stringtranslate.com

Исследователь ледяных лун Юпитера

«Исследователь ледяных лун Юпитера» ( сок , ранее JUICE [ 3] ) — межпланетный космический корабль , направляющийся на орбиту и изучающий три ледяных спутника Юпитера : Ганимед , Каллисто и Европу . Эти спутники планетарной массы планируется изучить, поскольку считается, что под их замерзшей поверхностью находятся значительные массы жидкой воды, что делает их потенциально пригодными для жизни внеземной жизни . [4] [5]

JUICE — это первый межпланетный космический корабль, направляющийся к внешним планетам Солнечной системы, запущенный не Соединенными Штатами, и первый аппарат, выведенный на орбиту спутника, отличного от земной Луны . Запущенный Европейским космическим агентством (ЕКА) из Гвианского космического центра во Французской Гвиане 14 апреля 2023 года при участии Airbus Defence and Space в качестве основного подрядчика, [6] [7] ожидается, что он достигнет Юпитера в июле 2031 года после четырехкратной гравитации . передач и восемь лет путешествий. [8] [9] В декабре 2034 года космический корабль выйдет на орбиту Ганимеда для выполнения своей научной миссии крупным планом. [8] Период его работы будет совпадать с миссией НАСА Europa Clipper , стартующей в 2024 году.

Фон

Миссия началась как переформулировка предложения по орбитальному аппарату Юпитер-Ганимед , который должен был стать компонентом ЕКА отмененной миссии системы Европа-Юпитер - Лаплас (EJSM-Laplace). [10] Он стал кандидатом на первую миссию L-класса (L1) программы космического видения ЕКА , и о его выборе было объявлено 2 мая 2012 года. [11]

В апреле 2012 года JUICE был рекомендован вместо предлагаемого рентгеновского телескопа «Усовершенствованный телескоп для астрофизики высоких энергий» (ATHENA) и обсерватории гравитационных волн ( Новая гравитационно-волновая обсерватория (НПО)). [12] [13]

В июле 2015 года компания Airbus Defence and Space была выбрана генеральным подрядчиком для проектирования и строительства зонда, который будет собираться в Тулузе , Франция . [14]

По оценкам, к 2023 году миссия обойдется ЕКА в 1,5 миллиарда евро (1,6 миллиарда долларов). [15]

Космический корабль

Основные факторы конструкции космического корабля связаны с большим расстоянием до Солнца, использованием солнечной энергии и суровой радиационной средой Юпитера. Выводы на орбиты Юпитера и Ганимеда, а также большое количество маневров облета (более 25 гравитационных ассистентов и два облета Европы) требуют, чтобы космический корабль нес на борту около 3000 кг (6600 фунтов) химического топлива. [16] Общая способность космического корабля с дельта-V составляет около 2700 м/с (6000 миль в час). [17]

Juice имеет фиксированную антенну диаметром 2,5 метра с высоким коэффициентом усиления и управляемую антенну со средним коэффициентом усиления. Будут использоваться как X- , так и K-диапазоны . Скорость нисходящей линии связи 2 Гбит/день возможна при использовании наземных антенн дальнего космоса. Емкость встроенного хранилища данных составляет 1,25 Тб. [1]

Сок внутри объектов Airbus Defense and Space Astrolabe, 2023 г.

Главный двигатель Джуса представляет собой гиперголический двухкомпонентный двигатель ( монометилгидразин и смешанные оксиды азота ) мощностью 425 Н. Многослойная изоляция весом 100 кг обеспечивает терморегуляцию. Космический корабль стабилизирован по 3 осям с помощью импульсных колес. Радиационная защита используется для защиты бортовой электроники от окружающей среды Юпитера [1] (требуемая устойчивость к радиации составляет 50 килорад на уровне оборудования [17] ).

