Во время работы станции на орбите вокруг планеты планируется за первые 6 месяцев выполнить подробную съемку всей ее поверхности в различных диапазонах спектра, включая цветные изображения местности, определение химического и минералогического составов пород поверхности, измерение содержания летучих элементов в приповерхностном слое для поисков мест концентрации льда.

В последующие 6 месяцев будут выполняться очень детальные исследования отдельных объектов местности, наиболее важных для понимания истории геологического развития планеты. Такие объекты будут отобраны по результатам глобальной съемки, выполненной на первом этапе. Также лазерным высотомером будут проводиться измерения высот деталей поверхности для получения обзорных топографических карт. Магнитометр, расположенный вдалеке от станции на шесте длиной 3,6 м (чтобы избежать помех от приборов), произведет определение характеристик магнитного поля планеты и возможных магнитных аномалий на самом Меркурии.

Принять эстафету у «Мессенджера» и начать в 2012 году изучение Меркурия с помощью сразу трех станций призван совместный проект Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) – «БепиКоломбо». Здесь изыскательские работы планируется вести с помощью одновременно двух искусственных спутников, а также посадочного аппарата. В планируемом полете плоскости орбит обоих спутников пройдут через полюса планеты, что позволит охватить наблюдениями всю поверхность Меркурия.

Основной спутник в виде невысокой призмы массой 360 кг будет двигаться по слабовытянутой орбите, то приближаясь к планете до 400 км, то удаляясь от нее на 1 500 км. На этом спутнике будет размещен целый комплекс приборов: 2 телекамеры для обзорной и детальной съемки поверхности, 4 спектрометра для изучения хи-диапазонах (инфракрасном, ультрафиолетовом, гамма, рентгеновском), а также нейтронный спектрометр, предназначенный для обнаружения воды и льда. Кроме того, основной спутник будет снабжен лазерным высотомером, с помощью которого должна быть впервые составлена карта высот поверхности всей планеты, а также телескопом – для поиска потенциально опасных для столкновения с Землей астероидов, которые заходят во внутренние районы Солнечной системы, пересекая земную орбиту.

Перегрев Солнцем, от которого к Меркурию приходит в 11 раз больше тепла, чем к Земле, может привести к выходу из строя электроники, работающей при комнатной температуре, одна половина станции «Мессенджер» будет укрыта полуцилиндрическим теплоизолирующим экраном из специальной керамической ткани Nextel. 

Вспомогательный спутник в виде плоского цилиндра массой 165 кг, называемый магнитосферным, планируется вывести на сильно вытянутую орбиту с минимальным расстоянием от Меркурия 400 км и максимальным – 12 000 км. Работая в паре с основным спутником, он будет производить измерения параметров удаленных областей магнитного поля планеты, в то время как основной займется наблюдением магнитосферы вблизи Меркурия. Такие совместные измерения позволят построить объемную картину магнитосферы и ее изменений во времени при взаимодействии с меняющими свою интенсивность потоками заряженных частиц солнечного ветра. На вспомогательном спутнике так-же будет установлена телекамера для съемки поверхности Меркурия. Магнитосферный спутник создается в Японии, а основной разрабатывается учеными европейских стран.

В проектировании посадочного аппарата участвуют Научно-исследовательский центр имени Г.Н. Бабакина при НПО имени С.А. Лавочкина, а также фирмы Германии и Франции. Запуск «БепиКоломбо» планируется произвести в 2009—2010 годах. В связи с этим рассматриваются два варианта: либо единый запуск всех трех аппаратов ракетой «Ариан-5» с космодрома Куру во Французской Гвиане (Южная Америка), либо – два отдельных пуска с космодрома Байконур в Казахстане российскими ракетами «Союз—Фрегат» (на одной—основной спутник, на другой – посадочный аппаратимагнитосферный спутник). Предполагается, что перелет к Меркурию будет длиться 2—3 года, за которые аппарат должен пролететь сравнительно близко от Луны и Венеры, гравитационное воздействие которых «скорректирует» его траекторию, придав направление и скорость, необходимые для достижения ближайших окрестностей Меркурия в 2012 году.

