Русская Википедия:Юнона (космический аппарат)

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Другие значенияШаблон:Космический аппарат «Юно́на» (также «Джу́но», от Шаблон:Lang-en, Шаблон:Lang-en2) — автоматическая межпланетная станция НАСА, запущенная Шаблон:Д для исследования Юпитера[1] и ставшая вторым проектом в рамках программы «Новые рубежи». Выход аппарата на полярную орбиту газового гиганта произошёл 5 июля 2016 года; «Юнона» стала вторым космическим аппаратом, вышедшим на орбиту вокруг Юпитера, после «Галилео», находившегося на орбите вокруг газового гиганта с 1995 по 2003 год[2] и первым аппаратом, вышедшим на его полярную орбиту.

Целью миссии является изучение гравитационного и магнитного полей планеты, а также проверка гипотезы о наличии у Юпитера твёрдого ядра. Кроме того, аппарат должен заняться исследованием атмосферы планеты — определением содержания в ней воды и аммиака, а также построением карты ветров, которые могут достигать скорости в 618 км/ч[3]. «Юнона» также продолжила изучение районов южного и северного полюсов Юпитера, начатое АМС «Пионер-11» в 1974 году (северная полярная область)[4] и АМС «Кассини» в 2000 (южная полярная область)[5].

Космический аппарат питается от солнечных батарей, что более характерно для аппаратов, работающих около планет земной группы, в то время как в полётах ко внешним планетам чаще всего используют РИТЭГи. Солнечные батареи «Юноны» являются крупнейшими солнечными батареями, использующимися автоматическими межпланетными станциями на данный момент для выработки электроэнергии. Кроме того, три солнечные батареи играют важнейшую роль в стабилизации аппарата[6]. К концу одной из батарей крепится магнитометр.

Название космического корабля происходит из греко-римской мифологии. Бог Юпитер закрыл себя завесой облаков, чтобы скрыть свои проделки, но его жена, богиня Юнона, смогла заглянуть сквозь облака и увидеть его истинную натуру[7].

Задачи и инструменты

Файл:Rotating Juno for Integrating Instruments.jpg
«Юнона» на стадии конструирования. Тесты на вращательном стенде.

Солнечные батареи

«Юнона» является первой миссией к Юпитеру, использующей солнечные батареи вместо радиоизотопных термоэлектрических генераторов. При этом, находясь на орбите Юпитера, «Юнона» будет получать всего 4 % от того солнечного света, который аппарат мог бы получать на Земле[8], однако улучшения в технологии изготовления и эффективности батарей в течение последних десятилетий смогли позволить использовать солнечные батареи приемлемых размеров на расстоянии в Шаблон:Num от Солнца.

«Юнона» использует три симметрично расположенных массива солнечных батарей. Каждый из этих массивов составляет Шаблон:Num в ширину и Шаблон:Num в длину. Один из массивов немного у́же других, его ширина составляет Шаблон:Num, что сделано для облегчения складывания батарей при старте. Общая площадь всех батарей — Шаблон:Num. Если бы батареи использовались на орбите Земли, они бы производили около Шаблон:Num энергии. На орбите Юпитера мощность батарей составит всего Шаблон:Num, при этом со временем она уменьшится до Шаблон:Num из-за воздействия радиации[9]. Солнечные батареи будут находиться на солнечном свету практически в течение всего полёта.

На борту также находятся два литий-ионных аккумулятора, предназначенные для питания аппарата во время прохождения в тени. Аккумуляторы будут заряжаться, когда будут доступны излишки энергии[10].

Инструменты

Структура атмосферы:
Microwave Radiometer (MWR) — микроволновый радиометр; фиксирует излучение с длиной волны 1,3—50 сантиметров, состоит из шести отдельных радиометров; основная цель — исследование глубоких слоёв атмосферы Юпитера. Проникающая способность — Шаблон:Num вглубь облаков планеты. MWR должен помочь ответить на вопрос о том, как формировался Юпитер, а также о том, насколько глубоко заходит циркуляция атмосферы, обнаруженная космическим аппаратом «Галилео». Радиометр исследует количество аммиака и воды в атмосфере[10][11].

