Миссия JUICE: часть 1
 В июне 2022 года Европейское космическое агентство планирует осуществить запуск миссии JUICE. Совершив гравитационные маневры у Венеры и Земли, в январе 2030 года аппарат выйдет на орбиту вокруг Юпитера. Аппарат займется исследованием Юпитера и его спутников, ключевой целью является Ганимед, на орбиту вокруг которого аппарат выйдет в 2032 году. (Изображение ЕКА) (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
2 мая 2012 года Европейское космическое агентство [ЕКА] объявило, что в рамках программы Cosmic Vision 2015-2025 отобрало для реализации проект миссии JUICE, отвергнув предложения по реализации двух других кандидатов – космической обсерватории для поиска гравитационных волн – NGO [New Gravitational wave Observatory] и космического рентгеновского телескопа – ATHENA [Advanced Telescope for High-Energy Astrophysics].
5 июня 2012 года ЕКА выпустило предварительный документ по научной нагрузке миссии JUICE [Model Payload definition document Jupiter Icy Moons Explorer. Issue 3 revision 1 – 31 May 2012], на основе которого и подготовлена данная статья. Очевидно, что какие-то параметры предстоящей миссии со временем могут измениться, например, о своем возможном участии в проекте уже объявило НАСА, это получит отражение в последующих материалах.
Этапы миссии. Миссия JUICE должна быть запущена в июне 2022 года с космодрома Куру во Французской Гвиане ракетой-носителем Ariane-5 ECA [по сообщениям Space News, ЕКА ищет пути запуска миссии РН “Протон" с космодрома Байконур]. Совершив гравитационные маневры у Венеры и Земли, в январе 2030 года аппарат выйдет на орбиту вокруг Юпитера. Далее последуют 11-месячный переход к Каллисто, два пролета Европы и три пролета Каллисто [в течение 1-го месяца фазы исследования Европы], еще девять пролетов Каллисто в рамках 9-месячной фазы исследования высоких широт Юпитера и 11-месячный переход к Ганимеду. В сентябре 2032 миссия JUICE выйдет на орбиту вокруг Ганимеда. В течение 5 месяцев аппарат будет обращаться вокруг Ганимеда по эллиптическим и высотным круговым орбитам, после этого аппарат JUICE перейдет на круговую орбиту средней высоты [500 км], где пробудет в течение 3 месяцев, а далее на низкую круговую орбиту высотой 200 км, где пробудет в течение 1 месяца. Завершение миссии JUICE планируется на июнь 2033 года.
Научная нагрузка. Космический аппарат JUICE будет нести самую мощную научную нагрузку из когда-либо отправлявшихся во внешнюю часть Солнечной системы. В настоящий момент предполагается, что научной нагрузкой будут 11 инструментов общей массой 104 кг:
- Узкоугольная камера [NAC, Narrow Angle Camera]
- Широкоугольная камера [WAC, Wide Angle Camera]
- Лазерный альтиметр [LA, Laser Altimeter]
- Магнитометр [MAG, Magnetometer]
- Ледовый радиолокатор [IPR, Ice Penetrating Radar]
- Научный радиоинструмент [RSI, Radio Science Instrument] и Сверхстабильный осциллятор [USO, Ultrastable Oscillator]
- Инструмент субмиллиметрового диапазона [SWI, Submillimeter Wave Instrument]
- Ультрафиолетовый спектрометр с построением изображения [UVIS, Ultraviolet Imaging Spectrometer]
- Гиперспектральный спектрометр видимого и инфракрасного диапазонов с построением изображения [VIRHIS, Visible Infrared Hyperspectral Imaging Spectrometer]
- Детектор радио и плазменных волн [RPWI, Radio and Plasma Waves Instrument]
- Масс-спектрометр ионов и нейтральных частиц [PP-INMS, Particle Package – Ion Neutral Mass Spectrometer]
Узкоугольная камера [NAC, Narrow Angle Camera]. Спектральный диапазон: 350 – 1050 нм, матрица: 1024x1024, размер пиксела: 15 мкм, поле зрения: 0,293°, имеет колесо с 12-тью светофильтрами. Ширина полосы обзора с высоты 200 км: 1 км. Пространственное разрешение с высоты 200 км: 5 м/пиксел.
Съемка с высоким пространственным разрешением даст критически важную информацию для правильного понимания системы Юпитера. Она не только охватит спутники Юпитера, но и даст ключевую информацию о геологических процессах на их поверхностях, любой продолжающейся геологической активности [в добавление к уже известной на Ио], а также информацию о взаимодействии поверхностей спутников с окружающей их уникальной радиационной обстановкой. Это приведет к лучшему пониманию геологической истории этих спутников, их внутреннего строения, их способности поддерживать жизнь, а также работы самой системы Юпитера.