Полезная нагрузка Juice имеет массу 280 кг и включает систему камер JANUS, видимый и инфракрасный спектрометр MAJIS, ультрафиолетовый спектрограф UVS, радиолокационный эхолот RIME, лазерный высотомер GALA, субмиллиметровый волновой прибор SWI, магнитометр J-MAG, PEP. пакет частиц и плазмы, исследование радио и плазменных волн RPWI, радионаучный пакет 3GM, радионаучный прибор PRIDE и радиационный монитор RADEM. Развертываемая стрела длиной 10,6 метра будет удерживать J-MAG и RPWI, а развертываемая антенна длиной 16 метров будет использоваться для RIME. Четыре 3-метровые стрелы несут части прибора RPWI. Остальные приборы монтируются на корпусе космического корабля или, в случае 3GM, внутри шины космического корабля . [1]

График

Запуск

Запуск Ariane 5 космического корабля ЕКА Juice

Джус был запущен в космос 14 апреля 2023 года из Гвианского космического центра на ракете «Ариан-5» . Это был последний запуск научной миссии ЕКА с использованием корабля «Ариан-5» [18] и предпоследний запуск ракеты в целом. [19]

Первоначально запуск был запланирован на 13 апреля 2023 года, но из-за плохой погоды запуск был отложен. [20] На следующий день вторая попытка запуска увенчалась успехом: старт произошел в 12:14:36 ​​UTC. После того, как космический корабль отделился от ракеты, он установил успешную радиосвязь с землей в 13:04 UTC. Солнечные батареи Джуса были развернуты примерно через полчаса, что побудило ЕКА признать запуск успешным. [18]

Траектория

После запуска будет запланировано несколько гравитационных ассистентов, чтобы вывести Джуса на траекторию к Юпитеру: облет системы Земля-Луна в августе 2024 года, Венеры в августе 2025 года, второй облет Земли в сентябре 2026 года и третий и последний. облет Земли в январе 2029 года. [8]

Сок дважды пройдет через пояс астероидов . Облет астероида 223 Роза предполагалось провести в октябре 2029 года, но от него отказались из-за экономии топлива для основной миссии Юпитера. [21] [22] [23]

Гравитационные ассисты включают: [24]

Траектории сока
  Солнце  ·   Земля  ·   Сок  ·   Венера  ·   223 Роза  ·   Юпитер  ·   Ганимед  ·   Каллисто  ·   Европа


Краткое изложение предполагаемых этапов миссии Юпитера

Основные характеристики опорного тура по Юпитеру кратко изложены ниже (источник: Таблица 5-2 ESA/SRE(2014)1 [17] ). Этот сценарий предполагал запуск в начале июня 2022 года, однако требования Delta-V являются репрезентативными из-за довольно коротких и повторяющихся орбитальных конфигураций Европы, Ганимеда и Каллисто.

Научные цели

Вид на Ганимед с космического корабля Галилео
Часть ледяной поверхности Европы

Орбитальный аппарат JUICE проведет детальное исследование Ганимеда и оценит его потенциал для поддержания жизни . Исследования Европы и Каллисто завершат сравнительную картину этих галилеевых спутников . [26] Считается, что эти три луны содержат внутренние океаны с жидкой водой и поэтому играют центральную роль в понимании обитаемости ледяных миров.

Основными научными целями Ганимеда и, в меньшей степени, Каллисто являются: [26]

Для Европы основное внимание уделяется химии, необходимой для жизни, включая органические молекулы , а также пониманию формирования поверхностных особенностей и состава неводяного материала. Кроме того, JUICE обеспечит первое подповерхностное зондирование Луны, включая первое определение минимальной толщины ледяной коры в последних вулканически активных регионах.

Более отдаленные наблюдения с пространственным разрешением будут также проведены для нескольких второстепенных спутников неправильной формы и вулканически активной луны Ио .

Научные инструменты

СОКовые инструменты
Испытание модели антенны Juice RIME в масштабе 1:18 на предприятии Hertz, 2023 г.