Файл:Juno spacecraft in VOA News (in Russian).ogv
Видеорепортаж «Голоса Америки» о последних приготовлениях перед запуском космического аппарата. Рассказывается о миссии аппарата и об основных деталях конструкции

Магнитное поле:
магнитометр Flux Gate Magnetometer (FGM) и прибор для регистрации положения относительно магнитного поля планеты — Advanced Stellar Compass (ASC).
Эти инструменты служат целям картирования магнитного поля и изучения динамики процессов в магнитосфере, а также определения трёхмерной структуры магнитосферы на полюсах Юпитера[10][12].

Программа для исследования магнитосферы на полюсах:
Jovian Aurora Distribution Experiment (JADE) предназначен для исследования полярных сияний на Юпитере.

Energetic Particle Detector (JEDI) будет фиксировать распределение ионов водорода, гелия, кислорода, серы и других на полюсах.

WAVES — спектрометр для исследования областей полярных сияний.

UV spectrograph (UVS) — спектрограф ультрафиолетового излучения; будет фиксировать длину волны, положение и время для фотонов ультрафиолетового спектра; будет предоставлять спектрограмму ультрафиолетового излучения из областей полярного сияния[13].

Внутренняя структура:
Gravity Science Experiment (GSE) — путём измерения гравитационного поля прибор построит карту распределения масс на Юпитере[14].

Съёмка поверхности:
JunoCam (JCM) — трёхцветная неподвижная видеокамера, единственная на зонде. Произведена по той же технологии, что и камера MARDI марсохода Кьюриосити, и имеет 2-МП сенсор (1600×1200 пикселей) Kodak KAI-2020. Камера спроектирована таким образом, что наиболее детализированные снимки будут получены лишь во время максимальных сближений зонда с планетой на высотах 1800—4300 км от облаков и будут иметь разрешение 3—15 км на пиксель (для сравнения: телескоп «Хаббл» с расстояния Шаблон:Num в 2009 году смог получить снимок планеты с разрешением Шаблон:Num на пиксель[15]). Все остальные изображения будут иметь значительно более низкое разрешение, около Шаблон:Num на пиксель, поэтому возможности камеры не позволят снимать ей спутники Юпитера (в самой удалённой точке орбиты сам Юпитер при такой детализации будет иметь размер Шаблон:Num в поперечнике, а Ио, даже если она будет находиться прямо над «Юноной», на расстоянии около Шаблон:Num, будет иметь размер около лишь Шаблон:Num в поперечнике; изображения остальных спутников будут ещё менее чёткими). Кроме того, из-за телекоммуникационных ограничений «Юнона» сможет передавать на Землю лишь Шаблон:Num данных (от Шаблон:Num до Шаблон:Num) из каждого 14-дневного орбитального периода[16]. Предполагается, что прежде, чем радиация Юпитера выведет из строя электронику камеры, та за восемь витков аппарата вокруг планеты успеет сделать достаточное количество снимков[17].

Сувениры

На борту космического аппарата находится табличка, посвящённая Галилео Галилею. Табличка была представлена Итальянским космическим агентством, её размер составляет Шаблон:Num на Шаблон:Num, а вес — Шаблон:Num. На табличке изображен сам Галилей, а также надпись, сделанная им в январе 1610 года, когда он впервые наблюдал объекты, которые впоследствии стали известны как галилеевы спутники.

Также на борту находятся три фигурки LEGO — Галилея, римского бога Юпитера и его жены Юноны[18]. Фигурка Юноны держит в руках увеличительное стекло, как символ поиска истины, а Юпитер — молнию. Хотя обычные фигурки LEGO производятся из пластмассы, эти фигурки были сделаны из алюминия, чтобы выдержать экстремальные условия во время полёта[19].

