shromažďovat data, na základě nichž bude vyhodnoceno chování sondy během průletu.
Krátce před tím, než došlo k setkání s Venuší začalo období horní sluneční konjunkce. Znamená to, že se sonda nachází na opačné straně Slunce a spojení se Zemí se stává velice obtížným, někdy až nemožným. Z tohoto důvodu se ani neplánovala žádná vědecká činnost u Venuše. K průzkumu Venuše ale bude ještě jedna příležitost při druhém průletu v červnu 2007.
Koncem listopadu, až bude obnoveno normální rádiové spojení, bude pokračovat sběr dat týkajících se skutečné trajektorie sondy. Po jejich rozboru bude rozhodnuto jakým způsobem bude zapotřebí provést motorickou opravu, aby bylo těleso správně zacíleno před dalším setkáním s Jitřenkou.
Začátkem října, ještě, když bylo možno udržovat s MESSENGERem normální rádiové spojení, byly aktivovány hlavní palubní kamery MDIS [=MESSENGER Dual Imaging System], které pořídily ze vzdálenosti 16.5 mil. km několik snímků přibližující se planety. I když obrázky nejsou obzvlášť podrobné, je jasně zřetelná hustá oblačnost zakrývající povrch.

Dráhu po průletu kolem Venuše měl upravit plánovaný korekční manévr TCM-13 [=Trajectory Correction Meneuver]. Uskutečnil se 2006-12-02 a změnil rychlost sondy o Δv=25.6 m/s. Vůbec poprvé byla operace rozdělena do tří částí. Toto opatření mělo ochránit citlivé části konstrukce od přehřátí přímými slunečními paprsky. Mezi jednotlivými zážehy byla poměrně dlouhá doba. První byl zahájen v 21:00 UT a trval 1670 s, druhý následoval v 22:00 UT a motory pracovaly 97 s a poslední se uskutečnil 2006-12-03 v 03:00 UT s dobou hoření 1640 s. Řídící středisko v JHU-APL monitorovalo probíhající manévr prostřednictvím sledovací stanice DSN Goldstone v Kalifornii. Po skončení úpravy dráhy se řídící tým vrátil k přípravě pozorovací kampaně, která se uskuteční při druhém setkání s Venuší 2007-06-05. Mezitím bude mít ještě nejméně tři další možnosti zasáhnout do dráhy letu motorickým manévrem.

Plánovaný další průběh letu

Během přeletové fáze se předpokládají tři osmihodinové rádiové seance týdně, při kterých bude využíváno sítě DSN.
Dne 2005-12-13 se po první z velkých korekcí dráhy DSM [=Deep Space Maneuver] snížila heliocentrická rychlost a sonda zamířila k prvnímu setkání s Venuší. Ta se uskutečnila 2006-10-24 ve výšce 2990 km. Druhý průlet je plánován na 2007-06-06 ve výšce pouhých 300 km. Průletů kolem Venuše bude využito ke zmenšení perihelu a afelu dráhy a přizpůsobení sklonu dráhy orbitě Merkuru.
Před definitivním zaparkováním na oběžné dráze, vykoná sonda celkem tři blízké průlety kolem Merkuru. Dojde k nim 2008-01-14, 2008-10-06 a 2009-09-30; pro všechny je stanovena výška kolem 200 km. Data shromážděná během průletů kolem Merkuru budou použita pro plánování vědeckého výzkumu po navedení na orbitu. Ve všech případech se sonda přiblíží k planetě z osvětlené strany nad hemisférou, která nebyla pokryta snímky z Marineru 10.
Kromě gravitačních asistencí u Země, Venuše a Merkuru bude nutno provést ještě pět korekčních dráhových manévrů.
K závěrečnému setkání s Merkurem dojde po překonání dráhy 7.9 miliard km a 15 obězích kolem Slunce. Při něm přijde 2011-03-18 na řadu navedení na oběžnou dráhu kolem planety. Při tomto manévru bude nutno snížit rychlost sondy o Δv=867 m/s. Hlavní raketový motor bude pracovat asi 14 min a spotřebuje asi 30% původních zásob paliva.
Nominální oběžná dráha má mít výšku 200-15193 km s nejnižším bodem nad 60° s.š., oběžnou periodu 12 h a sklonem dráhy 80°. 8 hodin denně má být sonda orientována anténami na Zemi a vysílat naměřené údaje přes stanice DSN. Pericentrum se bude vlivem rušivého působení Slunce zvolna zvyšovat nad 400 km na konci prvního merkurovského roku (88 dní) a dráha bude poté znovu upravena na původní hodnoty dvojím zážehem motoru.
První merkurovský rok bude věnován globálnímu poznání planety, další rok se mají zkoumat vybrané oblasti. Kamerový systém by měl zhotovit globální mapu planety s minimálním rozlišením 250 m/pixel. Příjem dat od Merkuru se očekává po dobu minimálně jednoho pozemského roku. Konec primární mise je plánován na březen 2012.

