Päikesele lähim planeet Merkuur on oma nime saanud antiikmütoloogiast kaubandusjumalalt ja ühtlasi jumalate käskjalalt Mercuriuselt. Kuigi tegemist on meile neljanda lähima taevakehaga Kuu, Veenuse ja Marsi järel, möödus selle aasta algul temast alles teine automaatjaam, mis, nagu esimenegi, oli Ameerika päritolu. Järgmisel aastakümnel on aga ka eurooplastel koos jaapanlastega kavas sinna automaatjaam läkitada.
Aegade hämarusest saadik tuntud viiest planeedist on Merkuur kõige salapärasem. Kuigi tegemist on pärast Pluuto väljaarvamist väikseima planeediga Päikesesüsteemis, on Merkuuri uurimise raskused seotud just tema asukohaga. Olles Päikesele kõige ligemal, jääb ta Maalt vaadates alati viimase lähedusse. Seetõttu saab teda vaadelda ainult lühikest aega õhtul pärast päikese loojangut või hommikul enne päikese tõusu. Kuna Merkuur on sel ajal madalal horisondi kohal, segab Maa atmosfäär tema vaatlemist tunduvalt rohkem kui kõrgemal paistvaid taevakehi. Siin ei aitaks isegi Hubble'i kosmoseteleskoop, sest viimast ei või turvakaalutlustel Päikesele nii lähedale pöörata... Seega võib otsekoheselt öelda, et tegelikult ei näe me Maalt vaadates Merkuuril mitte kui midagi. Isegi tema õiget pöörlemisperioodi ei suudetud kaua aega kindlaks teha ja arvati, et see on 88 päeva nagu tema tiirlemisperiood ümber Päikesegi. Alles 1965. aastal näitasid radarmõõtmised, et tegelikult teeb Merkuur täispöörde ümber oma telje veidike vähem kui 59 päevaga, seega iga kahe tiiru kohta ümber Päikese pöörleb Merkuur ümber oma telje kolm korda.
Vaatlusraskuste tõttu oligi Merkuurist enne automaatjaamade lende teada vähem kui teistest planeetidest.
Viimane "meremees"
Kosmoseajastu algul kasutasid ameeriklased planeetide uurimiseks automaatjaamade seeriat Mariner (tõlkes meremees). Mariner 2 möödus 1962. aastal üldse esimese automaatjaamana teisest planeedist - Veenusest, Mariner 4 lendas 1965. aastal esimesena mööda Marsist, seeria viimane, Mariner 10, saadeti aga uurima Merkuuri. Mariner 10 startis 3. novembril 1973 ja suundus kõigepealt Veenuse juurde, kuhu jõudis 5. veebruaril 1974. Muidugi saadi niiviisi uut infot Veenuse kohta. Näiteks selgus, et Veenuse pilvede struktuur paistab hästi välja ultraviolettkiirguses. Kuid antud juhul oli asjal veel teine ja olulisem tagamõte - koguda kiirust ja hoida niimoodi kokku kütust. See oli üldse esimene kord, kui taolist meetodit rakendati. Nüüdseks on säärane kiiruse kogumise viis täiesti tavaline ja vähe on planeetidevahelisi lende, mille puhul nii ei talitata.
Merkuurist lendas Mariner 10 esimest korda mööda 29. märtsil 1974. Tegemist oli esimese automaatjaamaga, mis möödus oma lennu jooksul kahest planeedist. Kõige lähemas punktis lahutas teda planeedi pinnast 704 kilomeetrit. Esimesed Maale jõudnud pildid jahmatasid uurijaid - nii sarnane paistis tihedalt kraatritega kaetud Merkuur Kuuga. Põhjalikumal uurimisel selgus muidugi ka mitmeid erinevusi, näiteks sadade kilomeetrite pikkused astangud, mida seostatakse Merkuuri sisemuse kokkutõmbumisega jahtumise tulemusel. Eriti suur ootamatus oli magnetvälja avastamine. Olgugi, et see on Maa omast 100 korda nõrgem, ent Kuul, Marsil ja Veenusel puudub üldse. Üllatas ka Merkuuri atmosfääri leidmine, mis on küll imeõhuke, kandes nimetust eksosfäär, kuid nii väikeselt ja nii Päikese-lähedaselt planeedilt ei osatud sedagi oodata.
