Jupiter Icy Moons Explorer

Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE)

JUICE (konstnärs teckning)
Kund Europeiska rymdorganisationen
Operatör Europeiska rymdorganisationen
Uppgifter studie av Jupitersystemet
Satellit Jupiter
startplatta ELA-3
bärraket Ariane-5 (rymdhamn Kourou)
lansera april 2023 [1]
Går in i omloppsbana juli 2031 [1]
Flygtid 7,6 år
Deorbit 2035
NSSDCA ID JUICE
Specifikationer
Vikt 5 t
sci.esa.int/science-e/ww...
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE)  är en automatisk interplanetarisk station av European Space Agency , designad för att studera Jupitersystemet , främst Ganymedes , Europas och Callistos satelliter , för närvaron av underjordiska oceaner av flytande vatten i dessa månar. Forskning om Io kommer endast att bedrivas på distans.

Målet med JUICE-uppdraget är att utforska Ganymedes som en vattenrik värld, vilket är avgörande för att bestämma den potentiella beboeligheten för solsystemet utanför jorden. Dessutom kommer särskild uppmärksamhet att ägnas studier av de unika magnetiska och plasmainteraktionerna mellan Ganymedes och Jupiter. Uppdraget godkändes den 2 maj 2012 som den huvudsakliga L1-klassen som en del av programmet Cosmic Vision för 2015-2025 [2] . Den ungefärliga kostnaden för programmet är 850 miljoner euro [3] (i 2011 års priser). Den vetenskapliga handledaren för projektet (Study Scientist) är Dmitry Titov (ESA).

Programhistorik

Planerade evenemang

Uppdragsförutsättningar

1995 anlände rymdfarkosten Galileo till Jupitersystemet för att utföra detaljerade studier av planeten och dess månar, efter uppdragen av Pioneers 10 och 11 , Voyagers 1 och 2 och Ulysses . Särskild uppmärksamhet ägnades åt studien av fyra galileiska satelliter - Io , Europa, Ganymedes och Callisto - där (med undantag för Io) underjordiska hav upptäcktes. Galileo kunde också detektera ett magnetfält runt Ganymedes, som troligen genereras av konvektion i vätskekärnan.

Studier utförda av Cassini -apparaten i början av 2000-talet visade att Saturnus  månar Enceladus och Titan  också har flytande hav under ytan.

Dessa upptäckter har lett till uppkomsten av ett nytt paradigm av beboeliga världar, enligt vilket gasjättarnas isiga satelliter är gynnsamma platser för livets ursprung. Det är troligt att exoplaneter som har isiga månar med ett hav under ytan kan vara en mycket vanligare företeelse i universum än planeter som vår jord , som kräver speciella förhållanden för livets uppkomst. Galileo gjorde en viktig upptäckt, nämligen närvaron av ett magnetfält i Ganymedes, den enda satelliten i solsystemet som har ett liknande fält. Ganymedes och Europa tros fortfarande vara invärtes aktiva på grund av Jupiters starka tidvatteninflytande.

Till och med under driften av Galileo, och även efter dess de-omloppsbana 2003, gjorde forskarsamhället upprepade försök att få finansiering för nästa uppdrag att studera Jupitersystemet. Nästan alla avvisades av två huvudskäl - på grund av den höga komplexiteten och bristen på medel.

Uppdraget med Juno- sonden som lanserades den 5 augusti 2011 och anlände till Jupiter 2016, fokuserar uteslutande på att studera själva gasjätten och är inte utformat för att studera dess satelliter. Teoretiskt sett skulle kapaciteten hos Junos färgkamera möjliggöra avbildning av Jupiters närmaste galileiska måne, Io. Men även under de mest gynnsamma förhållandena kommer bildstorleken att vara försumbar på grund av funktionerna i Junos kamera: om Io är direkt ovanför Juno, på ett avstånd av cirka 345 tusen km, blir upplösningen på bilderna endast 232 km per pixel, eller cirka 16 pixlar tvärs över. Bilder av andra satelliter blir ännu mindre tydliga [9] . Samtidigt är det bara bilder som kommer att ha en upplösning från flera kilometer till flera meter per pixel som är av vetenskapligt intresse (till exempel var den maximala detaljnivån för bilder från Galileo-kameran vid inspelning av Europas yta 6 m per pixel).