Experimenty a výsledky

Zobrazovací systém MDIS
[=Mercury Dual Imaging System]

Systém o hmotnosti 7.9 kg vyžaduje během práce špičkový elektrický příkon 10 W. Je namontován na přístrojové plošině a míří pod sondu k Merkuru. Sestává ze dvou kamer:

• širokoúhlého optického refraktoru se zorným polem 10.5°;
• úzkoúhlého optického reflektoru se zorným polem 1.5°.

Hlavním úkolem experimentu je doplnit a zpřesnit obraz utváření povrchu Merkuru v barevném provedení, poskytnout snímky s vysokým rozlišením u vybraných cílů a poskytnout stereoskopické snímky pro účely topografie s vysokým rozlišením. Prvních 6 měsíců práce má pokrýt povrch monochromatickou obrazovou mozaikou s rozlišením 250 m/pixel. Dalších 6 měsíců se bude snímkování opakovat pod jiným úhlem, což poslouží ke stereoskopickému pokrytí povrchu. Širokoúhlé barevné snímky pořízené pomocí sady 10 filtrů pokryjí asi 40% povrchu. Očekává se přenos kolem 12 Gb dat v komprimovaném tvaru.
Světlo vstupuje do přístroje okénkem 120x120 mm odrážejícím teplo a dopadá na teplotně izolovanou clonu. Okénko propouští světlo ve viditelném a blízkém infračerveném oboru až do vlnové délky 1100 nm. Pro větší vlnové délky, představující především tepelné paprsky, je neprůhledné. Na konstrukci jsou použity materiály s nízkou odrazivostí, aby se omezilo rušení rozptýleným světlem. Světelný paprsek se odráží od beryliového skanovacího zrcátka, které umožňuje snímání obrazu v rozmezí +50 až -20° a vstupuje buď do širokoúhlého nebo úzkoúhlého zobrazovače.
Širokoúhlý zobrazovač je vybaven modifikovaným Cookovým objektivem s průměrem čočky 30 mm a karuselem s 12 filtry. K dispozici jsou dva čiré filtry pro střední vlnovou délku 750 nm (šířka pásma 100 nm a 600 nm). Dalších deset barevných filtrů je pro střední vlnovou délku 415 nm (šířka pásma 40 nm), 480 (30), 560 (10), 650 (10), 750 (10), 830 (10), 900 (10), 950 (20), 1000 (30) a 1020 (40). Světelný paprsek postupuje přes malou zploštělou čočku a dopadá na maticový detektor CCD [=Charge-Coupled Device] o rozměru 1024x1024 bodů. Ohnisková délka přístroje je 79 mm (f/5). Rozlišení z výšky 200 km je 72 m/pixel, z výšky 15000 km je 5.4 km/pixel.
Úzkoúhlý zobrazovač je tvořen výsečí reflektoru Ritchie-Chretienova typu s ohniskovou délkou 550 mm (f/18) se zrcadly korigujícími sférickou aberaci. U přístroje je použit jednoduchý filtr omezující vlnový rozsah. Ostatní čísti jsou v podstatě stejné se širokoúhlou částí MDIS. Rozlišení z výšky 200 km je 5.9 m/pixel, z výšky 15000 km je 390 m/pixel.
Každý CCD detektor zaznamenává 12 bit/pixel a dobu expozice je možno měnit buď ručně nebo automaticky v rozmezí 1 ms až 10 s. Vybrané obrazové segmenty mohou být z paměti MDIS uloženy do záznamníku sondy. Úplný snímek je možno pořídit každé 4 s, redukovanou velikost (např. 512x512) každou 1 s. Každý CCD je vybaven termoelektrickým chladičem. Před odvysíláním snímku na Zemi je obraz na palubě komprimován. K dispozici je několik algoritmů jak ztrátové, tak bezeztrátové komprese.
Přístroj vyvinula Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, Md. (USA).

