СОК: Изследване на луните на Юпитер

JUICE космически кораб арт

Впечатление на художника от космическия кораб JUICE. (Изображение кредит: ESA / ATG medialab)



JUICE, известен също като JUpiter ICy luons Explorer, е мисия на Европейската космическа агенция, предназначена да изследва Юпитер и три от неговите ледени луни: Европа, Калисто и Ганимед. Един орбитален космически кораб, без кацане, ще бъде първият, който ще обиколи Ганимед, и един от шепата космически кораби, които ще посетят системата на Юпитер от 70 -те години на миналия век.



JUICE е планиран да стартира през юни 2022 г. на борда на космически кораб Ariane 5. Ще отнеме повече от 7,5 години, за да стигнете до Юпитер, като използвате гравитационни асистенти от Венера и Земята, за да ускорите космическия кораб и да го вкарате във външната Слънчева система. Очаква се космическият кораб да бъде вмъкнат в орбитата на Юпитер през януари 2030 г., като се започне 2,5-годишна сесия за наблюдение на спътниците на Юпитер, както и атмосферата и магнитосферата на планетата.

„По време на турнето гравитационните асистенции с Калисто и Ганимед ще оформят траекторията“, пише ESA в изявление. „Включени са два целеви полета на Европа, съсредоточени върху състава на материала, който не е воден лед, и първото подземно звучене на ледена луна.“



Космическият кораб ще лети с Калисто няколко пъти, за да повиши орбиталния си наклон до около 30 градуса, което позволява на космическия кораб да хвърли поглед на полюсите на Юпитер. Естествено, той също ще прави наблюдения на Калисто по време на тези полети. И накрая, мисията ще прекара осем месеца в орбита около Ганимед - първият космически кораб, който направи това - за да научи повече за тази ледена луна, преди планирано въздействие върху повърхността.

История на сока

През 2004 г. ESA попита научната общност какви биха били подходящите цели за изследване на космоса през следващите години. Резултатът беше публикуван в рамките на програмата Cosmic Vision 2015-2025. Въпроси, на които програмата е предназначена да отговори включват: „Какви са условията за живот и планетарно формиране? Как работи Слънчевата система? Кои са основните закони на Вселената? Как започна Вселената и от какво е направена? '

ESA публикува покана за представяне на предложения за мисии на Cosmic Vision през 2007 г., което доведе до предложение за Jovian мисия, наречена Laplace. Първоначално беше предвидено да включва участие от НАСА и Японската агенция за космически изследвания. Една ранна формулировка предлага мисия, наречена Europa Jupiter System Mission-Laplace, или EJSM/Laplace, която ще стартира през 2020 г. Тя ще изпрати две сонди, наречени Jupiter Europa Orbiter (NASA) и Jupiter Ganymede Orbiter (ESA), до луни Европа и Ганимед.



ESA имаше три планирани мисии с НАСА, включително EJSM/Laplace, но ESA реши да проправи пътя си сам през 2011 г. Изявление от времето обясни, че има безпокойство от скорошно десетилетно проучване, публикувано от Националния съвет за изследвания на САЩ. Тези декадни проучвания обикновено влияят върху решенията на НАСА за мисията. Десетилетното проучване не идентифицира нито една от трите съвместни мисии НАСА-ЕКА като приоритет, каза ESA.

„Перспективите за бюджета на САЩ също станаха известни през февруари 2011 г.“, добави ESA в изявлението. „В последните дискусии на ESA с НАСА стана ясно, че е малко вероятно някой от ... кандидатите за мисия да бъде реализиран като съвместна Европа-САЩ. мисия в планираните срокове за началото на 2020 -те години. “

Трите мисии отидоха на конкурс за избор на мисия от голям клас на ESA, а JUICE беше избран като първият, който ще бъде изпълнен през май 2012 г. Предложената му дата за стартиране беше 2022 г. Другите кандидати бяха Athena (Advanced Telescope for High-Energy Астрофизика) и НПО (Обсерватория Нова гравитационна вълна). Атина беше избрана през юни 2014 г. за дата на стартиране през 2022 г .; НПО все още не е избрана за дата на стартиране.



Конкурсът за инструменти за JUICE беше обявен през юни 2012 г., като селекциите бяха направени през февруари 2013 г. JUICE беше одобрен за следващия етап от развитието на мисията, наречен изпълнение, през ноември 2014 г. Главният изпълнител е Airbus Defense & Space, който беше избран през Юли 2015 г.

Jupiter Icy Moon Explorer, JUICE и неговите инструменти.

Jupiter Icy Moon Explorer, JUICE и неговите инструменти.(Изображение кредит: ESA)

Научни цели

Докато JUICE ще гледа ледените луни на Ганимед, Европа и Калисто, повечето наблюдения ще бъдат направени в Ганимед. Тези са научни цели да научите по ледените луни, според ESA:

  • Характеризиране на океанските слоеве и откриване на предполагаеми резервоари за подземни води;
  • Топографско, геоложко и композиционно картографиране на повърхността;
  • Изучаване на физическите свойства на ледените кори;
  • Характеризиране на вътрешното разпределение на масата, динамиката и еволюцията на интериора;
  • Изследване на екзосферата;
  • Изследване на вътрешното магнитно поле на Ганимед и неговите взаимодействия с магнитосферата на Юпиан.

Освен това, сондата ще разгледа възможната жизнена химия в Европа, включително органични молекули. На тази луна JUICE също ще се опита да разбере как са се образували повърхностните характеристики-и по-специално материал, който не е воден лед. JUICE ще бъде подпомогнат в това начинание чрез сондиране под повърхността, което никога досега не е правено в Европа. Наред с други неща, това ще помогне на сока да разбере колко дебела е ледената кора.