Esimene möödalend Merkuurist ei jäänud Mariner 10-le viimaseks. Lennuorbiit võimaldas tollest planeedist mööduda veel kahel korral, sama aasta 21. septembril ja järgmise aasta 16. märtsil. Viimasel juhul jäi minimaalseks kauguseks vaid 327 kilomeetrit. Et aga Marineri tiirlemisperiood oli peaaegu täpselt kaks korda suurem kui Merkuuril, siis oli kõigil lähenemistel Päikese poolt valgustatud üks ja seesama planeedi ala ning lõpptulemusena õnnestus pildistada vaid 45 protsenti kogu tema pinnast.
"Sõnumitooja" pikk tee Merkuurini
Möödus kolmkümmend aastat. Marssi ja Veenust uuris selle aja jooksul kümmekond automaatjaama, Voyager 2 möödus koguni Päikesesüsteemi kaugeimast planeedist Neptuunist, kuid Merkuurile enam tähelepanu ei pööratud. Alles 2004. aasta 3. augustil alustas oma pikka teekonda teine Merkuuri uurimiseks mõeldud Ameerika automaatjaam MESSENGER. Nimi tuleneb sõnadest MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging (Merkuuri pinna, keskkonna, geokeemia ja kaugusemõõtmise [tehiskaaslane]), kuid tervikuna tähendab sõnumitoojat, kullerit. Seega igati sobiv nimi automaatjaamale, mis peab uurima jumalate käskjalga ennast.
Mariner 10-ga võrreldes on eesmärgid seekord ambitsioonikamad. Ei rahulduta enam lihtsalt Merkuurist möödalendamisega, vaid kavas on minna tiirlema umber Merkuuri. See juhtub küll alles 18. märtsil 2011, seega kulub kohalejõudmiseks ligi 7 aastat, mille jooksul tehakse kiiruse kogumiseks ja suuna muutmiseks tervelt kuus möödalendu planeetidest: üks kord Maast, kaks korda Veenusest ja kolm korda Merkuurist endast. Võrreldes Mariner 10 lennuga tuleb neid nüüd rohkem teha, sest erinevalt möödalennust peab Merkuuri orbiidile minekuks automaatjaama ja planeedi kiiruse erinevus olema küllalt väike, et kaasasolevast kütusest jätkuks vajaliku pidurdusmanöövri tegemiseks. Niigi moodustab MESSENGER-i 1093-kilogrammisest kogumassist kütus veidi üle poole, sellest omakorda kolmandiku kulutab mootor orbiidile jõudmisel. Viimasel ajal on Marsi ja Veenuse automaatjaamad planeedi ümber tiireldes oma orbiidi ringikujulisemaks muutmisel kasutanud kütuse kokkuhoiuks pidurdamist atmosfääri ülakihtides, kuid selle puudumise tõttu Merkuuril läheb MESSENGER hästi piklikule orbiidile. Selle madalaim punkt on 200, kõrgeim aga 15 200 kilomeetri kaugusel Merkuuri pinnast ja ühe tiiru tegemiseks kulub 12 tundi. Uurimistöid plaanitsetakse vähemalt aastaks.
Merkuuri kaugusel saab MESSENGER Päikeselt 11 korda rohkem soojusenergiat kui Maa tehiskaaslased. Selle eest kaitsmiseks on ta varustatud päikesevarjuga, mille pinnal võib temperatuur tõusta küll kuni 370 C, kuid automaatjaam ise jääb umbes toatemperatuurile. Kõige külmem on gammakiirguse spektromeetri vastuvõtja, seda jahutatakse temperatuurini -183 C. Varju alt välja jäävad päikesepatareide paneelid koosnevad kahe kolmandiku osas väikestest peeglitest, et peegeldada tagasi langevat päikesekiirgust ja hoida temperatuuri lubatud 150 C piires. Vajadusel saab päikesepatareide paneele nende ülekuumenemise vältimiseks Päikese suhtes ka keerata. Kuna Merkuuri pind võib kuumeneda kuni 430 C, siis tuleb vältida ka sellelt lähtuva soojuskiirguse mõju. Õnneks viibib automaatjaam planeedi lähedal iga 12-tunnise täistiiru jooksul vaid 25 minutit.
