stringtranslate.com

Исследователь ледяных лун Юпитера

Jupiter Icy Moons Explorer ( Juice , ранее JUICE [3] ) — межпланетный космический аппарат, направляющийся на орбиту и изучение трёх ледяных лун Юпитера : Ганимеда , Каллисто и Европы . Планируется изучение этих лун планетарной массы, поскольку считается, что под их замёрзшей поверхностью находятся значительные объёмы жидкой воды, что делает их потенциально пригодными для жизни внеземных существ . [4] [5]

Juice — первый межпланетный космический аппарат для внешних планет Солнечной системы, запущенный не Соединенными Штатами , и первый, который выйдет на орбиту спутника, отличного от Луны Земли . Запущенный Европейским космическим агентством (ЕКА) из Гвианского космического центра во Французской Гвиане 14 апреля 2023 года, с Airbus Defence and Space в качестве основного подрядчика, [6] [7] ожидается, что он достигнет Юпитера в июле 2031 года после четырех гравитационных маневров и восьми лет полета. [8] [9] В декабре 2034 года космический аппарат выйдет на орбиту Ганимеда для своей научной миссии с близкого расстояния. [8] Период его работы будет совпадать с миссией NASA Europa Clipper , которая была запущена в октябре 2024 года.

Фон

Миссия началась как переформулировка предложения по орбитальному аппарату Юпитер-Ганимед , который должен был стать компонентом отмененной миссии Европейского космического агентства «Европа-Юпитер — Лаплас » (EJSM-Laplace). [10] Он стал кандидатом на первую миссию L-класса (L1) Программы космического видения Европейского космического агентства , и его выбор был объявлен 2 мая 2012 года. [11]

В апреле 2012 года Juice был рекомендован вместо предлагаемого рентгеновского телескопа Advanced Telescope for High Energy Astrophysics (ATHENA) и гравитационно-волновой обсерватории ( New Gravitational Wave Observatory (NGO)). [12] [13]

В июле 2015 года компания Airbus Defence and Space была выбрана в качестве генерального подрядчика по проектированию и строительству зонда, сборка которого будет осуществляться в Тулузе , Франция . [14]

К 2023 году миссия обойдется ЕКА в 1,5 млрд евро (1,6 млрд долларов США). [15]

Космический корабль

Juice на объектах Airbus Defence и Space Astrolabe, 2023 г.

Основные движущие силы конструкции космического корабля связаны с большим расстоянием до Солнца, использованием солнечной энергии и суровой радиационной обстановкой Юпитера. Выводы на орбиты Юпитера и Ганимеда и большое количество маневров пролета (более 25 гравитационных маневров и два пролета Европы) требуют, чтобы космический корабль нёс около 3000 кг (6600 фунтов) химического топлива. [16] Общая дельта-V способность космического корабля составляет около 2700 м/с (6000 миль/ч). [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 передачи данных вниз 2 Гбит/день возможна с наземными антеннами Deep Space. Емкость хранения данных на борту составляет 1,25 Тб. [1]

Главный двигатель Juice — гиперголический двухкомпонентный ( монометилгидразин и смешанные оксиды азота ) двигатель тягой 425 Н. Многослойная изоляция весом 100 кг обеспечивает терморегуляцию. Космический корабль стабилизирован по 3 осям с помощью импульсных колес. Для защиты бортовой электроники от воздействия юпитерианской среды используется радиационная защита [1] (требуемая устойчивость к радиации составляет 50 килорад на уровне оборудования [17] ).

Научная полезная нагрузка Juice имеет массу 280 кг и включает в себя систему камер JANUS, видимый и инфракрасный спектрометр MAJIS, ультрафиолетовый спектрограф UVS, радиолокационный зонд RIME, лазерный высотомер GALA, субмиллиметровый волновой инструмент SWI, магнитометр J-MAG, пакет частиц и плазмы PEP, исследование радио- и плазменных волн RPWI, радионаучный пакет 3GM, радионаучный инструмент PRIDE и радиационный монитор RADEM. 10,6-метровая развертываемая стрела будет удерживать J-MAG и RPWI, 16-метровая развертываемая антенна будет использоваться для RIME. Четыре 3-метровые стрелы несут части инструмента RPWI. Другие инструменты установлены на корпусе космического корабля или для 3GM внутри шины космического корабля . [1]

Хронология

Запуск ракеты-носителя Ariane 5 с космическим аппаратом ESA Juice

Запуск

Juice был запущен в космос 14 апреля 2023 года из Гвианского космического центра на ракете Ariane 5. Это был последний запуск научной миссии ЕКА с использованием ракеты Ariane 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 оказалась успешной, старт состоялся 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 Juice были развернуты примерно через полчаса, что побудило ЕКА признать запуск успешным. [18]

Траектория

После запуска будет запланировано несколько гравитационных маневров , чтобы вывести Juice на траекторию к Юпитеру: [8]

Juice дважды пройдет через пояс астероидов . Пролет мимо астероида 223 Rosa предполагалось провести в октябре 2029 года, но от него отказались, чтобы сэкономить топливо для основной миссии к Юпитеру. [21] [22] [23]

Гравитационные ассистенты включают в себя: [24]

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

Краткое изложение предполагаемых этапов миссии Юпитера

Основные характеристики контрольного тура по Юпитеру суммированы 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, повторяющихся орбитальных конфигураций Европы, Ганимеда и Каллисто.

