MESSENGER (kompendium)

[Scorus]

12 września 2006 roku wykonany został manewr TCM-11. Delta-V wyniosła 1.68 m/s. Korekta przygotowała trajektorię na pierwszy przelot koło Wenus. Był to pierwszy manewr wymagający użycia dwóch zestawów silników. Został podzielony na dwie fazy - TCM-11A i TCM-11B. Odpalenie TCM-11A trwało 23 sekundy, a TCM-11B - 205 sekund. Rozpoczęły się one o godzinach odpowiednio 23:00 UTC i 23:10 UTC. Manewr został potwierdzony po 12.3 minuty od startu TCM-11A, gdy sygnał został odebrany w stacji śledzenia w Cabrerrze w Australii. Był to 8 manewr w czasie misji.

5 października 2006 roku wykonany został manewr TCM-12. Delta-V wyniosła 0.498 m/s. Manewr trwał 58 sekund i rozpoczął się o 22:30 UTC. Został potwierdzony po odebraniu sygnału w Camberrze, po 13.5 minuty. Był to ostatni manewr przed pierwszym przelotem koło Wenus i koniunkcją ze Słońcem. Orbita sondy charakteryzowała się po nim peryhelium w odległości 0.60 AU, aphelium 1.05 AU i inklinacją 2.6°. Był to 9 manewr w czasie misji.

[Scorus]

Pierwszy przelot koło Wenus odbył się 24 października 2006r. Największe zbliżenie, na odległość 2 990 km od powierzchni miało miejsce o godzinie 8:34 UTC. 18 minut po zbliżeniu sonda weszła za tarczę Wenus i łączność z nią została przerwana. Została odzyskana o godzinie 14:15 UTC. Delta-V wyniosła 5.46 kilometrów na sekundę. Szybkość sondy względem Słońca po przelocie wynosiła 35.0 kilometrów na sekundę. Przelot pozwolił na zredukowanie odległości peryhelium i aphelium orbity oraz na zwiększenie jej inklinacji. Okres obiegu był potem prawie równy okresowi obiegu Wenus. Nowa orbita charakteryzowała się peryhelium 0.55 AU, aphelium 0.90 AU i inklinacją 8.1°.

Podczas przelotu nie wykonywano żadnych obserwacji naukowych, z powodu koniunkcji Wenus ze Słońcem, która uniemożliwiła wiarygodną łączność z pojazdem zaraz po przelocie. Kąt pomiędzy Słońcem a Ziemią wynosił tylko 1.4 stopnia. Dodatkowo utrudnieniem był długi okres trwania zasłonięcia Słońca przez Wenus, trwający 56 minut. Normalny tryb łączności został przywrócony dopiero w końcu listopada 2006r.

[Scorus]

2 grudnia 2006 roku wykonany został manewr TCM-13. Zoptymalizował on trajektorię do drugiego przelotu koło Wenus. Był to jedyny pierwszy manewr który został podzielony na trzy części - TCM-13A, TCM-13B o TCM-13C. Sumaryczna zmiana szybkości wyniosło 25.645 m/s. Gdyby zastosowano pojedyncze uruchomienie silników orientacja statku naraziłaby jego komponenty na przegrzanie przez Słońce. W tym czasie pojazd znajdował się o 12% bliżej Słońca niż Ziemia. Podczas wszystkich trzech komponentów osłona przeciwsłoneczna umożliwiała ochronę statku przed bezpośrednim ogrzewaniem przez Słońce  Pierwszy i trzeci komponent używał silników grupy P umieszczonych blisko centrum osłony słonecznej. Nie mogły zostać połączone z powodu stosunkowo małej ilości paliwa w zbiorniku pomocniczym. Zbiornik ten został ponownie napełniony paliwem z dwóch głównych zbiorników podczas TCM-13B. Wszystkie manewry z wektorem szybkości skierowanym do (jak TCM-13A i C) albo od Słońca musiały bowiem używać małych silników pobierających paliwo ze zbiornika pomocniczego.  Poszczególne komponenty manewru trwały odpowiednio 1670 sekund, 97 sekund i 1640 sekund. Rozpoczynały się o godzinach 00:00 UTC, 01:00 UTC i 06:00 UTC. TCM-13A został potwierdzony odebraniem sygnału przez stację w Goldstone po 15.4 minuty. Po potwierdzeniu napełnienia zbiornika pomocniczego w trakcie TCM-13B kontrola misji wydała polecenie wykonania TCM-13C, jedynego komponentu TCM-13 monitorowanego przez stację w Camberrze. Był to 10 manewr w czasie misji. W późniejszym czasie anulowano manewr TCM-14.

25 kwietnia 2007 roku wykonany został manewr TCM-15. Przygotował on trajektorię na drugi przelot koło Wenus. Rozpoczął się o godzinie 17:30 UTC i trwał 140 sekund. W trakcie manewru wystąpiły zaburzenia orientacji przestrzennej, kompensowane poprzez uruchomienia silników o małym ciągu. Spowodowało to osiągnięcie mniejszej niż zakładano zmiany szybkości. Wyniosła ona 0.568 m/s zamiast 0.767 m/s. Manewr został potwierdzony po 10 minutach przez sygnały odebrane w stacji DSN w Madrycie.  Był to 11 manewr podczas misji.