Узкоугольная камера [NAC] будет в состоянии достичь целого ряда иначе не достижимых научных целей в области геологии, геодезии, геофизики, в изучении атмосферы и окружающей среды. Некоторые из целей будут достигнуты в сочетании с работой других предусмотренных инструментов орбитального аппарата. Коротко, основные научные цели для изучения инструментом NAC:
1. Ганимед и Каллисто
Съемка высокого разрешения и стереосъемка поверхности Ганимеда и Каллисто во время миссии Galileo [1989 – 2003, НАСА] носили в значительной степени фрагментарный характер в связи с ограничениями на покрытие съемкой поверхностей спутников во время их пролетов и техническими проблемами с орбитальным аппаратом Galileo. Было получено лишь несколько снимков высокого разрешения [~10 – 15 м/пиксел].
Расширение области покрытия съемкой с высоким пространственным разрешением даст ценную информацию для понимания:
- геология и поиск прошлой и настоящей активности
- топографическое картографирование больших частей поверхности
- определение возрастов участков поверхности, особенно при наличии кратеров маленького размера, позволяющих измерить возраст молодых поверхностей
- исследование процессов, вызывающих эрозию, деградацию и отложение поверхностных материалов путем оползней, процессов сублимации и выбросов
- исследование тектонических особенностей темных и светлых участков поверхности Ганимеда, используя, по возможности, стереоданные, а также исследование предполагаемой тектонической активности сильно кратерированной поверхности Каллисто
- поиск доказательств процессов криовулканизма в прошлом [например, жерл-источников, покровов и т.д.], в особенности в областях Ганимеда, пересеченных яркими бороздами
- изучение морфологии ударных кратеров, будь то кратеры провала и купольные кратеры, кратеры с темными или светлыми лучами, палимпсесты или пенепалимпсесты, которые исключительно распространены на поверхности этих двух ледяных тел
- изучение характеристик ударяющихся тел [астероидов, комет]
- изучение этих процессов с высоким разрешением с учетом взаимодействия между поверхностью Ганимеда и магнитосферой Юпитера, особенно в средних широтах, где силовые линии магнитного поля Ганимеда переходят из замкнутых в разомкнутые
- состав поверхности и физические свойства приповерхностных слоев
- соотношение состава поверхности и физических характеристик [например, размер зерен] с геологическими объектами
- природа и местоположение темного не ледяного, возможно, органического вещества
- происхождение темного не ледяного вещества
- ледяная кора и океан
- определение амплитуды либрации с точностью до 10 м
- измерение положения полюсов для определения наклона оси вращения
- поиск изменений положения полюсов [наклона оси вращения] за годы
- оценка потенциальной обитаемости Ганимеда
- Мониторинг геологической активности Ио, а также поиск какой-либо прошлой или настоящей активности Европы в широком диапазоне долгот и местных времен
- Определение физических и химических свойств системы колец Юпитера и поиск новых связанных спутников
- Определение физических и химических свойств Фивы, Амальтеи и других небольших внутренних спутников Юпитера, включая определение их уточненных эфемерид
- Определение физических [фотометрические параметры, кривая блеска] и химических [состав] свойств, а также астрометрические наблюдения внешних иррегулярных спутников
- Определение планетарной циркуляции, в том числе скорости ветра верхней границы облаков путем мониторинга структур облаков и других динамических структур в атмосфере Юпитера в течение нескольких временных масштабов
- Цветное картографирование для различения вероятных смесей частиц облаков
- Определение активности полярных сияний Юпитера и обнаружение грозовой активности
- Определение силы вертикальных связей в атмосфере вплоть до тропосферы и процессов управляющих циркуляцией потоков
- Изучение взаимодействия между магнитосферой Юпитера и его спутниками
Спутники
- Глобальное картографирование формы Каллисто, Европы, Ганимеда и Ио [анализ лимбов спутников]
- Мультиспектральное картографирование для помощи распознаванию геологических формаций и наложения ограничений на возможный [химический] состав
- Астрометрическая съемка для помощи в осуществлении навигации космического аппарата [оптическая навигация]
- Создание контекстных снимков во время пребывания на орбите вокруг Ганимеда
- Мультиспектральное картографирование для помощи распознаванию геологических формаций и наложения ограничений на возможный [химический] состав.
Также по теме:
Источники: