¿Cuál es la fuente de la trama de Scott Manley sobre la pérdida del perihermión al final de la misión de Messenger?

Dado que nadie ha intervenido hasta ahora para responder, excepto el increíblemente útil comentario de @DavidHammen , escribiré una respuesta a mi propia pregunta.

¡Otras/diferentes respuestas son más que bienvenidas!

Su enlace http://messenger.jhuapl.edu/About/Mission-Design.html#final-extended-mission apunta a la extensión final de la misión Messenger. Este es un muy buen resumen y explica las cosas tan bien que no sé cómo resumir.

En cambio, señalaré ciertos aspectos de estos extraños movimientos que se muestran en la captura de pantalla.

Messenger se encontraba en una órbita polar altamente elíptica alrededor de un cuerpo de baja masa cerca de un cuerpo extremadamente masivo (el Sol), por lo que su órbita está constantemente siendo estirada y remodelada, y también hubo muchas maniobras de corrección de la órbita.

Las maniobras servían para

a) compensar los efectos de perturbación que habrían terminado prematuramente la misión moviendo el periápside hacia la superficie, provocando el final de la misión.

b) mantener el periapsis sobre latitudes (y longitudes) de interés para estudiar mejor ciertas características. Mientras que las altitudes del periapsis eran del orden de 100 km o menos, el apoapsis estaba muy por encima de aproximadamente 10.000 km de altitud.

Es importante tener en cuenta que la proximidad al Sol tuvo otros impactos en el diseño de la misión. Messenger tenía una sombrilla y debía mantenerse apuntando hacia el Sol para evitar el sobrecalentamiento mientras que la antena debía apuntar hacia la Tierra.

Además, las comunicaciones se perdían cada vez que la línea de visión se acercaba al Sol visto desde la Tierra, cuando Mercurio estaría en una conjunción superior.

Maneuver Calendar date dV(m/s) Purpose

MOI      18 Mar 2011   861.7   insert spacecraft into orbit around Mercury
OCM-1    15 Jun 2011    27.8   lower minimum altitude to 200 kilometers
OCM-2    26 Jul 2011     4.1   increase orbit period to 12 hours
OCM-3    07 Sep 2011    25.0   lower minimum altitude to 200 kilometers
OCM-4    24 Oct 2011     4.2   increase orbit period to 12 hours
OCM-5    05 Dec 2011    22.2   lower minimum altitude to 200 kilometers
OCM-6    03 Mar 2012    19.2   lower minimum altitude to 200 kilometers

First Extended Mission

OCM-7    16 Apr 2012    53.3   Decrease orbit period to 9.1 hours; deplete oxidizer
OCM-8    20 Apr 2012    31.5   Decrease orbit period to 8 hours

Second Extended Mission

OCM-9    17 Jun 2014     5.0   Target 25-km minimum altitude on 12 September 2014
                                Met 25.2-km minimum altitude on 12 September 2014

OCM-10   12 Sep 2014     8.6   Target 25-km minimum altitude on 24 October 2014
                                Met 25.4-km minimum altitude on 24 October 2014

OCM-11   24 Oct 2014    19.3   Target 25-km minimum altitude on 21 January 2015
                                Met 25.7-km minimum altitude on 21 January 2015

OCM-12   21 Jan 2015     9.7   Target 15-km minimum altitude on 1 March 2015
                                Met 14.9-km minimum altitude on 1 March 2015

Final Extended Mission

OCM-6    03 Mar 2012    19.2   lower minimum altitude to 200 kilometers
OCM-13   18 Mar 2015     3.1   Target 5.7-km minimum altitude above terrain on 2 April 2015
OCM-14   02 Apr 2015     3.0   Target 13.1-km minimum altitude above terrain on 6 April 2015
OCM-15   06 Apr 2015     1.8   Target 6.9-km minimum altitude above terrain on 14 April 2015
OCM-15A  08 Apr 2015     1.9   Target 6.9-km minimum altitude above terrain on 14 April 2015
OCM-16   14 Apr 2015     1.0   Target 9.0-km minimum altitude above terrain on 24 April 2015
OCM-17   24 Apr 2015     1.5   Raise minimum altitude to delay Mercury impact to 30 April 2015
OCM-18   28 Apr 2015     0.45   Raise minimum altitude to delay Mercury impact to 30 April 2015 at 19:26:01 UTC

Aquí hay algunos datos de la órbita simulada en la base de datos Horizons de JPL. Esta solución fue revisada en 2015. La órbita de Messenger alrededor de Mercurio era cada 12 horas. Descargué el orbital osculador de Messenger en órbita alrededor de Mercurio a una cadencia de 1 hora. Cada punto de datos es la mediana de 24 valores durante un día, lo que suaviza los pequeños movimientos que hacen el hecho de que la órbita no es puramente kepleriana y, por lo tanto, los elementos osculadores se mueven.

Las extrañas ondulaciones curvas en la distancia del periapsis probablemente se deban a la órbita altamente elíptica que aleja a Messenger de Mercurio, por lo que la influencia del Sol es más fuerte. Puede ver que las ondulaciones del periapsis disminuyen cuando la apoapsis disminuye. Sin embargo, no estoy seguro de por qué esas ondulaciones se recuperan hacia el final, aunque la apoapsis solo aumenta un poco.

Creo que estos cambios se correlacionarán con el ángulo entre el plano orbital de Messenger y la dirección de la atracción gravitatoria del Sol, pero me he quedado sin fuerza aquí...

¡Esta es una misión muy complicada e interesante!