Планирование и подготовка миссии

В июне 2005 года миссия находилась в стадии предварительного проектирования. Строительством аппарата занималась компания Lockheed Martin Space Systems под управлением Лаборатории реактивного движения НАСА. Глава директората научных программ НАСА Алан Cтерн в мае 2007 года заявил[20], что в 2008 финансовом году будут закончены фазы предварительного проектирования и достигнуто состояние готовности проекта к реализации[21].

В процессе работ время разработки некоторых компонентов «Юноны» было продлено по сравнению с запланированными сроками. Одной из причин задержки стало землетрясение в Центральной Италии в 2009 году, которое нанесло повреждения заводу, производившему компонент АМС[22].

Файл:Launch of Juno 2011.ogv
Запуск «Юноны»

Запуск произведён 5 августа 2011 года. Для запуска использована ракета-носитель «Атлас-5» версии 551 c двигателем РД-180 российского производства[23]. Время полёта к Юпитеру составило 4 года 11 месяцев. Дата выхода на орбиту — 5 июля 2016 года[1]. Зонд планировалось направить по вытянутой полярной орбите с периодом обращения около 11 земных суток, с максимальным приближением к планете менее Шаблон:Num[24][25]; летом 2015 года были внесены коррективы: решено изменить орбиту так, чтобы один оборот вокруг Юпитера зонд совершал не за 11 земных суток, как предполагалось ранее, а за 14.

Файл:Juno separates from Centaur upper stage.jpg
«Юнона» после отделения от разгонного блока «Центавр» и перед раскрытием солнечных батарей (в представлении художника)

Основная миссия должна продлиться более года. В отличие от предыдущих аппаратов, исследовавших Юпитер и имевших радиоизотопные термоэлектрогенераторы (РИТЭГи) для обеспечения энергией, на «Юноне» установлены три солнечные батареи длиной Шаблон:Num (из них одна имеет ширину Шаблон:Num, а остальные — Шаблон:Num) с повышенной на 50 % по отношению к прошлым миссиям эффективностью и устойчивостью к радиации, и два литий-ионных аккумулятора, ёмкостью по Шаблон:Num каждый. Общая мощность вырабатываемой энергии — Шаблон:Num в начале миссии и Шаблон:Num к моменту её завершения[26].

13 марта 2011 года на испытательном стенде Lockheed Martin Space Systems «Юнона» успешно прошла двухнедельные температурные испытания в вакуумной камере[27].

Стоимость

На начальном этапе проектирования, в 2005 году, планировалось, что стоимость миссии не превысит 700 миллионов долларов США при условии, что пуск будет осуществлён не позднее 30 июня 2010 года[28]. Однако впоследствии сумма затрат была пересмотрена в бо́льшую сторону. В декабре 2008 года было заявлено, что учитывая инфляцию и перенос запуска на август 2011 года, общий бюджет миссии немного превысит Шаблон:Num долларов[29].

Прошедшие события

Файл:Juno's interplanetary trajectory ru.svg
Траектория «Юноны» в околосолнечном пространстве; отмечены 30-дневные интервалы.

30 августа 2012 года на расстоянии Шаблон:Num километров от Земли, за пределами орбиты Марса была выполнена первая коррекция траектории полёта. Маршевый двигатель Шаблон:Iw был включён на Шаблон:Num Шаблон:Num[30].

14 сентября 2012 года была выполнена вторая коррекция орбиты. Главный двигатель «Юноны» начал работать в пятницу в 15:30 UTC, когда аппарат находился в Шаблон:Num километров от Земли[31]. Он проработал около Шаблон:Num и израсходовал Шаблон:Num топлива.

В результате двух коррекций скорость зонда увеличилась на Шаблон:Num в секунду[32], а траектория полёта была направлена обратно к Земле для проведения гравитационного манёвра с облётом Земли, запланированного на 9 октября 2013 года[30].

К февралю 2013 года зонд преодолел расстояние в Шаблон:Num.

17 марта 2013 года «Юнона» второй раз пересекла орбиту Марса уже по направлению к Земле.