21 февраля 2013 года после конкурса ЕКА выбрало 11 научных инструментов, которые были разработаны научными и инженерными группами со всей Европы при участии США. [27] [28] [29] [30] Япония также предоставила несколько компонентов для инструментов SWI, RPWI, GALA, PEP, JANUS и J-MAG и облегчит тестирование. [31] [32] [33]

Джовис, Amorum ac Natorum Undique Scrutator (JANUS)

Название на латыни означает «всестороннее наблюдение Юпитера, его любовных связей и потомков». [34] Система камер для съемки Ганимеда и интересных частей поверхности Каллисто с разрешением более 400 м/пиксель (разрешение ограничено объемом данных миссии). Выбранные цели будут исследоваться в высоком разрешении с пространственным разрешением от 25 м/пиксель до 2,4 м/пиксель с полем зрения 1,3°. Система камеры имеет 13 панхроматических, широко- и узкополосных фильтров в диапазоне от 0,36 мкм до 1,1 мкм и обеспечивает возможности стереоизображения. JANUS также позволит связать спектральные, лазерные и радиолокационные измерения с геоморфологией и, таким образом, обеспечить общий геологический контекст.

Спектрометр для визуализации лун и Юпитера (MAJIS)

Спектрограф видимого и инфракрасного изображения , работающий в диапазоне от 400 нм до 5,70 мкм, со спектральным разрешением 3–7 нм, который будет наблюдать особенности тропосферных облаков и второстепенные виды газа на Юпитере, а также исследовать состав льдов и минералов на поверхности ледяного покрова. луны. Пространственное разрешение будет снижено до 75 м (246 футов) на Ганимеде и примерно 100 км (62 мили) на Юпитере.

Спектрограф УФ-изображения (UVS)

Визуализирующий спектрограф , работающий в диапазоне длин волн 55–210 нм со спектральным разрешением <0,6 нм, который будет характеризовать экзосферы и полярные сияния ледяных лун, включая поиск шлейфов на Европе, а также изучать верхнюю атмосферу и полярные сияния Юпитера. Разрешение до 500 м (1600 футов) при наблюдении за Ганимедом и до 250 км (160 миль) при наблюдении за Юпитером.

Прибор субмиллиметровых волн (SWI)

Спектрометр с антенной диаметром 30 см (12 дюймов), работающий в диапазонах 1080–1275 ГГц и 530–601 ГГц со спектральной разрешающей способностью ~ 10 7 , который будет изучать стратосферу и тропосферу Юпитера, а также экзосферу и поверхности ледяных спутников.

Лазерный высотомер Ганимеда (ГАЛА)

Лазерный высотомер с размером пятна 20 м (66 футов) и вертикальным разрешением 10 см (3,9 дюйма) на расстоянии 200 км (120 миль), предназначенный для изучения топографии ледяных лун и приливных деформаций Ганимеда.

Радар для исследования ледяных лун (RIME)
Антенна RIME в походном положении. Фотография «селфи», сделанная вскоре после запуска камеры наблюдения Juice 2 (JMC2), на фоне Земли.

Ледопроникающий радар, работающий на частоте 9 МГц (полоса пропускания 1 и 3 МГц), излучаемый антенной длиной 16 м (52 фута); будет использоваться для изучения подземной структуры спутников Юпитера на глубине до 9 км (5,6 миль) с вертикальным разрешением до 30 м (98 футов) во льду.

Во время ввода космического корабля в эксплуатацию после запуска антенна RIME не смогла должным образом развернуться из монтажного кронштейна. [35] После нескольких недель попыток освободить инструмент, он был успешно развернут 12 мая. [36]

JUICE-Магнетометр (J-MAG)
Скалярный субприбор (MAGSCA), оптический магнитометр с низкой абсолютной погрешностью , является частью J-MAG.

JUICE будет изучать подповерхностные океаны ледяных лун и взаимодействие магнитного поля Юпитера с магнитным полем Ганимеда с помощью чувствительного магнитометра .

Пакет окружающей среды частиц (PEP)

Набор из шести датчиков для изучения магнитосферы Юпитера и ее взаимодействия со спутниками Юпитера. PEP будет измерять положительные и отрицательные ионы, электроны, экзосферный нейтральный газ, тепловую плазму и энергичные нейтральные атомы, присутствующие во всех доменах системы Юпитера с энергией от 1 до 1 МэВ .