MESSENGER-i eesmärgiks on muu hulgas uurida Merkuuri pinna keemilist koostist, selle geoloogilist ajalugu, tema magnetvälja olemust ning püüda selgusele jõuda erakordselt suure tuuma struktuuri ja planeedi suure tiheduse tekkepõhjustes. Viimaste vahel aitab valida kivimite koostise kindlaksmääramine. Olgu öeldud, et tuum moodustab tervelt 60 protsenti Merkuuri massist ja 47 protsenti läbimõõdust (!) ja tema tihedus gravitatsioonilist kokkusurumist elimineerides on 5,3 g/cm3 Maa 4,4 g/cm3 vastu, olles sellega Päikesesüsteemi tihedaim planeet. Ei saada mööda ka NASA lemmikteemast - vee otsimisest. Võiks arvata, et sellisel kuumal taevakehal, millel pole pealegi arvestatavat atmosfääri, ei saa mingit vett olla, kuid pooluselähedaste kraatrite päikesekiirte eest igavesti varjatud nurgatagustes, kus temperatuur langeb -180 C, võib tõepoolest leiduda jääd. Sama arvatakse teatavasti ka Kuu kohta, kuid sellegi taevakeha puhul pole veel täit selgust saadud. Igatahes kavatsetakse lasta uuel automaatjaamal taolistesse kohtadesse piiluda.
MESSENGER-i pardal on seitse uurimisriista. Tema kahest kaamerast on ühe lahutusvõime ligi 90 korda parem kui Mariner 10 omal, võimaldades eristada pinnal vaid 18-meetrise läbimõõduga detaile. Merkuuri pinna mineraalse koostise määramiseks on nähtava valguse ja infrapunaspektromeeter. Elementide sisalduse leidmiseks Merkuuri pinnas kasutatakse gamma- ja röntgenikiirguse ning neutronite spektromeetreid, pinnavormide kõrgusi võimaldab laser-kõrgusemõõtja määrata mõnekümne sentimeetrise täpsusega. Merkuuri ümbritseva ala uurimiseks on pardal veel ultarviolett-spektromeeter, osakeste ja plasma spektromeeter ning magnetomeeter.
Esimene möödalend Merkuurist on juba toimunud. See leidis aset 14. jaanuaril 2008, vähim kaugus planeedi pinnast oli 200 kilomeetrit. Mainitud ajal tegi MESSENGER lisaks magnetvälja, eksosfääri ja muudele uuringutele ka rohkem kui 1200 fotot. Sealhulgas oli võimalik pildistada täielikult ka üht Päikesesüsteemi suuremat kraatrit, 1550-kilomeetrise läbimõõduga Caloris'e nõgu, millest Mariner 10 nägi kunagi vaid väikest osa.
Järgmine MESSENGER-i lähenemine Merkuurile toimub juba selle aasta 6. oktoobril. Pärast seda peaks peaaegu kogu planeedi pind pildistatud olema. Kolmas ja ühtlasi viimane möödalend enne orbiidile minekut on 29. septembril 2009.