С 29 мая 2013 года станция находилась в фазе полёта, получившей название Шаблон:Lang-en2, которая продлилась до ноября 2013 года[33].

Файл:Junoearthflyby.jpg
Снимок Южной Америки, сделанный камерой «Юноны» при пролёте Земли в октябре 2013 года

9 октября 2013 года «Юнона» совершила гравитационный манёвр у Земли в Шаблон:Num от её поверхности для разгона аппарата[34]. Приращение скорости аппарата в ходе гравитационного манёвра составило Шаблон:Num; скорость зонда после совершения гравитационного манёвра почти утроилась и составила около Шаблон:Num (Шаблон:Num) относительно Солнца. Также было проведено тестирование научных приборов, в ходе которого произошла нештатная ситуация — зонд ушёл в спящий режим; проблему удалось полностью устранить 17 октября. Во время сближения с Землёй «Юнона» сделала снимки побережья Южной Америки и Атлантического океана; также был сделан снимок Юпитера (расстояние в тот момент составляло Шаблон:Num). Следующие снимки будут произведены уже с орбиты Юпитера.

5 июля 2016 года космический зонд «Юнона», преодолев Шаблон:Num (Шаблон:Num), достиг орбиты Юпитера.

27 августа 2016 года в 13:44 по времени Гринвичского меридиана аппарат прошел над Юпитером на скорости 208 тысяч километров в час относительно планеты, а минимальная высота составила 4200 километров от верхней кромки её атмосферы. Аппарат при этом сделал снимки района Северного полюса гигантской планеты[35].

Хронология полёта

Дата Событие Статус
5 августа 2011 Запуск
Да
Да
[36]
31 августа 2012 Первая коррекция гравитационного манёвра для увеличения скорости
Да
Да
[37]
18 сентября 2012 Вторая коррекция манёвра для возвращения к Земле по пути к Юпитеру для увеличения скорости
Да
Да
[38]
13 августа 2013 Пройдена половина пути до Юпитера
Да
Да
[39]
9 октября 2013 Гравитационный манёвр у Земли для увеличения скорости до Шаблон:Num (Шаблон:Num)
Да
Да
[40]
10 октября 2013 Переход в «безопасный режим» Шаблон:Частично[41]
12 октября 2013 Выход из «безопасного режима»
Да
Да
[42]
29 июня 2016 Передача первых фотографий Юпитера и его спутников с Юноны
Да
Да
[43]
30 июня 2016 Передача «песни солнечного ветра» из системы Юпитера
Да
Да
[44]
5 июля 2016 Переход на орбиту вокруг Юпитера
Да
Да
[45]
6 июля 2016 Включение пяти научных инструментов после их отключения перед выходом на орбиту Юпитера
Да
Да
[46]
13 июля 2016 Передача первых снимков с орбиты Юпитера на Землю
Да
Да
[47]
27 августа 2016 Максимальное сближение с Юпитером
Неизвестно
Неизвестно
[48]
19 октября 2016 Планируемый переход с Шаблон:Num на 14-дневную орбиту был отменен.

Аппарат остается на промежуточной 53.5-дневной орбите до конца миссии. По причине того, что телеметрия показала неверную работу некоторых клапанов в гелиевой системе двигательной установки, манёвр сначала был отложен до следующего сближения с планетой 11 декабря 2016[49], после чего манёвр отложен на неопределённый срок[50]

7 июня 2021 Пролет в 1040 км от Ганимеда (PJ34). Орбитальный период аппарата сокращен с 53 до 43 дней.

В июне Зонд «Юнона» прислал первое за 20 лет фото Ганимеда, снятое с расстояния 1000 км.[51]

Да
Да
Июль 2021 Завершение основной миссии. Перевод космического аппарата на новые орбиты (42 дополнительных витка) с целью изучения галилеевых спутников Юпитера (за исключением Каллисто) и продолжения изучения Юпитера[52]
Да
Да
29 сентября 2022 Пролёт в 352 км[53] от поверхности Европы (PJ45), Орбитальный период аппарата сократится с 43 до 38 дней.[54]
Да
Да
30 декабря 2023 Пролет Ио (PJ57), Орбитальный период аппарата сократится с 38 до 35 дней
Неизвестно
Неизвестно
3 февраля 2024 Пролет Ио (PJ58), Орбитальный период аппарата сократится с 35 до 33 дней
Неизвестно
Неизвестно

Планируемые события

Файл:Juno trajectory through radiation belts.png
Будущая орбита «Юноны» относительно радиационных поясов Юпитера

Аппарат должен сделать 37 оборотов вокруг Юпитера, каждый из которых будет занимать 14 земных дней. Вращение аппарату будет придано таким образом, чтобы каждый из научных приборов выполнил свою задачу.

В ноябре 2016 года в течение 20 дней «Юнона» совершит 2 калибровочных витка вокруг планеты для подстройки научной аппаратуры.

С помощью инструментов, работающих в инфракрасном и микроволновом диапазонах, «Юнона» измерит тепловое излучение, исходящее из глубин планеты. Эти наблюдения позволят дополнить картину предыдущих исследований состава планеты, оценив количество и распределение воды, и, следовательно, кислорода. Эти данные помогут дать представление о происхождении Юпитера. Кроме того, «Юнона» будет исследовать конвекционные процессы, которые управляют общей циркуляцией атмосферы. С помощью других приборов будут собраны данные о гравитационном поле планеты и о полярных областях магнитосферы[10].

Анализ полученной от аппарата информации займёт несколько лет.

Планировалось, что в 2021 году аппарат будет сведён с орбиты, но в октябре 2020 было предложено продлить миссию до 2025 года и включить в неё исследования галилеевых спутников Юпитера.

29 сентября 2022 года «Юнона» пролетела вблизи Европы. Минимальное расстояние до поверхности спутника составило всего 352 км.[53]

Расширенная миссия (2021—2025)

Планировалось, что в 2021 году аппарат будет сведён с орбиты и направлен в атмосферу газового гиганта, где сгорит[55]. Сделано это будет для избежания столкновения в будущем с одним из галилеевых спутников Юпитера (где допускается возможность существования жизни, поэтому их загрязнение биологическим материалом с Земли нежелательно)[56]. Однако в октябре 2020 года на XI Московском международном симпозиуме по исследованиям Солнечной системы, который проходит в ИКИ РАН, руководитель миссии Juno в НАСА Скотт Болтон сообщил, что аппарат находится в отличном состоянии, поэтому ученые хотят не уничтожать его, а продлить миссию до 2025 года, чтобы сфокусироваться на исследовании галилеевых спутников; планы по проведению миссии научная команда Juno уже передала в НАСА, учёные ожидают, что их официально одобрят в декабре[57].

В рамках расширенной миссии Juno должен будет совершить 44 дополнительных витка вокруг Юпитера. По мере каждого пролёта он будет постепенно сближаться с северным полюсом планеты благодаря гравитационным взаимодействиям между зондом, Юпитером и его спутниками. Сближение с полюсом и изменения в траектории движения помогут Juno детально изучить трехмерную структуру полярных ураганов, а также измерить свойства ранее неизученных сегментов магнитосферы Юпитера. Благодаря этому же зонд совершит несколько сближений с Ганимедом, Европой и Ио. По расчетам специалистов НАСА, Juno сблизится с Ганимедом на расстояние в тысячу километров, с Европой — на рекордно малые 320 километров, а с Ио — на 1,5 тыс. км. Ученые надеются, что благодаря этому Juno откроет у спутников Юпитера множество новых свойств ещё до прибытия миссий JUICE и Europa Clipper. В частности, Болтон и его коллеги планируют измерить толщину ледового щита Европы, составить максимально детальную карту её поверхности с разрешением 100—200 км, а также сфотографируют выбросы её гейзеров, если они будут происходить в момент сближений Juno со спутником. Аналогичным образом ученые надеются использовать сближения с Ио, чтобы определить, существует ли в её недрах единый расплавленный океан из магмы, а также изучить, как приливные силы, которые возникают в результате её взаимодействий с Юпитером и соседними объектами, разогревают и расплавляют недра этого небесного тела.