Spektrometr záření gama a neutronů GRNS
[=Gamma-Ray and Neutron Spectrometer]

Přístroj o hmotnosti 13.1 kg a elektrickém příkonu 23.6 W je určen k měření prvkového složení povrchového materiálu Merkuru se zvláštním zaměřením na zastoupení O, Si, S, Fe, H, K, Th a U. To by mělo umožnit globální mapu chemických prvků. Základním úkolem experimentu je zjistit charakteristiku chemického složení povrchových vrstev planety a její geologickou historii a určení plynných komponent na pólech. Během základní roční mise se očekává přenos 3.9 Gb dat.
Experiment sestává ze dvou přístrojů, oba jsou umístěny na přístrojové plošině obrácené k povrchu Merkuru. Gama-spektrometr zaznamenává diskrétní emisní čáry záření gama vyvolané dopadem galaktických kosmických paprsků na prvky (O, S, Si, Fe a H) a vznikající přirozeným radioaktivním rozpadem (K, Th a U) až do hloubky 100 mm pod povrchem. Je tvořen 310 mm vysokým válcem obsahujícím aktivně stíněný gama-scintilátor. Stínění tvaru kalichu o průměru 90 mm a výšce 95 mm o síle 12.5 mm je zhotoveno ze sloučeniny vizmutu a germania. Stíněním je vymezen zorný úhel 45° a je zamezeno ovlivnění kosmickými paprsky. Vlastní scintilátor je proveden jako válec o průměru 45 mm a délce 50 mm z jodidu cesia a je přímo napojen na fotodiodu. Pod stíněním se nachází trubice fotonásobiče. Rozsah registrovaných energií je 0.3 až 10 MeV. Doba měření činí v oblasti pericentra 300 s, v apocentru 1800 s.
Neutronový spektrometr detekuje nízkoenergetické neutrony produkované bombardováním kosmickými paprsky a moderované horninami bohatými na vodík (až do hloubky 0.4 m). Je tvořen dvěma skleněnými scintilátory tvaru lopatek (materiál GS20, obsahující 6.6% lithia) oddělených klínem z materiálu BC454 (boritá plastická hmota) pohlcujícím neutrony. Celková plocha scintilátoru je 8000 mm². Scintilátory jsou opatřeny oddělenými fotonásobícími trubicemi. GS20 registruje tepelné neutrony, BC454 měří epitermální a rychlé neutrony.
Přístroj vyvinula Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, Md. (USA).

Rentgenový spektrometr XRS
[=X-ray Spectrometer]

Přístroj o hmotnosti 3.4 kg a špičkovém elektrickém příkonu 11.4 W je určen k detekci prvků Mg, Al, S, Ca, Ti a Fe do hloubky 1 mm. Plošné rozložení má být mapováno s rozlišením 20 km. Hlavním úkolem experimentu je stanovení chemického složení a geologické historie Merkuru. Očekává se příjem dat v množství 1.5 Gb.
XRS je vylepšeným modelem přístroje použitého při letu sondy NEAR Shoemaker. Je umístěn na přístrojové plošině orientované k povrchu Merkuru. Je sestaven ze tří válcových čítačů plněných plynem, každý o průřezu 1000 mm², nacházejících se za 25 µm silným okénkem z berylia. Každý čítač je vybaven stíněním zachycujícím rušivé kosmické paprsky a beryliovým povlakem blokujícím rentgenové paprsky indukované kosmickým zářením uvnitř trubice čítače. Zorné pole má velikost 6° a je vymezeno voštinovým kolimátorem. Dva tenké filtry (8.5 µm Mg a 8.5 µm Al) umístěné na dvou detektorech oddělují čáry záření nízkých energií (Al, Mg a Si). Jsou načítána spektra s energií 0.7 až 10 keV. Doba měření v oblasti pericentra trvá 100 s a kolem apocentra 2000 s. Přístroj je doplněn malým detektorem umístěným na ochranném slunečníku sondy a kontrolně měřícím variace slunečního záření.
Přístroj vyvinula Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, Md. (USA).

Spektrometr zjišťující chemické složení atmosféry a povrchu MASCS
[=Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer]

Přístroj o hmotnosti 3.1 kg a špičkovém elektrickém příkonu 7.8 W využívá spektrometrie v ultrafialovém, viditelném a blízkém infračerveném oboru k pátrání po minerálech obsahujících železo na povrchu Merkuru, k sestavení výškového profilu různých prvků tvořících atmosféru a k pokusu o identifikaci jiných, zatím nedetekovaných prvků. Hlavním úkolem je stanovení chemického složení hornin na povrchu, geologické historie a původu exosféry. Během základní jednoroční mise se očekává příjem 2.7 Gb dat.
Experiment je tvořen dvěma přístroji:

• spektrometr v ultrafialovém a viditelném oboru UVVS [=UV/Visible Spectrometer];
• spektrometr ve viditelném a infračerveném oboru VIRS [=Visible/IR Spectrometer].