Научные цели

Вид Ганимеда с космического корабля «Галилео»
Участок ледяной поверхности Европы

Орбитальный аппарат Juice проведет детальные исследования Ганимеда и оценит его потенциал для поддержания жизни . Исследования Европы и Каллисто завершат сравнительную картину этих галилеевых лун . [26] Предполагается, что эти три луны имеют 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 материала, отличного от льда. Кроме того, Juice обеспечит первое подповерхностное зондирование луны, включая первое определение минимальной толщины ледяной корки над последними вулканически активными регионами.

Более отдаленные пространственно-разрешенные наблюдения будут также проводиться для нескольких небольших нерегулярных спутников и вулканически активного спутника Ио .

Научные инструменты

Инструменты для сока
Тестирование масштабной модели антенны RIME компании Juice в масштабе 1:18 на предприятии Hertz, 2023 г.

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

Йовис, Amorum ac Natorum Undique Scrutator (JANUS)

Название на латыни означает «комплексное наблюдение за Юпитером, его любовными связями и потомками». [34] Это система камер для съемки Ганимеда и интересных частей поверхности Каллисто с разрешением лучше 400 м/пиксель (разрешение ограничено объемом данных миссии). Выбранные цели будут исследованы с высоким разрешением с пространственным разрешением от 25 м/пиксель до 2,4 м/пиксель с полем зрения 1,3°. Система камер имеет 13 панхроматических, широкополосных и узкополосных фильтров в диапазоне от 0,36 мкм до 1,1 мкм и обеспечивает возможности стереосъемки. JANUS также позволит связать спектральные, лазерные и радиолокационные измерения с геоморфологией и, таким образом, предоставит общий геологический контекст.

Спектрометр для получения изображений Луны и Юпитера (MAJIS [35] )

Видимый и инфракрасный спектрограф, работающий в диапазоне от 0,5 мкм до 5,56 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 ледяных лун. Пространственное разрешение составит до 75 м (246 футов) на Ганимеде и около 100 км (62 мили) на Юпитере.

УФ-спектрограф (UVS)

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 поиски шлейфов на Европе, а также изучать верхнюю атмосферу Юпитера и полярные сияния. Разрешение до 500 м (1600 футов) при наблюдении за Ганимедом и до 250 км (160 миль) при наблюдении за Юпитером.

Прибор субмиллиметрового диапазона волн (SWI)

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

Лазерный высотомер Ганимеда (GALA)

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 сложенном состоянии. «Селфи»-фотография, сделанная вскоре после запуска камерой мониторинга Juice 2 (JMC2), на заднем плане — Земля.

Радар , проникающий сквозь лед , работающий на частоте 9 МГц (полоса пропускания 1 и 3 МГц), излучаемый антенной диаметром 16 м (52 фута); будет использоваться для изучения подповерхностной структуры лун Юпитера на глубине до 9 км (5,6 мили) 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 своего монтажного кронштейна. [36] После нескольких недель попыток освободить прибор, он был успешно развернут 12 мая того же года. [37]

Сок-магнитометр (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 для защиты окружающей среды частиц (PEP)

Комплект из шести датчиков для изучения магнитосферы Юпитера и ее взаимодействия с лунами Юпитера. PEP будет измерять положительные и отрицательные ионы, электроны, экзосферный нейтральный газ, термическую плазму и энергичные нейтральные атомы, присутствующие во всех доменах системы Юпитера от 1 мэВ до 1 МэВ энергии.

Исследование радиоволн 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 своей собственной специальной стрелы и чувствителен до 1,6 МГц, для характеризации плазмы, и приемники в диапазоне частот от 80 кГц до 45 МГц для измерения радиоизлучения. [38] Этот научный инструмент несколько примечателен тем, что в качестве части его логотипа используется Sonic the Hedgehog . [39] [40]

Гравитация и геофизика Юпитера и Галилеевых спутников (3GM)

3GM — это радионаучный пакет, включающий транспондер Ka и сверхстабильный генератор . [41] 3GM будет использоваться для изучения гравитационного поля — до 10 градуса — 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 лун. 3GM несет построенные в Израиле атомные часы , «которые будут измерять крошечные колебания в радиолуче». [42] [43]