Исследование радио и плазменных волн (RPWI)

RPWI будет характеризовать плазменную среду и радиоизлучение вокруг космического корабля. Он состоит из четырех экспериментов: GANDALF, MIME, FRODO и JENRAGE. RPWI будет использовать четыре зонда Ленгмюра , каждый из которых установлен на конце отдельной стрелы и имеет чувствительность до 1,6 МГц для определения характеристик плазмы, а также приемники в диапазоне частот от 80 кГц до 45 МГц для измерения радиоизлучения. Этот научный инструмент примечателен тем, что в его логотипе используется Ежик Соник . [37] [38]

Гравитация и геофизика Юпитера и галилеевых спутников (3GM)

3GM — это радионаучный комплекс, включающий транспондер Ka и сверхстабильный генератор . [39] 3GM будет использоваться для изучения гравитационного поля – до 10 степени – на Ганимеде и протяженности внутренних океанов на ледяных лунах, а также для исследования структуры нейтральных атмосфер и ионосфер Юпитера (0,1–800 м бар) . ) и его спутники. Компания 3GM имеет построенные в Израиле атомные часы , «которые будут измерять мельчайшие колебания радиолуча». [40] [41]

Планетарный радиоинтерферометр и доплеровский эксперимент (ПРАЙД)

В ходе эксперимента будут генерироваться определенные сигналы, передаваемые антенной JUICE и принимаемые с помощью интерферометрии со сверхдлинной базой, для выполнения точных измерений гравитационных полей Юпитера и его ледяных спутников.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefg «НАСА – NSSDCA – Космический корабль – Подробности». Координированный архив данных НАСА по космическим наукам . Архивировано из оригинала 10 ноября 2021 года . Проверено 16 апреля 2023 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  2. ^ «Европейское космическое агентство: Отправляйтесь в миссию по ледяным спутникам Юпитера» . Новости BBC . 14 апреля 2023 года. Архивировано из оригинала 14 апреля 2023 года . Проверено 14 апреля 2023 г.
  3. ^ «Сок, исследование ледяных лун Юпитера». Планетарное общество . Проверено 30 апреля 2023 г.
  4. ↑ Кларк, Стюарт (5 марта 2023 г.). «Это как найти иголки в стоге сена: миссия выяснить, поддерживают ли спутники Юпитера жизнь». Хранитель . Архивировано из оригинала 7 марта 2023 года . Проверено 7 марта 2023 г.
  5. ^ «ESA — Выбор миссии L1» (PDF) . ЕКА . 17 апреля 2012 г. Архивировано (PDF) из оригинала 16 октября 2015 г. . Проверено 19 апреля 2012 г.
  6. ^ «Сок ЕКА отправляется на поиски секретов ледяных лун Юпитера» . ЕКА . Архивировано из оригинала 14 апреля 2023 года . Проверено 16 апреля 2023 г.
  7. ^ «СОК. В поисках жизни на ледяных спутниках Юпитера» . www.airbus.com . 27 октября 2021 года. Архивировано из оригинала 13 апреля 2023 года . Проверено 16 апреля 2023 г.
  8. ^ abcdefgh «Путешествие Джуса и тур по системе Юпитера». ЕКА . 29 марта 2022 года. Архивировано из оригинала 24 сентября 2022 года . Проверено 3 апреля 2022 г.
  9. ^ "Исследователь лун Юпитера ICy (СОК)" . Координированный архив данных НАСА по космическим наукам . НАСА. 28 октября 2021 года. Архивировано из оригинала 10 ноября 2021 года . Проверено 10 ноября 2021 г.
  10. ^ «JUICE (Исследователь лун Юпитера ICy): миссия под руководством европейцев в систему Юпитера» (PDF) . Коперник.орг . Архивировано (PDF) из оригинала 21 ноября 2011 года . Проверено 8 августа 2011 г.