Cassegrainův teleskop (ohnisková délka 250 mm, f/5) soustřeďuje světlo přes společnou štěrbinu do obou přístrojů. UVVS je vybaven spektrometrem s difrakční mřížkou typu Ebert-Fastie. Při hustotě mřížky 1800 štěrbin/mm se dosahuje průměrného spektrálního rozlišení 1.0 nm (resp. 0.5 nm v ultrafialovém oboru). Mřížka se otáčí po krocích 0.25 nm kvůli skanování. Za výstupem z přístroje jsou umístěny tři separátní fotonásobiče pro vzdálenou ultrafialovou (115 až 190 nm), střední ultrafialovou (160 až 320 nm) a viditelnou (250 až 600 nm) oblast. Přístroj je sice optimalizován k pozorování slabých atmosférických emisí ale detektoru pro vzdálené a střední ultrafialové pásmo lze využít i pro měření odrazivého povrchu. Detektor pro viditelné pásmo je chráněn proti poškození odraženým slunečním světlem pomocí malého čidla, které nad osvětlenou částí Merkuru detektor vypíná. Zorný úhel přístroje je 1x0.05° v atmosféře a 0.023x0.023° na povrchu. Na okraji disku planety to představuje rozlišení 25 km.
VIRS je navržen tak, aby měřil odražené světlo od povrchu v pásmu 0.3 až 1.45 µm s prostorovým rozlišením 100 m až 7.5 km. Zorný úhel obnáší 0.023x0.023°. Světlo je vedeno do detektoru svazkem křemíkových optických vláken. Konkávní holografická difrakční mřížka s hustotou 120 štěrbin/mm a dichroitický dělič paprsků, který rozděluje viditelnou (0.30 až 1.025 µm) a infračervenou (0.95 až 1.45 µm) oblast, směřují spektrum do dvou detektorů. Viditelná část detektoru používá křemíkovou lineární matici s 512 pixely a absorpční filtr. Infračervený detektor je osazen lineární maticí s 256 pixely z materiálu InGaAs, která nevyžaduje chlazení. Spektrální rozlišení je 4 nm a data jsou digitalizována do 12 bitů.
Přístroj vyvinula University of Colorado, Boulder, Calif. (USA).

Laserový výškoměr MLA
[=Mercury Laser Altimeter]

Přístroj o hmotnosti 7.4 kg a špičkovém elektrickém příkonu 38.6 W je určen k topografickému měření severní polokoule Merkuru tam, kde výška dráhy bude menší než 1000 km. Hlavním vědeckým úkolem je dále poskytnout podklady ke stanovení geologické historie planety a velikosti a stavu jádra. Altimetrické měření bude možné takřka nad celou severní hemisférou a bude využito při tvorbě topografických map a v kombinaci s dalšími měřeními má poskytnout údaje o tvaru Merkuru, ose rotace a libracích. Během základní roční mise se očekává příjem 1.5 Gb dat.
MLA vychází z konstrukce přístroje použitého na sondě Mars Global Surveyor a z chystané družice ICESat. MLA vysílá laserový paprsek k povrchu planety a zaznamenává jeho odraz. Z doby mezi vysláním a návratem paprsku se dá, při znalosti přesných orbitálních parametrů, určit vzdálenost od povrchu k těžišti planety. Laser pracuje s vlnovou délkou 1064 nm a vysílá pulsy o energii 20 mJ o délce 5 ns s frekvencí 5 Hz. Při vysílání je odcházející paprsek detekován optickým vláknem a spouští se měření času. Puls vychází z přístroje s rozptylem menším než 50 µrad. Odražený paprsek je zachycen přijímačem tvořeným soustavou čtyř safírových čoček. Dále postupuje přes teploodrážející filtr a optický pásmový filtr do fotodiody. Doba návratu paprsku je měřena s přesností 3.3 ns, což odpovídá chybě v určení vzdálenosti 0.5 m. Průměr kužele laserového světla na povrchu Merkuru je 10 až 50 m a mezi jednotlivými pulsy je vzdálenost 100 až 300 m podél průmětu dráhy sondy.
Přístroj vyvinula NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. (USA).

Spektrometr nabitých částic a plazmy EPPS
[Energetic Particle and Plasma Spectrometer]

Přístroj o hmotnosti 2.25 kg a elektrickém příkonu 2 W je určen k detekci energetických iontů a elektronů. Vědeckým úkolem je studium exosféry a magnetosféry Merkuru. EPPS je umístěn na boku sondy poblíž horní podstavy (vzdálenější od planety). Během jednoroční základní mise se očekává příjem 4.4 Gb dat. Sestává ze dvou spektrometrů:

• rychle zobrazující plazmový spektrometr FIPS [=Fast Imaging Plasma Spectrometer] detekující tepelnou plazmu;
• spektrometr nabitých částic EPS [=Energetic Particle Spectrometr] sloužící k analýze energetických iontů a elektronů.