[Scorus]

25 maja 2007 roku wykonany został manewr TCM-16. Delta-V wyniosła 0.212 m/s. Manewr rozpoczął się o 20:00 UTC i trwał 36 sekund. Został potwierdzony po 7 minutach odebraniem sygnału z sondy w stacji w Madrycie. Korekta pozwoliła na ustawienie trajektorii na wybrany punkt największego zbliżenia podczas drugiego przelotu koło Wenus. Był to 12 manewr podczas misji. W późniejszym czasie anulowano manewr TCM-17.

[Scorus]

Drugi przelot koło Wenus odbył się 6 czerwca 2007r. Największe zbliżenie - na odległość 337 kilometrów miało miejsce o godzinie 23:08 UTC. Przelot zmienił szybkości sondy o 6.96 km/s. Szybkość sondy względem Słońca po przelocie wynosiła 40.6 km/s. Przelot ten pozwolił na zredukowanie odległości peryhelium i aphelium do poziomu pozwalającego na pierwszy przelot koło Merkurego. Zmiany odległości peryhelium i aphelium uzyskane łącznie podczas 2 przelotów koło Wenus znacznie zmniejszyły ilość paliwa potrzeba do manewru wejścia na orbitę wokół Merkurego. Przez 20 minut wokół największego zbliżenia MESSENGER znajdował się w cieniu Wenus i sonda była zasilana bateryjnie. O godzinie 1:32 UTC bateria ponownie została naładowana. We wszystkich fazach przelotu sonda działała w pełni prawidłowo.

W trakcie przelotu wykonany został szeroki program obserwacji z użyciem wszystkich instrumentów sondy. Geometria była podobna do pierwszego przelotu koło Merkurego, co pozwoliło na przetestowanie instrumentów w trybie planowanym do zastosowania przy Merkurym. Po raz pierwszy działało wszystkie 7 instrumentów naukowych. Uzyskano około 6 gigbitów danych, w tym ponad 630 zdjęć Wenus. Kampania obserwacyjna trwała kilka dni. Górna atmosfera Wenus została zobrazowana w podczerwieni i w świetle widzialnym. Dane te zostały porównane z wynikami z innych misji. Wykonano także jednoczesne pomiary pola magnetycznego i otoczenia plazmowego z sondą Venus Express. Spektrometria w zakresie podczerwieni, światła widzialnego i promieniowania rentgenowskiego pozwoliła na określenie składu górnej atmosfery Wenus. Wykonano ponadto poszukiwania wyładowań atmosferycznych po nocnej stronie Wenus. Transmisja danych z przelotu rozpoczęła się 7 czerwca. Dane spływały do sieci DSN przez kilka dni. Do 8 czerwca na Ziemi znalazła się już kolorowa mozaika Wenus oraz dane z wysokościomierza radarowego, który próbkował wiązką lasera chmury na Wenus.

[Scorus]

17 października 2007 roku wykonany został manewr TCM-18, oznaczony też jako  DSM-2. Przebiegał on w odległości 250 mln km od Ziemi. Skorygował kurs na pierwszy przelot koło Merkurego. Pozwolił też na przetestowanie statku w konfiguracji z panelami słonecznymi skierowanymi pod kątem 65 stopni w stosunku do od Słońca. Była to konfiguracja wymagana do ochrony paneli przed przegrzaniem w trakcie późniejszych korekt trajektorii. Manewr był podzielony na 2 części - TCM-18A i TCM-18B. Sumaryczna zmiana szybkości wyniosła 226 m/s. Szybkość sondy względem Słońca po manewrze wynosiła 40.7 kilometrów na sekundę. Podczas składowej TCM-18A silnik LVA został uruchomiony o 22:00 UTC. Działał przez 385 sekund. Zmiana szybkości wyniosła 226 m/s. Składowa TCM-18B rozpoczęła się o godzinie 22:30 UTC. Polegała na uruchomieniu 4 z 12 mniejszych silników manewrowych na 133 sekundy. Dało to dodatkową zmianę szybkości 1.4 m/s. TCM-18B spowodował, że zbiorniki paliwa znowu znalazły się w środku ciężkości sondy, co dało większą stabilność w kontroli orientacji. Ponadto przetestowano zachowanie małych silników z nową orientacją paneli słonecznych.  Podczas obu komponentów osłona  przeciwsłoneczna chroniła statek przed przegrzaniem w odległości od Słońca, 32% mniejszej niż odległości o Słońca do Ziemi. Manewr został potwierdzony po 15.5 minuty odebraniem sygnałów z sondy w stacji Goldstone. Zakończył się pełnym sukcesem. Był to 13 manewr podczas misji.

19 grudnia 2007 roku wykonany został manewr TCM-19. Delta-V wyniosła 1.104 m/s. Manewr został rozpoczęty o godzinie 22:00 UTC i trwał 111 sekund. Został potwierdzony odebraniem sygnału w Camberrze po 13 minutach. Manewr ten usunął drobne błędy powstałe podczas TCM-18 i ustawił trajektorię sondy na wybrany punkt największego zbliżenia z Merkurym podczas pierwszego przelotu koło tej planety. Był to 14 manewr podczas misji.