  11. ↑ Амос, Джонатан (2 мая 2012 г.). «ЕКА выбирает зонд Juice стоимостью 1 миллиард евро к Юпитеру» . Новости BBC . Архивировано из оригинала 11 мая 2020 года . Проверено 20 июня 2018 г.
  12. ↑ Лакдавалла, Эмили (18 апреля 2012 г.). «СОК: следующая миссия Европы на Юпитер?». Планетарное общество . Архивировано из оригинала 1 мая 2012 года . Проверено 2 мая 2012 г.
  13. ↑ Амос, Джонатан (19 апреля 2012 г.). «Разочарованные астрономы продолжают битву». Новости BBC . Архивировано из оригинала 18 июня 2019 года . Проверено 20 июня 2018 г.
  14. ^ «Подготовка к созданию миссии ЕКА на Юпитере» . ЕКА Наука и технологии . Европейское космическое агентство . 17 июля 2015 года. Архивировано из оригинала 2 октября 2015 года . Проверено 28 октября 2015 г.
  15. ↑ Радуга, Джейсон (20 января 2023 г.). «Европейский космический корабль JUICE, направляющийся к Юпитеру, готов к апрельскому запуску» .
  16. ^ "СОК — Космический корабль". ЕКА Наука и технологии . Европейское космическое агентство . 16 марта 2012 г. Архивировано из оригинала 10 мая 2013 г. . Проверено 20 апреля 2012 г.
  17. ^ abcd «Отчет об исследовании определения определения сока ESA / SRE (2014) 1 (Красная книга)» . ЕКА . Проверено 1 мая 2024 г.
  18. ^ abc «Сок ЕКА отправляется на поиски секретов ледяных лун Юпитера». ЕКА . 14 апреля 2023 года. Архивировано из оригинала 14 апреля 2023 года . Проверено 14 апреля 2023 г.
  19. ↑ Фауст, Джефф (14 апреля 2023 г.). «Ариан-5 запускает миссию ЕКА JUICE к Юпитеру». Космические новости . Проверено 18 апреля 2023 г.
  20. ^ @Arianespace (13 апреля 2023 г.). «Сегодняшний рейс #VA260 был задержан из-за погодных условий (опасность грозы) в запланированное время старта с европейского космодрома во Французской Гвиане. Ракета-носитель Ariane 5 и ее пассажирский JUICE находятся в стабильном и безопасном состоянии» ( Твиттер ) . Проверено 16 апреля 2023 г. - через Twitter .
  21. ^ Авделлиду, К.; Пайола, М.; Луккетти, А.; Агостини, Л.; Дельбо, М.; Маццотта Эпифани, Э.; Бурдель Де Микас, Дж.; Девогель, М.; Форназье, С.; Ван Белль, Г.; Брюо, Н.; Дотто, Э.; Иева, С.; Кремонезе, Г.; Палумбо, П. (2021). «Характеристика астероида главного пояса (223) Роза» (PDF) . Астрономия и астрофизика . 656 : Л18. Бибкод : 2021A&A...656L..18A. дои : 10.1051/0004-6361/202142600 . S2CID  244753425.
  22. ↑ Уоррен, Хейген (20 марта 2023 г.). «По мере приближения запуска менеджер проекта JUICE обсуждает траектории и научные данные». NASASpaceFlight.com . Архивировано из оригинала 12 апреля 2023 года . Проверено 12 апреля 2023 г.
  23. ^ Европейское космическое агентство [@ESA_JUICE] (14 декабря 2023 г.). «🧃 Пришло время еще раз посетить бар #ESAJuice 😉 На 8°% пути к Юпитеру у нас есть обновленная информация о нашем путешествии. Мы подумывали о том, чтобы немного отклонить Juice, чтобы посетить астероид на пути к #Jupiter. Чтобы максимально увеличить количество топлива для нашу главную миссию (обход газового гиганта и его ледяных спутников) мы решили не пролетать мимо этого астероида» ( Твит ) – через Твиттер .
  24. ^ «СОК (Исследователь лун Юпитера ICy)» (PDF) . Ассоциация университетов космических исследований . Европейское космическое агентство. Март 2012 г. Архивировано (PDF) из оригинала 9 января 2014 г. Проверено 18 июля 2013 г.
  25. ^ «Радиационные пояса Юпитера – и как в них выжить». www.esa.int .
