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Orbital evolution of the BepiColombo Mercury Planetary Orbiter (MPO) in the gravity field of Mercury

Höschele, Marina und Stark, Alexander und Wickhusen, Kai und Hussmann, Hauke und Oberst, Jürgen (2021) Orbital evolution of the BepiColombo Mercury Planetary Orbiter (MPO) in the gravity field of Mercury. Planetary and Space Science, 200, Seite 105195. Elsevier. doi: 10.1016/j.pss.2021.105195. ISSN 0032-0633.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032063321000349

Kurzfassung

We assessed the impact of the uncertainties in the gravity field harmonic coefficients of Mercury on the orbital evolution of the Mercury Planetary Orbiter (MPO), part of the European-Japanese BepiColombo mission. We used in our simulations the most recent estimation of the gravity field model of Mercury determined from radio tracking data of the NASA spacecraft MESSENGER. Thereby we propagated the orbital evolution of MPO by means of plausible gravity fields compatible with the covariance matrix measured gravity field coefficients. We considered two scenarios: 1) the optimistic case, where the formal errors were considered plausible, i.e. scaled by 1; and 2) the conservative case where the formal errors were scaled with a factor of 3. With our simulations we could also demonstrate the importance of the correlation between the errors of the gravity field coefficients for the uncertainty in the trajectory evolution. As the altitude of the spacecraft above the surface is most important in Mercury's harsh thermal environment, we mostly focused our analysis on the evolution of the periherm altitude. The results of the MPO orbit propagation show a non-linear decrease in the periherm altitude over the simulated timeframe of 1000 days. However, the decrease rate varies significantly among the generated gravity fields. Moreover, the dispersion of the periherm altitude gets larger with increasing scale factor (optimistic to conservative scenario) and over the mission time. While the values of the orbital elements of MPO are still in an acceptable range after the first year, the periherm altitude may fall below a critical value of 200 km after 2 years in orbit about Mercury.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142457/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Orbital evolution of the BepiColombo Mercury Planetary Orbiter (MPO) in the gravity field of Mercury
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Höschele, MarinaMarina.Hoeschele (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stark, Alexanderalexander.stark (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9110-1138NICHT SPEZIFIZIERT
Wickhusen, KaiKai.Wickhusen (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2524-5285NICHT SPEZIFIZIERT
Hussmann, HaukeHauke.Hussmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3816-0232NICHT SPEZIFIZIERT
Oberst, Jürgenjuergen.oberst (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 März 2021
Erschienen in:Planetary and Space Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:200
DOI:10.1016/j.pss.2021.105195
Seitenbereich:Seite 105195
Verlag:Elsevier
ISSN:0032-0633
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mercury, Orbit, Gravity field
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt BepiColombo - MERTIS und BELA
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetengeodäsie
Hinterlegt von: Stark, Dr. Alexander
Hinterlegt am:01 Jun 2021 07:58
Letzte Änderung:20 Okt 2023 07:59

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