Poza manewrem TCM-19 przed pierwszym przelotem koło Merkurego do modyfikacji orbity rozpoczęto wykorzystywanie ciśnienia promieniowania słonecznego. Odpowiednie ustawienie paneli słonecznych pozwoliło na wykonywanie długotrwałych zmian trajektorii. Zmniejszyło to ryzykowność misji, ponieważ metoda ta okazała się dokładniejsza od manewrów silnikowych, w których zawsze istniał pewien margines błędu. Ponadto była znacznie bardziej plastyczna. Przeloty koło Merkurego musiały być bardzo dokładne. Były bliskie (około 200 km), a zbyt duże zbliżenie mogłoby spowodować zderzenie z powierzchnią. Przelot zbyt odległy wymusiłby wprowadzenie dodatkowych przelotów koło planety, które wydłużyły okres trwania misji, zwiększyły zużycie paliwa, oraz powiększyły całkowite koszty projektu. Ponadto wykorzystanie ciśnienia światła słonecznego pozwoliło na anulowanie serii mniejszych korekt trajektorii, przyczyniając się do zaoszczędzenia paliwa. W praktyczne pomiędzy poszczególnymi przelotami koło Merkurego oraz przed wejściem na orbitę wokół planety konieczne było przeprowadzenie tylko po jednym manewrze. Przed pierwszym przelotem anulowano manewry TCM-20 - 22.

[Scorus]

Dnia 14 stycznia 2008r sonda wykonała pierwszy przelot koło Merkurego. Największe zbliżenie - na odległość odległości 203 km od powierzchni miało miejsce o godzinie 19:04:39 UTC. Zmiana szybkości w trakcie przelotu wyniosła 2.30 km/s. Szybkość sondy względem Słońca po przelocie wynosiła 41.9 kilometrów na sekundę (względem Merkurego - 7.1 kilometrów na sekundę). Przelot pozwolił na zredukowanie szybkości sondy względem planety, ułatwiając wykonanie manewru wejścia na orbitę. Peryhelium orbity zostało zmienione z 0.33 AU na 0.32 AU, a aphelium - z 0.75 AU na  0.70 AU.

W trakcie przelotu wykonano szereg obserwacji naukowych. Były to pierwsze dane z okolic Merkurego od ponad 30 lat. Dane z tego przelotu (i z kolejnych) wykorzystano do zaplanowania obserwacji na orbicie. Sonda zebrała pierwsze dane dotyczące mineralogicznego i pierwiastkowego składu powierzchni Merkurego. Były kluczowe dla modeli dotyczących procesu formowania się Merkurego. Pomiary te zostały wykonane blisko równika, w strefie w której obserwacje o tak wysokiej rozdzielczości nie były możliwe podczas orbitalnej fazy misji. Instrument MASCS wykonał w tym celu obserwacje  w podczerwieni i ultrafiolecie, co pozwoliło na oszacowanie składu mineralnego skorupy Merkurego. Skład pierwiastkowy można było określić na podstawie danych z GRNS i XRS.

Instrument MDIS zobrazował dużą część powierzchni planety przez filtry, w tym większość obszarów nie obserwowanych przez Marinera 10, który sfotografował tylko 45%powierzchni. Pozostała część powierzchni była obramowana w świetle widzialnym i za pomocą radaru z Ziemi, ale MESSENGER dostarczył pierwszych szczegółowych obrazów tych obszarów i pozwolił na umieszczenie ich w globalnym kontekście. Analiza ukształtowania powierzchni pozwoliła na rozpoczęcie badań ewolucji skorupy Merkurego. Obrazy multiespektralne w połączeniu z danymi ze spektrometrów pozwoliły na dokładniejsze badania historii skorupy planety. Dzięki obrazom dane spektrometryczne zostały umieszczone w odpowiedni kontekście. Badano po raz pierwszy szczegółowo geologię wielu utworów na powierzchni Merkurego, między innymi basen Caloris Planitia. Wykonano też obrazowanie okolic równika w wysokiej rozdzielczości, co nie było możliwe podczas badań z orbity. Instrument MLA zebrał też pierwsze dane altymetryczne dla powierzchni Merkurego. Pomiary te również zostały wykonane w strefie równikowej.

Badania pola magnetycznego były pierwszymi szczegółowymi obserwacjami tego typu. Dane zebrane przez Mainera 10 nie pozwalały na określenie szczegółów struktury pola magnetycznego i jego orientacji. Mapowanie pola magnetycznego zostało rozpoczęte za pomocą magnetometru MAG na niskiej wysokości w strefie równikowej. Zebrane dane posłużyły do uzupełnienia bardziej globalnych informacji zbieranych podczas fazy orbitalnej misji. Pomiary były też wykonane w duże odległości od planety, co pozwoliło na badania oddziaływania magnetosfery z wiatrem słonecznym z wysoką rozdzielczością czasową i śledzenie zjawisk zachodzących w ogonie magnetosfery.

Wykonano też pierwsze pomiary pola grawitacyjnego planety poprzez rejestrowanie przesunięć dopplerowskich w sygnale sondy. Pozwoliło to na zebranie bliższych informacji na temat stanu wnętrza planety. Dane te pozwoliły na sprecyzowanie wartości współczynników C20 (spłaszczenie grawitacyjne) i C22 (eliptyczność równikowa). MESSENGER pozwolił na ich znaczna aktualizację w stosunku do wartości uzyskanych z danych Marinera 10. Pomiary te w połączeniu z naziemnymi danymi radarowymi pozwoliły na określenie stopnia stopienia jądra planety.

Największe zbliżenie nastąpiło w okolicach równika, rzez co geometria przelotu nie pozwoliła na badania materiałów zalegających na biegunach Merkurego. Ich badania były przewidziane na orbitalną część wyprawy. Jednak obserwacje zmiany emisji w utrafiolecie i zmiany składu plazmy dostarczyły wskazówek o naturze tych utworów przed orbitalną fazą misji. MESENGER zbadał także skład słabej atmosfery planety (egzosfery). Obserwacje zostały wykonane w ultrafiolecie za pomocą instrumentu MASCS. Ponadto rejestrowano rozkład cząstek energetycznych za pomocą systemu EPPS. Unikalna trajektoria przelotu pozwoliła też na wykonanie niepowtarzalnych obserwacji ogona magnetosfery w ultrafiolecie. Region ten nie był rutynowo dostępny podczas badań z orbity.