Eurooplaste suured plaanid
Erinevalt oma kuulsast Ameerika avastajast nimekaimust pole Itaalia teadlane Bepi (õige nimega Giuseppe) Colombo (1920-1984) kuigi tuntud. Sellegipoolest on see kunagine Padua Ülikooli rakendusmehaanika professor andnud olulise panuse Merkuuri uurimisse. Lisaks tema pöörlemise ja tiirlemise vahelise resonantsi leidmisele oligi just Colombo see, kes pakkus USA-s reaktiivliikumise laboratooriumis olles välja võimaluse, kuidas Mariner 10 võiks mitu korda Merkuurist mööda lennata. Seepärast on igati loomulik, et Euroopa Kosmoseagentuur ESA pani oma koostöös Jaapaniga kavandatava Merkuuri uurimiseks mõeldud automaatjaamale nimeks just BepiColombo. Viimase stardini on küll veel üksjagu aega - see peaks toimuma 2013. aasta augustis Vene kanderaketiga Sojuz-Fregat.
BepiColombo koosneb kolmest põhimoodulist, nendeks on Merkuuri Planetaarorbiiter (MPO - Mercury Planetary Orbiter), Merkuuri Magnetosfääri Orbiiter (MMO - Mercury Magnetospheric Orbiter) ja Merkuurini jõudmise moodul (MTM - Mercury Transfer Module). ESA valmistatud MPO on mõeldud peamiselt planeedi enese uurimiseks. Peale laia ja kitsa vaateväljaga kaamerate on ta varustatud mitut sorti (infrapuna-, ultraviolett-, röntgen-, gamma- ja neutronite) spekromeetritega ning laserkõrgusmõõtja, magnetomeetri ja teistegi instrumentidega. MMO valmistasid jaapanlased ja selle eesmärgiks, nagu nimigi ütleb, on Merkuuri magnetvälja uurimine. Selleks on ta pardal magnetomeeter, ioonide spektromeeter, plasmadetektorid jms uurimisriistad. Mõlema mainitud mooduli Merkuuri juurde toimetamiseks on kolmas moodul MTM, mis on varustatud mitte tavaliste, vaid ioonmootoritega. Lühidalt öeldes on ioonmootorid sarnased kuni viimase ajani televiisorites pildi tekitamiseks kasutatud kineskoopidega. Viimastes tekitavad kiirendatud elektronid vastu ekraani põrgates helendava kujutise, ioonmootoris aga liiguvad kiirendatud ksenooniioonid kosmosesse, tekitades tõukejõu. Võrreldes "tavaliste" keemilistel kütustel töötavate mootoritega on nii tekkiv tõukejõud imepisike - võrreldav jõuga, mida avaldab käele A4-suurune paberileht -, ent mõjudes pikka aega tagab niiviisi vajaliku kiiruse muutuse, kulutades seejuures imevähe kütust. Laetud osakeste kiirendamiseks vajalik elektrienergia saadakse päikesepatareidest. Enne Merkuuri orbiidile minekut heidetakse MTM ära. Ainuüksi mootorite jõust jääb siiski väheks ja plaanis on ka tavapärased kiiruse kogumised möödalendudel Kuust, Maast, Veenusest ja Merkuurist endast, viimasest kahest kummastki kaks korda. Sellegipoolest kulub kohalejõudmiseks kuus aastat, orbiidile ümber Merkuuri peaks BepiColombo minema juunis 2019. Uurimistöö kestab loodetavasti vähemalt aasta.
Esialgsete plaanide järgi pidi BepiColombolt laskuma Merkuuri pinnale ka 44-kilogrammine maandur ning tegutsema seal umbes nädala, kuid raha kokkuhoiu mõttes jäetakse laskumine ära. Kaubandusjumal, tänapäevases mõistes siis majandusjumal, Mercurius, sai oma järjekordse ohvri.
TÕNU TUVIKENE (1952) on Eesti Hariduse ja Teaduse Andmesidevõrgu EENet programmeerija. Lõpetanud Tartu Ülikooli astrofüüsikuna 1975. Kuni aastani 1988 oli Tartu Observatooriumi (tollase AAI) insener ja nooremteadur tähtede füüsika uurimisel. Seejärel töötanud arvutite alal, juhatanud Tartu Tähetorni astronoomiaringi ning populariseerinud astronoomiat ja kosmonautikat. Üle viiekümne aimekirjutise autor, kogumiku "Universum" kaasautor.