  26. ^ ab «СОК — Научные цели». ЕКА Наука и технологии . Европейское космическое агентство . 16 марта 2012 года. Архивировано из оригинала 8 июня 2013 года . Проверено 20 апреля 2012 г.
  27. ^ «ЕКА выбирает инструменты для своего исследования ледяной луны Юпитера» . ЕКА Наука и технологии . ЕКА . 21 февраля 2013 года. Архивировано из оригинала 1 ноября 2013 года . Проверено 17 июня 2013 г.
  28. ^ "Научная полезная нагрузка JUICE" . ЕКА Наука и технологии . Европейское космическое агентство . 7 марта 2013 г. Архивировано из оригинала 22 апреля 2014 г. . Проверено 24 марта 2014 г.
  29. ^ "Инструменты JUICE" . Национальный центр космических исследований . 11 ноября 2013 года. Архивировано из оригинала 24 марта 2014 года . Проверено 24 марта 2014 г.
  30. ^ «Исследователь ледяных лун Юпитера (JUICE): Научные цели, миссия и инструменты» (PDF) . Ассоциация университетов космических исследований . 45-я конференция по науке о Луне и планетах (2014 г.). Архивировано (PDF) из оригинала 24 марта 2014 г. Проверено 24 марта 2014 г.
  31. ^ "СОК-ЯПОНИЯ". ДЖАКСА . Архивировано из оригинала 14 июля 2020 года . Проверено 14 июля 2020 г.
  32. ^ Сайто, Ю.; Сасаки, С.; Кимура, Дж.; Тохара, К.; Фудзимото, М.; Секин, Ю. (1 декабря 2015 г.). «Текущее состояние участия Японии в исследовании ледяных лун Юпитера «СОК»». Тезисы осеннего собрания АГУ . 2015 : P11B – 2074. Бибкод : 2015AGUFM.P11B2074S. Архивировано из оригинала 14 апреля 2023 года . Проверено 10 ноября 2019 г. .
  33. ^ «木星氷衛星探査衛星 JUICE – 日本が JUICE で目指すサイエンス» [Спутник для исследования ледяной Луны Юпитера JUICE – Наука, к которой Япония стремится с помощью JUICE] (PDF) . ДЖАКСА . Архивировано из оригинала (PDF) 12 ноября 2019 года . Проверено 14 апреля 2023 г.
  34. ^ Кёлер, Ульрих (декабрь 2021 г.). «О далеких лунах и океанах» (PDF) . Немецкий аэрокосмический центр . стр. 34–37. Архивировано (PDF) из оригинала 26 мая 2022 года . Проверено 13 августа 2022 г.
  35. ^ «Продолжаются работы по развертыванию антенны Juice RIME» . www.esa.int . Проверено 5 мая 2023 г.
  36. ^ «Антенна RIME Джуса вырывается на свободу» . www.esa.int . Проверено 12 мая 2023 г.
  37. ↑ [Оборудование радионаблюдения, установленное на ледяном спутниковом зонде Юпитера, отправляется к Юпитеру с «Ежиком Соником»]. Университет Тохоку . Архивировано из оригинала 21 января 2023 года . Проверено 21 января 2023 г.
  38. ↑ Планкетт, Люк (3 октября 2019 г.). «Настоящая космическая миссия выбирает ежа Соника в качестве официального талисмана» . Котаку . Архивировано из оригинала 3 октября 2019 года . Проверено 21 января 2023 г.
  39. ^ Шапира, Авив; Стерн, Авиноам; Празот, Шеми; Манн, Рони; Бараш, Ефим; Детома, Эдоардо; Леви, Бенни (2016). «Сверхстабильный генератор для эксперимента 3GM миссии JUICE». Европейский форум по частоте и времени (EFTF) , 2016 г. стр. 1–5. дои : 10.1109/EFTF.2016.7477766. ISBN 978-1-5090-0720-2. S2CID  2489857.
  40. ^ «Израильский инструмент направляется к Юпитеру - Чудо-путешествие Вейцмана - Новости, особенности и открытия» . Weizmann Wonder Wander - Новости, особенности и открытия Научного института Вейцмана . 7 января 2016 г.
  41. ^ «ЕКА запустит JUICE на Юпитер с использованием израильских технологий и научных исследований» . סוכנות החלל הישראלית .

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с JUICE (космическим кораблем) .