[Scorus]

17 marca 2008 roku został wykonany manewr TCM-23, oznaczony też jako  DSM-3. Delta-V wyniosła 72.24 m/s. Szybkość sondy względem Słońca po manewrze wynosiła 41.8 kilometrów na sekundę. Manewr ten skorygował trajektorię przed drugim przelotem koło Merkurego. Ponadto pozwolił na przetestowanie rotacji statku wymaganej podczas manewru wejścia na orbitę Merkurego. Rotacja wykonana podczas ostatnich 110 sekund manewru objęła 4 stopnie - około 11% obrotu wymaganego podczas MOI. Manewr został wykonany za pomocą silnika LVA. Podczas manewru osłona słoneczna chroniła statek przed przegrzaniem. Manewr rozpoczął się o godzinie 19:30 UTC i trwał 149 sekund. Został potwierdzony po 5.7 minuty z chwilą odebrania sygnału z sondy przez stację DSN w Goldstone. Był to 15 manewr podczas misji. Po tym manewrze orbita okołosłoneczna sondy znajdowała się w rezonansie 2:3 z orbitą Merkurego.

Po manewrze TCM-19 trajektoria lotu była korygowana z użyciem ciśnienia światła słonecznego, dzięki czemu anulowano planowane manewry TCM-20 - 28.

[Scorus]

Dnia 6 października 2008 roku sonda wykonała drugi przelot koło Merkurego. Największe zbliżenie - na odległość 199.4 kilometrów od powierzchni nastąpiło o godzinie 09:40:21 UTC. Przelot spowodował zmianę szybkości na poziomie 2.46 km/s. Szybkość sondy względem Słońca po przelocie wynosiła 43.7 km/s (względem Merkurego - 6.6 km/s). Przelot pozwolił na zredukowanie szybkości sondy względem Merkurego, ułatwiające wykonanie manewru wejścia na orbitę.

Podczas przelotu wykonano znaczna ilość obserwacji naukowych. System MDIS wykonał serię zdjęć o wysokiej rozdzielczość oraz uzyskał obrazy multispektralne. Objęły one około 30% powierzchni która nigdy nie była fotografowana przez statek kosmiczny. Nowo fotografowany obszar znajdował się po przeciwległej stronie planety niż ten obserwowany podczas przelotu pierwszego. Uzyskano ponad 1200 obrazów powierzchni. Podczas przelotu MLA wykonał też pomiary topografii. Przelot ten pozwolił po raz pierwszy skorygować pomiary topograficzne ze zdjęciami o wysokiej rozdzielczości. Pomiary MLA wykonane podczas przelotu pierwszego obejmowały teren który wcześniej nie był obrazowany. Pomiary wykonane podczas przelotu drógiego obejmowały teren częściowo sfotografowany podczas przelotu pierwszego. Ponadto obszary zbadane przez MLA podczas przelotu pierwszego zostały sfotografowane przed MDIS podczas przelotu drugiego. W ten sposób przelot drógi pozwolił na pierwsze porównanie danych topograficznych z wyglądem powierzchni.

Drugi przelot charakteryzował się trajektorią z największym zbliżeniem na przeciwnej stronie Merkurego niż przelot pierwszy. Geometria taka dostarczyła doskonałej próbki pola magnetycznego, na półkuli południowej blisko równika, uzupełniającej pomiary wykonane podczas przelotu pierwszego. Pozwoliło to na pierwsze badania struktury pola magnetycznego na półkuli południowej. Komponenty FIPS i EPS systemu EPPS pozwoliły na rejestrowanie cząstek energetycznych w magnetosferze. Pozwoliły na pierwsze scharakteryzowanie jednocześnie jonów i przyspieszonych elektronów w otoczeniu Merkurego (Mariner 10 badał tylko elektrony). Podczas przelotu pierwszego EPPS/FIPS zarejestrował duże bogactwo jonów o niskich energiach. Drugi przelot pozwolił na zidentyfikowanie stałych i dynamicznych cech och populacji.

Spektrometr MASCS wykonał pomiary cienkiej egzosfery Merkurego o wysokiej rozdzielczości spektralnej i przestrzennej. Na około 9 godzin przed największym zbliżeniem instrument ten rozpoczął mapowanie składu ogona egzosfery rozciągającego się za stroną Merkurego odwróconą od Słońca. Pomiary objęły dwa razy dłuższy odcinek ogona niż podczas przelotu pierwszego. Obserwacje były też tak zaplanowane, aby uzyskać maksymalną wrażliwość na pierwiastki trudne do zaobserwowania z Ziemi czy nawet z kosmosu z powodu sygnatury w ultrafiolecie słabej  w stosunku do silnego sygnału Na.

Podczas przelotu zebrano też pewne informacje o składzie powierzchni, ale mapowanie składu było głównym celem misji orbitalnej. W tym celu zastosowano instrumenty MASCS/VIRS, GRNS/GRS, GRNS/NS i XRS. Pomiary o wysokiej rozdzielczości spektralnej uzyskane przez MASCS/VIRS obejmowały obszary sfotografowane multispektralnie przez MDIS. Dostarczyło to uzupełniające spektralne informacje o powierzchni z bezprecedensową szczegółowością. Ponadto przelot ten pozwolił na porównanie dwóch półkul Merkurego (półkuli obserwowanej podczas przelotu pierwszego i półkuli obserwowanej podczas przelotu drugiego) pod kątem stopnia jednorodności spektralnej.