Тъй като средата на луните е силно засегната от Юпитер, планетата също ще бъде изследвана по няколко начина. Ще бъдат проучени взаимодействията на луните с неговата магнитосфера, както и ефектите от нейната гравитация. Мисията ще проследява и полярните сияния и радиоизлъчванията на Юпитер, като по -специално ще наблюдава реакцията им на слънчевия вятър, постоянния поток от заредени частици от слънцето.

Атмосферата на Юпитер също ще бъде подложена на наблюдение, каза ESA, включително такива аспекти като химията, структурата, времето и циркулацията. Тъй като JUICE ще бъде в системата на Юпитер в продължение на няколко години, това ще позволи дългосрочни наблюдения в целия участък на Юпитер, което ще позволи на учените да разберат по-добре как се променя времето и какви обстоятелства са отговорни за тези промени.

Изучаването на Юпитер е важно не само за разбирането на гигантската планета, но и за изучаването на други газови гиганти в Слънчевата система и извън нея. Чрез извършване на наблюдения на най-голямата планета на Слънчевата система могат да се направят някои екстраполации за Сатурн (и в по-малка степен, много по-малките Уран и Нептун.) Също така наблюденията отблизо на Юпитер могат да помогнат на учените да разберат по-добре поведението на Юпитер -размери на планетите в други слънчеви системи, дори ако са далеч от Земята и са трудни за изучаване в телескоп.

Научните инструменти на JUICE включват:

  • JANUS (система от камери)
  • MAJIS - Спектрометър за изобразяване на луни и Юпитер
  • UVS - UV образен спектрограф
  • SWI - Подмилиметрови вълнови инструменти
  • GALA - Лазерен висотомер GAnymede
  • RIME - Радар за изследване на ледени луни
  • J-MAG (магнитометър)
  • PEP - Пакет за опазване на частиците
  • RPWI - Изследване на радио и плазмени вълни
  • 3GM - Гравитация и геофизика на Юпитер и Галилейските луни
  • PRIDE - Експеримент с планетарен радиоинтерферометър и доплер

Минали и бъдещи мисии до Юпитер и неговите луни

Юпитер е една от най-посещаваните планети в Слънчевата система. Тя не само е научно ценна цел, но и е най -голямата планета и прави отлична „прашка“ за гравитацията, която помага за изпращането на космически кораби във външната Слънчева система до по -отдалечени цели.

Космическият кораб на НАСА Pioneer 10 прелетя край планетата през 1973 г., а Pioneer 11 прелетя през следващата година, и двете на пътуване до външната Слънчева система. (Pioneer 11 също прелетя покрай Сатурн.) Pioneer 10 беше първият космически кораб, който вижда Юпитер отблизо . Неговите наблюдения включват разглеждане на интензивното излъчване и магнитното поле на Юпитер и потвърждаване, че Юпитер е имал предимно течна вътрешност. Пионер 11 премина покрай лъковия удар на магнитосферата на Юпитер , където той взаимодейства с постоянния поток от заредени частици от нашето слънце, който се нарича слънчев вятър. Наблюденията му позволиха на учените да научат как се променя границата на магнитосферата на Йовиан при взаимодействието й със слънчевия вятър.

Космическите кораби -близнаци Вояджър 1 и Вояджър 2 на НАСА прелетяха край планетата през 1979 г., в отделни месеци. И двата космически кораба все още комуникират със Земята; Вояджър 1 прелетя покрай Сатурн през 1980 г. и влезе в междузвездното пространство през 2012 г., докато Вояджър 2 обиколи Сатурн, Уран и Нептун и все още лети извън Слънчевата система. Двата космически кораба комбинирани, за да направят повече от 33 000 снимки на Юпитер и най -големите му спътници. Големи открития включват активен вулканизъм на луната Io, намеци за ледена кора на Европа и графична активност от бурените системи на Юпитер.

Galileo на НАСА е първият космически кораб, посветен на посещение на Юпитер и неговите луни. Той влезе в орбита през 1995 г. и умишлено бе изпратен в атмосферата на Юпитер през 2003 г., с което мисията беше прекратена. Някои от големите му открития включваше солена вода под ледените луни на Европа, Ганимед и Калисто; и гръмотевични бури на Юпитер, които затъмняват тези на Земята. Той също така извърши по -подробни изследвания на вулканизма на Йо.

Други сонди, които са извършили полети, включват слънчевата сонда НАСА-ЕКА Ulysses (прелитания през 1992 и 2004 г .; мисията бе изведена от експлоатация през 2009 г.), космическият кораб Cassini-Huygens на NASA-ESA (2000) и свързаните с Плутон НАСА (New Horizons) 2007). Тези космически кораби направиха снимки на системата на Юпитер на дълги разстояния, наблюдаваха вулканични изригвания в Йо и извършиха наблюдения на радиовълните на Юпитер, заредените частици, магнитното поле и взаимодействията на слънчевия вятър.

В момента има и мисия на Юпитер, „Юнона“, която излезе на орбита през 2016 г. Нейните научни цели включват да установят колко вода има в атмосферата на Юпитер, да очертаят състава и свойствата на атмосферата на Юпитер и да научат повече за магнитното и гравитационното поле на Юпитер. Той също така носи камера, наречена JunoCam, която е предназначена за любителски предложения за наблюдения.

Допълнителни ресурси