Uppdragsscenario

Fas av interplanetär flygning [1]

Jupiter Tour fas

Fasen av Ganymedes Tour

Vetenskapliga mål

JUICE kommer att karakterisera Europa, Ganymedes och Callisto när det gäller deras inre struktur, sammansättning och geologiska aktivitet, identifiera områden med hav under ytan och utöka vår kunskap om dessa världars möjliga beboelighet. JUICE kommer att mäta tjockleken på Europas isskorpa och bestämma platsen för framtida forskning. Uppdraget inkluderar också studiet av själva Jupiter och samspelet mellan de galileiska satelliterna och gasjätten. Jupiter är arketypen för de jätteplaneter som har hittats i överflöd runt andra stjärnor. JUICE-uppdraget kommer att tillåta oss att bättre förstå potentialen hos gasjättarna och deras satelliter för livets existens. Den totala forskningstiden är 3,5 år.

Ganymedes

JUICE kommer att utforska Ganymede under större delen av sitt uppdrag: den totala utforskningstiden för satelliten kommer att vara 30 % av det totala uppdragsprogrammet. Ganymedes är framför allt intressant eftersom det är den enda satelliten i solsystemet som genererar sitt eget magnetfält. Dessutom finns det en hypotes om närvaron av ett underjordiskt hav av flytande vatten på det. Den totala närforskningstiden är 280 dagar, under vilken JUICE kommer att göra 15 förbiflygningar via satellit på olika höjder, från 300 till 50 000 km. En global satellitkarta kommer att genereras med en upplösning på 400 m per pixel. De mest intressanta objekten kommer att fotograferas med en upplösning på upp till flera meter per pixel.

De riktade vetenskapliga studierna av Ganymedes är följande:

Callisto

De riktade vetenskapliga studierna av Callisto är följande:


Europa

På grund av den relativt låga strålskyddsnivån planeras endast 2 förbiflygningar av Europa på en höjd av 400–500 km från satellitytan (en fullfjädrad studie av denna satellit skulle kräva cirka 50–100 förbiflygningar från JUICE). Den totala tiden för att studera satelliten kommer att vara 10 % av det totala uppdragsprogrammet. Thera och Thrace Macula, såväl som Lenticulae, valdes ut som studieobjekt under den period då sonden närmast närmade sig ytan. Varaktigheten av en detaljerad studie av Europa kommer att vara 36 dagar, totalt - cirka ett år (fjärrstudier). Tyngdpunkten i studiet av Europa kommer inte att läggas på sökandet efter organiskt material, utan på att förstå bildandet av satellitens isskorpa och dess sammansättning. JUICE kommer att vara den första landaren som skannar Europas yta och bestämma både minimitjockleken på isskorpan under månens mest aktiva regioner och djupet på havet under dem.

Europas forskningsmål är följande:

Io

Till skillnad från JUICEs föregångare, rymdfarkosten Galileo, kommer Io endast att utforskas på distans, från ett avstånd som inte är längre än Europas omloppsbana. Detta beror på det faktum att för att hålla kostnaden för uppdraget i storleksordningen 1 miljard euro, kommer strålskyddet från sonden inte att kunna skydda elektroniken nära Jupiter på den nivå som krävs (av samma anledning, endast två förbiflygningar av Europa är planerade). JUICE kommer dock att utföra fjärranalys av satellitens vulkaniska aktivitet.

Jupiter

Jupiterforskning kommer att utgöra mer än 40 % av det totala uppdragsprogrammet:

Egenskaper

Starta fordon

JUICE-stationen kommer att skjutas upp i omloppsbana av den europeiska bärraketen " Ariane-5 " (detta kommer att vara den sista uppskjutningen av denna raket) [1] .

Konstruktion

Vetenskaplig utrustning

JUICE kommer att ha 11 vetenskapliga instrument med en total massa på 104 kg. Forskare från 15 europeiska länder, samt från USA, Japan och Ryssland kommer att delta i skapandet. NASA:s Jet Propulsion Laboratory (JPL) kommer att utveckla utrustning för att ta emot och sända radarsignalen till jorden. NASA uppskattar den totala investeringen i uppdraget till 114,4 miljoner dollar.

Fjärravkänningsverktyg:

Instrument för att studera magnetosfärerna hos Jupiter och Ganymedes:

Verktyg för att studera månarnas fysiska struktur under nära förbiflygningar:

Relaterade uppdrag

Den nuvarande generationen av AMS, designad för att utforska Jupiter-systemet med en ankomst på 2030-talet, består av fordon från de europeiska, amerikanska och kinesiska rymdorganisationerna. Dessa är JUICE (ESA), Europa Clipper (NASA) och Tianwen-4 (CNSA). Framgången för dessa uppdrag kommer till stor del att säkerställa den framtida utvecklingen av nedstigningsfordon till ytan av de galileiska satelliterna.