Sekwencje obserwacji wykonanych podczas przelotu wyglądały następująco. 3 października o godzinie 03:30 UTC (77 godzin i 10 minut do przelotu) uzyskano pierwszy obraz nawigacyjny. O godzinie 17:00 UTC (64 godzin i 40 minut do przelotu) uzyskano drugi obraz nawigacyjny. O godzinie 21:45 UTC (59 godzin i 55 minut do przelotu) stacje DSN rozpoczęły ciągłe śledzenie sygnału sondy. 4 października uzyskano trzeci obraz nawigacyjny (godz. 05:00 UTC, 52: godziny i 40 minut do przelotu), czwarty (godz. 13:00 UTC, 44 godzin i 40 minut do przelotu) i piąty (godz. 21:00 UTC, 36 godzin i 40 minut do przelotu). 5 października uzyskano szóstą serię obrazów nawigacyjnych (godz. 05:00 UTC, 28 godzin i 40 minut do przelotu), serię siódmą (godz. 13:00 UTC, 20 godzin i 40 minut do przelotu), oraz ósmą (godz 19:00 UTC, 14 godzin i 40 minut do przelotu). O godzinie 23:03 UTC (10 godzin i 37 minut do przelotu) sonda wykonała obrót w celu rozpoczęcia obrazowania Merkurego za pomocą MDIS do celów naukowych. Antena HGA została odwrócona od Ziemi i na Ziemi odbierano tylko sygnał radiolatarni. O godzinie 22:45 UTC (9 godzin i 55 minut do przelotu) MASCS rozpoczął 9-godzinny skan ogona magnetosfery. W tym czasie kontynuowane było obrazowanie. 6 października o godzinie 05:10 UTC (04 godziny i 30 minut do przelotu) MDIS wykonał serię 84 zdjęć w celu monitorowania rozproszonego światła. O godzinie 08:11 UTC (1 godzina i 29 minut do przelotu) MDIS/WAC uzyskał pierwszy barwny obraz Merkurego. Zdjęcie zostało wykonane z odległości  27 000 kilometrów. Merkury miał postać sierpa i wypełniał prawie całe pole widzenia. O godzinie 08:42 UTC (58 minut do przelotu) rozpoczęło się wykonywanie mozaiki MDIS/NAC o rozdzielczości  450 metrów na piksel. Mozaika została wykonana z odległości 16 000 kilometrów (10 000 mil) i miała format 4 x 11 zdjęć. O godzinie 09:25 UTC (14 minut do przelotu) sonda na 18 minut weszła w cień Merkurego. O 09:26 UTC (14 minut do przelotu) MASCS zakończył skan ogona egzosfery. O godzinie 09:27 UTC (13 minut do przelotu) rozpoczął się obrót sondy w celu zwrócenia pozostałych instrumentów na planetę. O godz 09:36 UTC (4 minuty do przelotu) MLA rozpoczął wykonywanie pomiarów topograficznych. O godzinie 09:40:21 UTC nastąpiło największe zbliżenie do Merkurego (na odległość 200 km). O 09:42 UTC (1  minuta po przelocie) sonda wyszła z zaćmienia. O 09:45 UTC (5 minut po przelocie) MASCS rozpoczął pomiary dziennej strony planety (badania składu powierzchni). O 09:48 UTC (8 minut po przelocie) rozpoczęły się wspólne obserwacje MDIS/WAC,  MASCS i MLA. O godzinie 09:50 UTC (10 minut po przelocie) zakończyły się pomiary za pomocą MLA, trwały natomiast obserwacje MDIS/WAC i MASCS. O 09:55 UTC (15 minut po przelocie) MASCS rozpoczął obserwacje niskiej egzosfery po stronie oświetlonej. O godz. 09:56 UTC (16 minut po przelocie) rozpoczęło się wykonywanie pierwszej mozaiki wysokiej rozdzielczości za pomocą MDIS/NAC. Uzyskano ją z odległości  3 600 - 4 500 km. 36 zdjęć miało rozdzielczość 100 - 150 metrów na piksel i było uzyskiwanych w tempie 1 fotografii na 5 sekund. Trwały też pomiary MASCS. O godzinie 09:57 UTC (17 minut po przelocie) MASCS rozpoczął pomiary górnej egzosfery po stronie oświetlonej. O godz. 10:01 UTC (21 minut po przelocie) MDIS/NAC rozpoczął wykonywanie drugiej mozaiki wysokiej rozdzielczości. Uzyskano 162 zdjęcia obejmujące północną półkulę, prawie w całości oświetloną. Wschodnia część mozaiki (2/3 całości) pokryła obszar sfotografowany przez Mainera 10 oraz sporą przerwę w obrazowaniu z Marinera 10. Mozaika miała rozdzielczość 150 - 300 metrów na piksel. O godzinie 10:23 UTC (42 minuty po przelocie) MDIS/WAC wykonał drugą mozaikę barwną. Mozaika miała format 3 x 3 zdjęcia i rozdzielczość 2.2 - 3 kilometrów na piksel. O 10:37 UTC (56 minut po przelocie) MDIS/WAC wykonał zdjęcia kalibracyjne. O 10:46 UTC (1 godzina i 6 minut po przelocie) MDIS/NAC wykonał trzecią mozaikę, globalną. Miała ona format 9 x 11 zdjęć i rozdzielczość 550 metrów na piksel. O 10:59 UTC (1 godzina i 18 minut po przelocie) MDIS/NAC uzyskał czwartą mozaikę, globalną. Miała format  8 x 10 zdjęć i rozdzielczość 620 - 700 metrów na piksel. O godzinie 11:09 UTC (1 godzina i 29 minut po przelocie) MDIS/NAC wykonał pierwsze globalne zdjęcie barwne wraz ze zdjęciem z NAC obejmującym centrum pola widzenia. Rozdzielczość wyniosła 4.9 kilometrów na piksel. Następnie MDIS WAC wykonał drugą serię zdjęć barwnych 2 (godz. 11:40 UTC,  2 godziny po przelocie, rozdzielczość 6.7 km na piksel); serię trzecią (godz. 12:40 UTC, 3 godziny po przelocie, rozdzielczość 10 kilometrów na piksel); oraz czwartą (godz 14:09 UTC, 4 godzony i 28 minut po przelocie, rozdzielczość 15 kilometrów na piksel). O godzinie 14:38 UTC (4 godziny i 48 minut po przelocie) MDIS/NAC rozpoczął wykonywanie serii zdjęć, co zabrało 15 godzin. O godz. 19:10 UTC (9 godzin i 30 minut po przelocie) MDIS/WAC wykonał piątą serię zdjęć barwnych (rozdzielczość 32 kilometry na piksel). 7 października o 05:38 UTC (19 godzin i 58 minut po przelocie) MDIS/NAC zakończył wykonywanie serii zdjęć. O 05:40 UTC (20 godzin po przelocie) MDIS/WAC wykonał szóstą serię zdjęć barwnych (rozdzielczość 67 km na piksel). O godzinie 05:50 UTC (20 godzin i 10 minut po przelocie) soda rozpoczęła obrót w celu nawiązania łączności z Ziemią. O godzinie 06:43 UTC (21 godzin i 3 minuty po przelocie) rozpoczęła się transmisja danych na Ziemię. O godzinie 07:30 UTC (21 godzin i 41 minut) zakończyła się transmisja zdjęć o wysokim priorytecie - główne zdjęć globalnych z MDIS/WAC. O 09:22 UTC (23 godziny i 41 minut po przelocie) zakończyła się transmisja danych wysokiego priorytetu z innych instrumentów do 21 godzin od przelotu. O 13:27 UTC (27 godzin i 46 minut po przelocie) zakończyła się transmisja danych średniej wartości z innych instrumentów uzyskanych do 2 godzin i 20 minut po przelocie. 8 października o godzinie 12:05 UTC (50 godzin i 19 minut po przelocie) rozpoczęto transmisję danych wysokiego priorytetu uzyskanych do 46 godzin i 35 minut po przelocie i zdjęć do 45 minut po przelocie. O godzinie 12:05 UTC (50 godzin i 19 minut po przelocie) zakończyło się ciągłe śledzenie sondy przez DSN. 9 października o 02:05 UTC (64 godziny i 20 minut po przelocie) rozpoczęło się dodatkowe śledzenie sondy za pomocą anten DSN o średnicy 70 metrów w celu zakończenia transmisji danych. O godzinie 07:50 UTC (70 godzin i 5 minut po przelocie) zakończyła się transmisja danych - pozyskano wszystkie dane wysokiej warności uzyskane do 64 godzin i 15 minut po przelocie oraz wszystkie zdjęcia wykonane do 1 godziny i 40 minut po przelocie, w tym wszystkie mozaiki MDIS/NAC i pojedyncze zdjęcie MDIS/WAC uzyskane po największym zbliżeniu.