Планетарный радиоинтерферометр и эксперимент Доплера (PRIDE)

В ходе эксперимента будут генерироваться особые сигналы, передаваемые антенной Juice и принимаемые интерферометром со сверхдлинной базой, для проведения точных измерений гравитационных полей Юпитера и его ледяных лун.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefg "NASA – NSSDCA – Spacecraft – Details". Координированный архив космических научных данных NASA . Архивировано из оригинала 10 ноября 2021 г. Получено 16 апреля 2023 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  2. ^ "Европейское космическое агентство: старт миссии к ледяным лунам Юпитера". BBC News . 14 апреля 2023 г. Архивировано из оригинала 14 апреля 2023 г. Получено 14 апреля 2023 г.
  3. ^ "Juice, исследуя ледяные луны Юпитера". Планетарное общество . Получено 30 апреля 2023 г.
  4. ^ Кларк, Стюарт (5 марта 2023 г.). «Это как искать иголки в стоге сена»: миссия по выяснению того, поддерживают ли спутники Юпитера жизнь». The Guardian . Архивировано из оригинала 7 марта 2023 г. Получено 7 марта 2023 г.
  5. ^ "ESA—Выбор миссии L1" (PDF) . ESA . ​​17 апреля 2012 г. Архивировано (PDF) из оригинала 16 октября 2015 г. Получено 19 апреля 2012 г.
  6. ^ "ESA's Juice отправляется на поиски тайн ледяных лун Юпитера". ESA . ​​Архивировано из оригинала 14 апреля 2023 года . Получено 16 апреля 2023 года .
  7. ^ "JUICE. Поиск жизни на ледяных лунах Юпитера". www.airbus.com . 27 октября 2021 г. Архивировано из оригинала 13 апреля 2023 г. Получено 16 апреля 2023 г.
  8. ^ abcdefgh «Путешествие Джуса и тур по системе Юпитера». ESA . 29 марта 2022 г. Архивировано из оригинала 24 сентября 2022 г. Получено 3 апреля 2022 г.
  9. ^ "JUpiter ICy moons Explorer (JUICE)". Координированный архив космических научных данных NASA . NASA. 28 октября 2021 г. Архивировано из оригинала 10 ноября 2021 г. Получено 10 ноября 2021 г.
  10. ^ "JUICE (JUpiter ICy moons Explorer): европейская миссия в систему Юпитера" (PDF) . Copernicus.org . Архивировано (PDF) из оригинала 21 ноября 2011 г. . Получено 8 августа 2011 г. .
  11. ↑ Амос, Джонатан (2 мая 2012 г.). «ESA выбирает зонд Juice стоимостью 1 млрд евро для полета на Юпитер». BBC News . Архивировано из оригинала 11 мая 2020 г. Получено 20 июня 2018 г.
  12. ^ Lakdawalla, Emily (18 апреля 2012 г.). "JUICE: следующая миссия Европы на Юпитер?". Планетарное общество . Архивировано из оригинала 1 мая 2012 г. Получено 2 мая 2012 г.
  13. ^ Амос, Джонатан (19 апреля 2012 г.). «Разочарованные астрономы продолжают сражаться». BBC News . Архивировано из оригинала 18 июня 2019 г. Получено 20 июня 2018 г.
  14. ^ "Подготовка к созданию миссии ЕКА на Юпитер". Наука и технологии ЕКА . Европейское космическое агентство . 17 июля 2015 г. Архивировано из оригинала 2 октября 2015 г. Получено 28 октября 2015 г.
  15. ↑ Рэйнбоу, Джейсон (20 января 2023 г.). «Европейский космический аппарат JUICE, направляющийся к Юпитеру, готов к запуску в апреле».
  16. ^ "JUICE—Spacecraft". ESA Science & Technology . Европейское космическое агентство . 16 марта 2012 г. Архивировано из оригинала 10 мая 2013 г. Получено 20 апреля 2012 г.
  17. ^ abcd "ESA/SRE(2014)1 JUICE definition study report (Red Book)". ESA . ​​Получено 1 мая 2024 г. .
  18. ^ abc "ЕКА Juice отправляется на поиски тайн ледяных лун Юпитера". ЕКА . 14 апреля 2023 г. Архивировано из оригинала 14 апреля 2023 г. Получено 14 апреля 2023 г.
  19. ^ Foust, Jeff (14 апреля 2023 г.). «Ariane 5 запускает миссию ESA JUICE к Юпитеру». SpaceNews . Получено 18 апреля 2023 г. .
  20. ^ @Arianespace (13 апреля 2023 г.). «Сегодняшний рейс #VA260 был отложен из-за погодных условий (риск молнии) в запланированное время старта с европейского космодрома во Французской Гвиане. Ракета-носитель Ariane 5 и ее пассажирский JUICE находятся в стабильном и безопасном состоянии» ( Твит ) . Получено 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 науку». NASASpaceFlight.com . Архивировано из оригинала 12 апреля 2023 г. . Получено 12 апреля 2023 г. .