EPS má tvar zploštělého válce o průměru 100 mm a je určen k měření spektra, atomárního složení a rozložení energetických iontů v rozsahu 10 keV do 5 MeV (H, He, CNO, Fe) a elektronů o energii 20 až 700 keV. Energetické ionty vstupují do přístroje přes kolimátor se zorným úhlem 160x12° a jsou rozděleny do šesti segmentů po 25°. Postupují přes fólii z polyamidu s nanesenou hliníkovou vrstvou o hustotě 9 µg/cm². Doba průletu je měřena pomocí sekundárních elektronů vznikajících při průletu částice fólií. Začátek a konec se stanoví deskovým elektronovým násobičem. Další detektor měří celkovou energii částice. Časový údaj a energie iontů se měří ve čtyřech 25° segmentech přístroje, ve dvou zbývajících jsou detekovány elektrony. Spektrum tvořené 8 body je odečítáno každých 36 s.
FIPS je určen k detekci H, 3He, 4He, O, Ne, Na, K, S, Ar a Fe. Je opatřen vstupní aperturou, která umožňuje průnik částic v rozsahu 360° v azimutu a 70° směrem dolů. Částice postupují deflekčním systémem, elektrostatickým analyzátorem, sestávajícím ze dvou sad kolimátorových desek. Ionty jsou dodatečně urychlovány konstantním napětím a procházejí tenkou uhlíkovou fólií do detektoru průletu. Po překonání známé dráhy ionty narážejí do destičky, která detekuje čas a polohu zásahu. Elektrony odražené od fólie jsou soustředěny na boční detekční destičky. Odrážející napětí je odstupňované od 0 do 8 kV a umožňuje rozlišit energie od 0 do 10 keV. Doba průletu činí 50 až 500 ns.
Přístroj vyvinula University of Michigan, Ann Arbor (USA) a Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, Md. (USA).

Magnetometr MAG
[=Magnetometer]

Přístroj o hmotnosti 4.4 kg a špičkovém elektrickém příkonu 4.2 W je určen k měření magnetického pole Merkuru ve všech bodech oběžné dráhy. Vědeckým úkolem je sestavení trojrozměrného modelu magnetosféry planety. Výsledky jsou kombinovány s měřením nabitých částic a slouží ke studiu proudění nabitých částic a magnetického přepólování. Během jednoroční základní mise se očekává příjem 440 Mb dat.
MAG je tříosý magnetometr namontovaný na 3.6 m dlouhém nosníku orientovaném na opačnou stranu od Slunce. Pracuje v rozmezí -1024 až +1024 nT s rozlišením 0.03 nT. Data jsou digitalizována po 16 bitech. Vzorkovací frekvence je 40 Hz a lze ji měnit na hodnoty 0.01, 0.1, 1, 10, 20 nebo 40 Hz. Průměrný interval může být nastaven od 0.025 do 1 s.
Přístroj vyvinula NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. (USA) a Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, Md. (USA).

Rádiové experimenty RS
[=Radio Science]

Rádiové experimenty využívají existujícího rádiotechnického vybavení sondy ke studiu gravitačního pole, librací a globálního tvaru. Komunikační systém sestává z redundantního transpondéru v pásmu X a několika antén. Pozemním sledováním signálu ze sondy lze přesně stanovit rychlost a polohu sondy. Měření rychlosti se používá k určování gravitačních efektů, což obráceně slouží ke stanovení rozložení hmot uvnitř Merkuru. Poznání přesné polohy je důležité ke správnému využití laserového výškoměru a rovněž slouží k poznání librací planety. Rádiové zákryty jsou využívány ke stanovení tvaru planety a amplitudy librací.

Fotogalerie

Fotogalerie obsahuje celkem 19 obrázků, nejnovější byl přidán 2005-11-20.

Literatura

1. MESSENGER Home Page - JHU-APL -
   http://messenger.jhuapl.edu
2. MESSENGER, NASA's Mission to Mercury, Launch Press Kit, August 2004
3. NSSDC Master Catalog: Spacecraft MESSENGER -
   http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/sc-query.html

Reakce čtenářů (číst/přidat)

Počet reakcí: 5
Poslední: 2008-01-06 13:59:31

Verze pro tisk