[Scorus]

W grudniu 2008 roku został wykonany manewr TCM-29, oznaczony też jako DSM-4. Skorygował on korygujący kurs na 3 przelot koło Merkurego. Użyto w nim silnika LVA. Był on podzielony na 2 części. Część pierwsza pozwalała na osiągnięcie 90% zmiany szybkości, a część droga na uzyskanie dalszych 10%. Manewr DSM-4A odbył się 4 grudnia. Silnik został uruchomiony o godzinie 20:30 UTC na 4.5 minuty. Zmiana szybkości wyniosła 219 m/s. Sonda wykonała w jego czasie obrót o 1 sekundę kątową. Manewr DSM-4B został przeprowadzony 8 grudnia. Rozpoczął się o 20:30 UTC. Spowodował zmianę szybkości 24.7 m/s. W czasie tego manewru sonda wykonała obrót w tempie wymaganym podczas wejścia na orbitę Merkurego. Był to test wykonania takiego obrotu bez danych z przyspieszeniomierzy. Sumaryczna zmiana szybkości wyniosła 0.24 km/s. Szybkość sondy względem Słońca wynosiła 43.4 km/s. Obie części manewru zostały potwierdzone odpowiednio po 13.2 i 13.3 minuty odbiorem sygnałów w stacji Goldtsone. Był to 16 manewr podczas misji. Po tym manewrze orbita okołosłoneczna sondy znajdowała się w rezonansie 3:4 z orbitą Merkurego.

Po manewrze TCM-29 trajektoria lotu była korygowana z użyciem ciśnienia światła słonecznego, dzięki czemu anulowano planowane manewry TCM-30 - 34.