  23. ^ Европейское космическое агентство [@ESA_JUICE] (14 декабря 2023 г.). «🧃 Время для очередного визита в бар #ESAJuice 😉 На 8% пути к Юпитеру у нас есть новости о нашем путешествии. Мы подумывали немного отклониться от курса Juice, чтобы посетить астероид по пути к #Юпитеру. Чтобы максимально сэкономить топливо для нашей основной миссии (облет газового гиганта и его ледяных лун), мы решили отказаться от этого пролета мимо астероида» ( Твит ) – через Twitter .
  24. ^ "JUICE (JUpiter ICy moons Explorer)" (PDF) . Ассоциация космических исследований университетов . Европейское космическое агентство. Март 2012 г. Архивировано (PDF) из оригинала 9 января 2014 г. . Получено 18 июля 2013 г. .
  25. ^ «Радиационные пояса Юпитера — и как в них выжить». www.esa.int .
  26. ^ ab "JUICE—Science objectives". ESA Science & Technology . Европейское космическое агентство . 16 марта 2012 г. Архивировано из оригинала 8 июня 2013 г. Получено 20 апреля 2012 г.
  27. ^ "ESA выбирает инструменты для своего Jupiter Icy Moon Explorer". ESA Science & Technology . ESA . ​​21 февраля 2013 г. Архивировано из оригинала 1 ноября 2013 г. Получено 17 июня 2013 г.
  28. ^ "JUICE science payload". ESA Science & Technology . Европейское космическое агентство . 7 марта 2013 г. Архивировано из оригинала 22 апреля 2014 г. Получено 24 марта 2014 г.
  29. ^ "The JUICE Instruments". Национальный центр космических исследований . 11 ноября 2013 г. Архивировано из оригинала 24 марта 2014 г. Получено 24 марта 2014 г.
  30. ^ "Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE): Научные цели, миссия и инструменты" (PDF) . Ассоциация космических исследований университетов . 45-я конференция по лунной и планетарной науке (2014). Архивировано (PDF) из оригинала 24 марта 2014 г. . Получено 24 марта 2014 г. .
  31. ^ "JUICE-JAPAN". JAXA . Архивировано из оригинала 14 июля 2020 . Получено 14 июля 2020 .
  32. ^ Сайто, Y.; Сасаки, S.; Кимура, J.; Тохара, K.; Фудзимото, M.; Секинэ, Y. (1 декабря 2015 г.). «Текущий статус участия Японии в исследовании ледяных лун Юпитера «JUICE»». Тезисы осеннего заседания AGU . 2015 : P11B–2074. Bibcode : 2015AGUFM.P11B2074S. Архивировано из оригинала 14 апреля 2023 г. Получено 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.). «Of Distant Moons and Oceans» (PDF) . Немецкий аэрокосмический центр . стр. 34–37. Архивировано (PDF) из оригинала 26 мая 2022 г. . Получено 13 августа 2022 г. .
  35. ^ Пуле и др. Спектрометр для получения изображений лун и Юпитера (MAJIS) на Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-024-01057-2
  36. ^ "Работы продолжаются по развертыванию антенны Juice RIME". www.esa.int . Получено 5 мая 2023 г. .
  37. ^ "Антенна RIME Джуса вырывается на свободу". www.esa.int . Получено 12 мая 2023 г. .
  38. ^ "Payload - JUICE - Cosmos". www.cosmos.esa.int . Получено 10 июня 2024 г. .
  39. ↑ [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.
  40. ^ Планкетт, Люк (3 октября 2019 г.). «Actual Space Mission Picks Sonic The Hedgehog As An Official Mascot». Kotaku . Архивировано из оригинала 3 октября 2019 г. Получено 21 января 2023 г.
  41. ^ Шапира, Авив; Стерн, Авиноам; Празот, Шеми; Манн, Рони; Бараш, Ефим; Детома, Эдоардо; Леви, Бенни (2016). «Сверхстабильный осциллятор для эксперимента 3GM миссии JUICE». Европейский форум по частоте и времени (EFTF) 2016 г. стр. 1–5. doi :10.1109/EFTF.2016.7477766. ISBN 978-1-5090-0720-2. S2CID  2489857.
  42. ^ "Израильский инструмент, направляющийся к Юпитеру - Weizmann Wonder Wander - Новости, статьи и открытия". Weizmann Wonder Wander - Новости, статьи и открытия от Института науки Вейцмана . 7 января 2016 г.
  43. ^ «ЕКА запустит JUICE на Юпитер с использованием израильских технологий и научных исследований» . סוכנות החלל הישראלית .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме JUICE (космический корабль).