Europa Clipper (NASA)

Ett NASA-projekt för utforskning av Europa, som dök upp omedelbart efter att USA drog sig ur det internationella programmet Europa Jupiter System Mission och inställda Jupiter Europa Orbiter-uppdraget. Lanseringen av stationen är planerad till oktober 2024, ankomst i Jupiter-systemet - i april 2030.

Europa Clipper-uppdraget kommer att jämföras positivt med JUICE-uppdraget när det gäller att utforska Europa: den nominella garanterade perioden för sondoperation i Europa-regionen kommer att vara minst 109 dagar (mot 36 dagar för JUICE). Den totala tiden för forskning i Europa kommer att vara 3,5 år (mot 1 år för JUICE), under vilken sonden kommer att göra 45 förbiflygningar (mot 2 förbiflygningar för JUICE) på en höjd av 2700 till 25 km. Under sondens närmaste närmande till ytan (25 km från satellitens frusna yta mot 400-500 km för JUICE), kommer radarn att ha maximal chans att bestämma tjockleken på Europas isskorpa och vattnets djup havet som ligger bakom den (och under den mest gynnsamma kombinationen av omständigheter, till och med dess salthalt). Under loppet av ett nominellt uppdrag kommer Clipper att sända en terabit med data, inklusive högupplösta bilder ner till 0,5 meter per pixel, radarljudsdata och ytspektra och magnetfältsmätningar. Baserat på resultaten som erhållits under uppdraget kommer landningsplatsen för nedstigningsfordonet som en del av nästa uppdrag att fastställas.

Tianwen-4 (CNSA)

Den kinesiska rymdorganisationen planerar att genomföra Tianwen-4-uppdraget, med en preliminär uppskjutning 2030. Uppdraget kommer att bestå av två fordon, varav ett är utformat för att studera Jupitersystemet från omloppsbana, det andra - Uranussystemet från en förbiflygande bana. Rymdfarkosten, designad för att studera Jupitersystemet, bör så småningom gå i omloppsbana runt Callisto [11] .

Intressanta fakta

Ungefär 4 år innan JUICE anländer till Jupiter-systemet kommer Thirty Meter Telescope att tas i drift , som kommer att kunna ta bilder med samma detaljer som Galileo (35 kilometer per pixel; 10 gånger bättre än Hubble-teleskopet) [12 ] [13] . European Extremely Large Telescope , som kommer att tas i drift 2025 och har en spegeldiameter på 39 meter, kommer att kunna ta bilder med en upplösning på cirka 25 km per pixel.

Se även

Anteckningar

  1. 1 2 3 4 5 Juices resa och Jupiter-systemtur . Hämtad: 24 september 2022.
  2. JUICE är Europas nästa stora vetenskapsuppdrag . Hämtad 11 december 2019. Arkiverad från originalet 20 augusti 2012.
  3. JUICE teknisk och programmatisk granskningsrapport (nedlänk) (18 december 2011). Arkiverad från originalet den 16 mars 2013. 
  4. JUICE definition studie rapport (Red Book) (ej tillgänglig länk) (30 september 2014). Hämtad 4 juni 2017. Arkiverad från originalet 4 juli 2017. 
  5. Förbereder för att bygga ESA:s Jupitermission (17 juli 2015). Hämtad 22 juli 2015. Arkiverad från originalet 22 juli 2015.
  6. Airbus Defence and Space undertecknar kontrakt på 350 miljoner euro för att utveckla och bygga rymdfarkoster JUICE, ESA:s nästa livsspårare i solsystemet (otillgänglig länk) (9 december 2015). Arkiverad från originalet den 22 december 2015. 
  7. ADS-ingenjörer testar JUICE-probens navigationskamera . Hämtad 3 september 2019. Arkiverad från originalet 3 september 2019.
  8. JUICE-stationen anlände till monteringsplatsen . Hämtad 24 maj 2020. Arkiverad från originalet 10 augusti 2020.
  9. Junocam kommer att få oss fantastiska globala skott ner på Jupiters poler (5 augusti 2011). Arkiverad från originalet den 16 mars 2013.
  10. MIPT kommer att skicka sin enhet till Jupiter (26 februari 2014). Hämtad 11 december 2019. Arkiverad från originalet 7 december 2018.
  11. Kina vill undersöka Uranus och Jupiter med två rymdskepp på en raket . space.com. Hämtad: 24 september 2022.
  12. Du behöver inte flyga till Io (30 oktober 2011). Hämtad 11 mars 2013. Arkiverad från originalet 3 november 2012.
  13. Vulkanutbrott på Jupiters "pizzamåne" Io sett från jorden (29 oktober 2012). Arkiverad från originalet den 16 mars 2013.