[Scorus]

Dnia 29 września 2009r sonda wykonała trzeci przelot koło Merkurego. Największe zbliżenie - na odległość 228 km od powierzchni nastąpiło o godzinie 21:54:58 UTC. Przelot pozwolił na uzyskanie zmiany szybkości na poziomie 2.85 km/s. Szybkość sondy względem Słońca po przelocie wynosiła 45.2 km/s (względem Merkurego - 5.3 km/s). Przelot pozwolił na dalsze zredukowanie szybkości sondy względem Merkurego, ułatwiające wykonanie manewru wejścia na orbitę.

Podczas przelotu wykonano serię obserwacji naukowych. System kamer MDIS wykonał obrazowanie w wysokiej rozdzielczości oraz w kolorze za pomocą wszystkich 11 filtrów kamery MDIS/WAC. Obrazy objęły interesujące cele wytypowane podczas wcześniejszych przelotów. Były wykonywane równocześnie z obserwacjami spektrometrycznymi. Obrazy wykonane przez kamerę MDIS/NAC podczas zbliżania się złożyły się na mozaikę nie obrazowanego wcześniej terenu. Podczas oddalania się kamera MDIS/NAC wykonała zdjęcia składające się na wysokorozdzielczą mozaikę półkuli południowej, uzupełniającą mozaikę półkuli północnej wykonaną podczas przelotu drugiego. Ponadto MDIS wykonał testy uzyskiwania subklatek i wykonywania nowych poleceń. Była to część testów nowego oprogramowania zawierającego opcje przeznaczone do użycia podczas badań na orbicie Merkurego. Jeszcze na 8 dni przed zbliżenie MDIS/NAC rozpoczął wykonywanie zdjęć globalnych, mających na celu wykonanie obserwacji Merkurego w zakresie różnych długości fal w różnych kątach fazowych. Dane te były potrzebne do interpretacji właściwości spektralnych powierzchni. Zdjęcia te były wykonywane do okresu 28 dni po przelocie. Poszukiwane były też satelity o wielkości około 100 metrów. Łącznie podczas przelotu system MDIS uzyskał 1559 zdjęć.

Podczas przelotu zebrano też więcej danych pozwalających na skorelowanie zdjęć o wysokiej rozdzielczości z pomiarami topograficznymi. Pomiary topograficzne wzdłuż trajektorii lotu wykonano za pomocą instrumentu MLA. Punkt największego zbliżenia do Merkurego był przesunięty o 17 stopni na zachód i 3 stopnie na wschód  względem takiego punktu z przelotu drugiego. Dzięki temu pomiary topograficzne wykonane podczas przelotu trzeciego powiększyły i uzupełniły zasób informacji topograficznych uzyskane podczas przelotu drugiego. Przelot ten był też wolniejszy (o około 1.5 km/s względem środka Merkurego) niż przelot drugi. Dzięki temu sonda znajdowała się dłużej blisko powierzchni, co dało więcej czasu na pomiary topograficzne.

Pomiary pola magnetycznego wykonane za pomocą magnetometru MAG uzupełniły modele wewnętrznego pola magnetycznego Merkurego, ponieważ trajektoria podczas największego zbliżenia przebiegała blisko miejsca największego zbliżenia przelotu drugiego. Podobne trajektorie sprawiły, że możliwe było znalezienie lepszych ograniczeń na małoskalowe, południkowe struktury w polu magnetycznymi, takie jak możliwe anomalie magnetyczne związane ze skorupą. Różnice w aktywności Słońca i w orientacji międzyplanetarnego pola magnetycznego względem przelotu pierwszego i drugiego pozwoliły na zebranie informacji na temat reakcji pola magnetycznego planety na zmiany czynników zewnętrznych. Komponenty FIPS i EPS systemu EPPS wykonały pomiary cząstek naładowanych w magnetosferze Merkurego. Dostarczyły one informacji na temat oddziaływań magnetosfery z wiatrem słonecznym, międzyplanetarnym polem magnetycznym, powierzchnią planety i egzosferą. Różnice w geometrii przelotu trzeciego względem przelotu pierwszego pozwoliły na dłuższe przejście przez magnetosferę i dały możliwość na dokładniejsze badania ogona magnetosfery i jego dynamiki.

W przypadku badań egzosfery instrument MASCS wykonał kolejną serię pomiarów o dużej rozdzielczości przestrzennej i spektralnej. Pozycjonowany skan ogona egzosfery za pomocą MASCS/UVVS pozwolił na poszukiwania zmian w zawartości Na i Ca. Wykonano też specjalne poszukiwania tych pierwiastków w okolicach południowego i północnego regionu polarnego. Poszukiwano też innych pierwiastków obecnych w egzosferze.

Instrumenty pozwalające na badania składu powierzchni również wykonały pomiary. Instrument MASCS, zarówno MASCS/UVVS jak i MASCS/VIRS wykonał 30-sekundowe obserwacje każdego z 11 celów wytypowanych do dokładniejszych badań. Dwa z tych obszarów było również obserwowanych fotometrycznie. Spektrometr XRS ponownie poszukiwał fluorescencji rentgenowskiej z niektórych pierwiastków na powierzchni, co było zależne od poziomu aktywności słonecznej. Spektrometr GRNS/GRS wykonał obserwacje w przybliżeniu tego samego regionu co podczas przelotu drugiego, ale wykonał większą liczbę zliczeń. W trakcie obserwacji za pomocą spektrometru neutronów GRNS/NS wykonano dwa manewry mające na celu uzyskania lepszej filtracji dopplerowskiej napotkanych neutronów. Manewry te polegały na obrocie sondy o 180 stopni po nocnej stronie planety (w czasie zbliżania się) i o 45 stopni po stronie dziennej (w czasie oddalania się). Manewr po stronie nocnej dostarczył informacji na temat składu powierzchni po przeciwnej stronie planety niż region sondowany podczas przelotu pierwszego. Pomiary po stronie dziennej niestety nie zostały wykonane z powodu problemów technicznych. Wraz z pomiarami po stronie nocnej miały pozwolić na oszacowanie wpływu temperatury powierzchni na emisję neutronów termalnych. Była to informacja istotna dla interpretacji pomiarów neutronów na orbicie Merkurego.