Как уже было сказано, исследования со спутников планируется проводить в течение одного земного года. Что же касается посадочного блока, то он сможет проработать очень недолгое время – сильный нагрев, которому он должен подвергнуться на поверхности планеты, неизбежно приведет к выходу из строя его радиоэлектронных устройств. Во время межпланетного перелета небольшой посадочный аппарат дискообразной формы (диаметр 90 см, масса 44 кг) будет находиться «на спине» у магнитосферного спутника. После их разделения вблизи Меркурия посадочный аппарат будет выведен на орбиту искусственного спутника с высотой 10 км над поверхностью планеты.

Чтобы избежать нагрева теплом, отраженным поверхностью Меркурия, станция «Мессенджер» будет находиться над его сильно нагретыми районами минимальное количество времени, двигаясь в основном по орбите, расположенной вдоль терминатора (границы между освещенным и затененным полушариями).

Другой маневр переведет его на траекторию снижения. Когда до поверхности Меркурия останется 120 м, скорость посадочного блока должна уменьшиться до нуля. В этот момент он начнет свободное падение на планету, в ходе которого произойдет наполнение сжатым воздухом пластиковых мешков – они укроют аппарат со всех сторон и смягчат его удар о поверхность Меркурия, которой он коснется со скоростью 30 м/с (108 км/ч).

Чтобы уменьшить негативное воздействие солнечного тепла и радиации, посадку на Меркурий планируется произвести в полярной области на ночной стороне, невдалеке от линии раздела темной и освещенной частей планеты, с таким расчетом, чтобы примерно через 7 земных дней аппарат «увидел» рассвет и поднимающееся над горизонтом Солнце. Для того чтобы бортовая телекамера смогла получить изображения местности, планируется снабдить посадочный блок своего рода прожектором. С помощью двух спектрометров будет определено, какие химические элементы и минералы содержатся в точке посадки. А небольшой зонд, прозванный «кротом», проникнет вглубь, чтобы провести измерения механических и тепловых характеристик грунта. Сейсмометром попытаются зарегистрировать возможные «меркуретрясения», которые, кстати, весьма вероятны.

Также планируется, что с посадочного аппарата на поверхность сойдет миниатюрный планетоход – для исследования свойств грунта на прилегающей территории. Несмотря на грандиозность планов, детальное изучение Меркурия только начинается. И то, что земляне намерены потратить на это множество сил и средств, отнюдь не случайно. Меркурий – единственное небесное тело, внутреннее строение которого столь сходно с земным, поэтому для сравнительной планетологии интерес он представляет исключительный. Возможно, исследования этой далекой планеты позволят пролить свет на загадки, таящиеся в биографии нашей Земли.

Миссия «БепиКоломбо» над поверхностью Меркурия: на переднем плане – основной орбитальный спутник, в отдалении – магнитосферный модуль.

Одинокий гость.«Маринер-10» – единственный космический аппарат, исследовавший Меркурий. Сведения, полученные им 30 лет назад, до сих пор остаются наилучшим источником информации об этой планете. Полет «Маринера-10» считается исключительно успешным – вместо намеченного по плану одного раза он провел исследования планеты трижды. На сведениях, полученных им в ходе полета, основаны все современные карты Меркурия и подавляющее большинство данных о его физических характеристиках. Сообщив о Меркурии всю возможную инфрмацию, «Маринер-10» исчерпал ресурс «жизнедеятельности», но и до сих пор продолжает безмолвно двигаться по прежней траектории, встречаясь с Меркурием каждые 176 земных дней – точно через два оборота планеты вокруг Солнца и через три оборота ее вокруг своей оси. Из-за такой синхронности движения он всегда пролетает над одним и тем же районом планеты, освещаемым Солнцем, точно под тем же углом, как и во время самого первого своего пролета.