Карты поверхности Ио и Европы[58] планетологи сравнят с данными, которые получал предшественник Juno — зонд «Галилео».

Было запланировано 2 облета Ганимеда, 3 — Европы и 11 — Ио; облетов Каллисто не планировалось[59].

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

Шаблон:ВС Шаблон:Исследование Юпитера АМС Шаблон:Космические запуски в 2011 Шаблон:ЛА Lockheed

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ 1,0 1,1 Шаблон:Cite web
  2. ↑ Шаблон:Cite web
  3. ↑ Winds in Jupiter’s Little Red Spot almost twice as fast as strongest hurricane
  4. ↑ Шаблон:Книга
  5. ↑ Шаблон:Cite web
  6. ↑ Шаблон:Cite web
  7. ↑ Шаблон:Cite web
  8. ↑ Шаблон:Cite web
  9. ↑ Шаблон:Cite web
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 10,3 Шаблон:Cite web
  11. ↑ Шаблон:Cite web
  12. ↑ Шаблон:Cite web
  13. ↑ Шаблон:Cite web
  14. ↑ Шаблон:Cite web
  15. ↑ Шаблон:Cite web
  16. ↑ Шаблон:Cite web
  17. ↑ Шаблон:Cite web
  18. ↑ Шаблон:Cite web
  19. ↑ Шаблон:Cite web
  20. ↑ Шаблон:Cite web
  21. ↑ Имеется в виду завершение фазы «B» (Шаблон:Lang-en2) в стандартном процессе реализации проектов НАСА (Шаблон:Cite web)
  22. ↑ Шаблон:Cite web
  23. ↑ Шаблон:Cite web
  24. ↑ Шаблон:Cite web
  25. ↑ Шаблон:Cite web
  26. ↑ Шаблон:Cite web
  27. ↑ Шаблон:Cite web
  28. ↑ Шаблон:Cite web
  29. ↑ Шаблон:Cite web
  30. ↑ 30,0 30,1 Шаблон:Cite web
  31. ↑ Шаблон:Cite web
  32. ↑ Шаблон:Статья
  33. ↑ Шаблон:Cite web
  34. ↑ Шаблон:Cite web
  35. ↑ Шаблон:Cite web
  36. ↑ Шаблон:Cite web
  37. ↑ Шаблон:Cite web
  38. ↑ Шаблон:Cite web
  39. ↑ Шаблон:Cite web
  40. ↑ Шаблон:Cite web
  41. ↑ Шаблон:Cite web
  42. ↑ Шаблон:Cite web
  43. ↑ Шаблон:Cite web
  44. ↑ Шаблон:Cite web
  45. ↑ Шаблон:Cite web
  46. ↑ Шаблон:Cite web
  47. ↑ Шаблон:Cite web
  48. ↑ Шаблон:Cite web
  49. ↑ Шаблон:Cite web
  50. ↑ Шаблон:Cite web
  51. ↑ Зонд «Юнона» прислал первое за 20 лет фото Ганимеда — ледяной луны Юпитера // Русская служба Би-би-си, 9 июня 2021
  52. ↑ Шаблон:Cite web
  53. ↑ 53,0 53,1 «Юнона» прислала детальные снимки спутника Юпитера Европы
  54. ↑ Шаблон:Cite web
  55. ↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок JunoOverview не указан текст
  56. ↑ Шаблон:Cite web
  57. ↑ Шаблон:Cite web
  58. ↑ Зонд «Юнона» прислал первые снимки ледяного мира Европы — спутника Юпитера // 3DNews, 30.09.2022
  59. ↑ Шаблон:Cite web
  60. ↑ Шаблон:Cite web
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Юнона_(космический_аппарат)&oldid=11418416