Podczas przelotu, 4 minuty przed największym zbliżeniem sonda weszła w tryb bezpieczny. Wykonywała wtedy 18-minutowy przelot przez cień Merkurego, a problem był wywołany błędną konfiguracją systemu zasilania. Łączności nie było łącznie przez 57 minut. Udało się ją nawiązać ponownie 30 września o 04:30 UTC. Wejście w tryb bezpieczny nie spowodowało utraty ważniejszych danych. Jednym doświadczeniem na które wpłynęło wybitnie negatywnie były pomiary pola grawitacyjnego prowadzone poprzez śledzenie przesunięć dopplerowskich w sygnale radiowym po największym zbliżeniu i wyjściu z cienia.

[Scorus]

24 listopada 2009r o godzinie 21:45 UTC został wykonany manewr TCM-35, oznaczony też jako DSM-5, korygujący trajektorię na manewr wejścia na orbitę Merkurego. Zastosowano w nim silnik LVA. Zmiana szybkości wyniosła 177.75 m/s. Szybkość sondy względem Słońca po manewrze wynosiła wynosić 45.0 kilometrów na sekundę. Manewr został potwierdzony po 12.8 minuty, z chwilą odebrania sygnału przez stację w Goldstone. Był to 17 manewr podczas misji. Po tym manewrze orbita okołosłoneczna sondy znajdowała się w rezonansie 5:6 z orbitą Merkurego.

Po manewrze TCM-35 trajektoria lotu była korygowana z użyciem ciśnienia światła słonecznego, dzięki czemu anulowano planowane manewry TCM-36 - 42.

[Scorus]

Plany wejścia na orbitę Merkurego zakładały początkowo wykonanie dwóch manewrów (Mercury orbit Insertion - MOI) - manewru wprowadzającego na orbitę wstępną (MOI-1), oraz manewru przekierowującego na orbitę roboczą (MOI-2). Jednak już w trakcie trwania misji opracowano uproszczony plan manewru pozwalającego na wejście na orbitę roboczą za jednym razem. Pozwoliło to na zaoszczędzenie paliwa. Ponadto opracowano i zasymulowano procedury na wypadek anomalii  w trakcie manewru. Gdyby zamiana szybkości osiągnięta podczas MOI była większa od 70% zakładanej sonda znalazłaby się na orbicie okołomrerkuriańskiej. Następnie wykonane zostałyby dwa manewry pozwalające na przejście na orbitę roboczą. Gdyby osiągnięta zamiana szybkości byłaby mniejsza od 70% wartości planowanej sonda znalazłby się na nowej orbicie heliocentrycznej. Wejście na orbitę Merkurego wymagałoby potem 2 - 4 przelotów koło tej planety i 2 manewrów. Ponadto opracowano szereg awaryjnych planów działania na wypadek wejścia na orbitę nie spełniającą wymagań postawionych dla orbity roboczej. Generalnie perygeum orbity nominalnej powinno się znajdować na wysokości 200 km. Dopuszczalne były wahania w granicach 125 - 225 km. Dopuszczalnie perygeum mogło znajdować się nad szerokościami geograficznymi 56ºN - 62ºN. Maksymalna dopuszczalna inklinacja orbity wynosiła 85.0º.

[Scorus]

18 marca 2011 roku sonda weszła na orbitę wokół planety. Manewr MOI oznaczony też jako TCM-43  został wykonany za pomocą silnika LVA. Został on uruchomiony o 00:45:20 UTC. Manewr trwał 14 minut i 38 sekund. Spowodował zmianę szybkości na poziomie 862.2 m/s, co wymagało zużycia około 30% paliwa. Szybkość sondy względem Słońca po manewrze wynosiła 47.9 kilometrów na sekundę, a względem Merkurego - 3.9 kilometrów na sekundę. Po MOI sonda znalazła się na docelowej orbicie roboczej. Manewr został potwierdzony po 8.6 minuty, po odebraniu sygnału z sondy przez stację w Goldstone.

[Scorus]

Perycentrum orbity roboczej po MOI znalazło się na wysokości 202 km, nad szerokością geograficznej 60 N. Apocentrum znalazło się na wysokości 15 261 km. Okres obiegu wynosił 12 godzin, a inklinacja 82.5 stopnia.  Niska wysokość perycentrum orbity roboczej umożliwiła szczegółowe badania geologiczne półkuli północnej, w tym basenu Caloris Planitia. Orbita kołowa byłaby znacznie bardziej dogodna do badań powierzchni planety. Umożliwiałby uzyskanie pomiarów o rozdzielczości jednorodnej na całym globie. Jednak poziom ciepła przyjmowanego z powierzchni Merkurego byłby bardzo duży. Zbudowanie sondy przeznaczonej do pracy w takich warunkach w ramach niskobudżetowego programu Discovery nie było możliwe.

Po wejściu na orbitę rozpoczęła się faza testów funkcjonowania instrumentów sondy. Wtedy też wykonano pierwsze obserwacje testowe. Właściwy program naukowy został rozpoczęty 4 czerwca 2011r.