Юнона (космический аппарат)


Юнона (космический аппарат)
Юнона
Jupiter Polar Orbiter
Juno Mission to Jupiter (2010 Artist's Concept).jpg
Юнона около Юпитера (рисунок художника)
Производитель

Соединённые Штаты Америки Lockheed Martin

Оператор

Соединённые Штаты Америки НАСА

Задачи

Исследование атмосферы, магнитного поля и магнитосферы, внутренней структуры Юпитера, исследования спутников

Спутник

Юпитера

Выход на орбиту

июль 2016 года

Запуск

5 августа 2011 12:25:00 UTC

Ракета-носитель

Атлас-5 версии 551

Стартовая площадка

Соединённые Штаты Америки Канаверал SLC-41

Длительность полёта

5,2 года

NSSDC ID

2011-040A

SCN

37773

Стоимость

немного более 1 млрд долларов

Технические характеристики
Масса

3,6 т

Мощность

600 Вт

Источники питания

3 солнечные батареи общей площадью 60 м²

Сайт проекта
Commons-logo.svg Юнона на Викискладе

Юнона (англ. Juno, также Jupiter Polar Orbiter) — автоматическая межпланетная станция НАСА, запущенная 5 августа 2011 года для исследования Юпитера[1]. Это второй проект в рамках программы New Frontiers. Целью миссии является выход аппарата на полярную орбиту газового гиганта в 2016 году, изучение магнитного поля 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. «Юнона» станет первым аппаратом на солнечных батареях, предназначенным для изучения весьма удалённого от Солнца Юпитера.

Содержание

Подготовка миссии и полёт

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 Штерн в мае 2007 года заявил[2], что в 2008 финансовом году будут закончены фазы предварительного проектирования и достигнуто состояние готовности проекта к реализации[3].

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[4].

Запуск «Юноны»

Запуск произведён 5 августа 2011 года. Для запуска использована ракета-носитель Атлас-5 версии 551. Время полёта к Юпитеру составит 5,2 года. Дата выхода на орбиту — август 2016 года[1]. Зонд планируется направить по вытянутой полярной орбите с периодом обращения около 11 земных суток, с максимальным приближением к планете менее 5000 км[5][6].

Основная миссия должна продлиться более года. В отличие от предыдущих аппаратов, исследовавших Юпитер и имевших радиоизотопные термогенераторы (РИТЭГ) для обеспечения энергией, на «Юноне» будут стоять три особо эффективные солнечные батареи размером ≈ 2×9 м. Общая мощность вырабатываемой энергии — 400 Вт[7].

Испытания

13 марта 2011 года на испытательном стенде Lockheed Martin Space Systems «Юнона» успешно прошла двухнедельные температурные испытания в вакуумной камере[8].

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[9]. 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 1 миллиард долларов[10].

Прошедшие события

30 августа 2012 года на расстоянии 483 миллиона километров от Земли была выполнена первая коррекция траектории полёта. Главный двигателей Leros-1b был включен на 29 минут 39 секунд[11].

Примерно через две недели, 14 сентября 2012 года выполнили вторую коррекцию. Главный двигатель Юноны начал работать в пятницу в 15:30 UTC, когда аппарат находился в 480 миллионах километров от Земли[12]. Он проработал около 30 минут и израсходовал 376 килограммов топлива. После выполнения манёвра скорость зонда изменилась на 388 метров в секунду[13]. Обе коррекции были выполнены для проведения гравитационного манёвра с облётом Земли, запланированного на 9 октября 2013 года[11].

Планируемые события

9 октября 2013 года «Юнона» совершит гравитационный маневр у Земли в 560 км от её поверхности для придания ускорения аппарату. Приращение скорости аппарата после гравитационного маневра составит 7,3 километра в секунду. Также будет проведено тестирование научных приборов.

В августе 2016 года, после пятилетнего перелёта, преодолев 2,8 млрд км (18,7 а.е.), «Юнона» выйдет на орбиту Юпитера. В течение одного земного года аппарат должен сделать 33 оборота вокруг Юпитера, каждый из которых будет занимать 11 земных дней. В том же году аппарат начнет замедлять свою скорость, в результате чего будет захвачен притяжением Юпитера.

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

В октябре 2017 года аппарат погрузится в атмосферу газового гиганта. С помощью инструментов, работающих в инфракрасном и микроволновом излучениях, «Юнона» измерит тепловое излучение, исходящих из глубин планеты. Эти наблюдения позволят дополнить картину предыдущих исследований состава планеты на основе оценки численности и распределения воды, и, следовательно, кислорода. Эти данные помогут дать представление о происхождении Юпитера. Кроме того, «Юнона» будет исследовать конвекции, которые управляют общей циркуляцией атмосферы. С помощью других приборов будут собраны данные о гравитационном поле планеты и полярных областях магнитосферы[7].

Анализ полученной от аппарата информации займет несколько лет.

Задачи и инструменты

«Юнона» на стадии конструирования. Тесты на вращательном стенде.

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 — 550 километров 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[14][7].

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 изучение динамики процессов в магнитосфере, а также определение трёхмерной структуры магнитосферы на полюсах Юпитера[15][7].

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 др. 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[16].

Внутренняя структура: Gravity Science Experiment (GCE) — путём измерения гравитационного поля прибор построит карту распределения масс на Юпитере[17].

Съёмка поверхности: JunoCam (JCM) — трёхцветная видеокамера, единственная на зонде. Произведена по той же технологии, что и камера MARDI марсохода Кьюриосити и имеет 2-МП сенсор (1600 на 1200 пикселей). Непосредственные съёмки Юпитера будут производиться лишь во время максимальных сближений с планетой, с расстояния 5 тысяч км, разрешение составит 25 км на пиксель. Предполагается, что прежде чем радиация Юпитера выведет из строя электронику камеры, та, за семь витков аппарата вокруг планеты, успеет сделать достаточное количество снимков[18].

Солнечные панели

«Юнона» является первой миссией к Юпитеру, использующей солнечные панели вместо радиоизотопных термоэлектрических генераторов. Находясь на орбите Юпитера, «Юнона» будет получать всего 4 % от того солнечного света, который аппарат мог бы получать на Земле[19], однако улучшения в технологии изготовления и эффективности панелей в течение последних десятилетий смогли позволить использовать солнечные панели приемлемых размеров на расстоянии в 5 а.е. от Солнца.

«Юнона» использует три симметрично расположенных массива солнечных панелей. Каждый из этих массивов составляет 2,7 метра в ширину и 8,9 метров в длину. Один из массивов немного уже других, его ширина составляет 2,091 метров, что сделано для облегчения складывания панелей при старте. Общая площадь всех панелей — 60 квадратных метров. Если бы панели использовались на орбите Земли, они бы производили около 15 киловатт энергии. На орбите Юпитера мощность составит всего 486 ватт, при этом со временем она уменьшится до 420 ватт из-за воздействия радиации[20]. Солнечные панели будут находиться под солнечным светом практически в течение всей миссии.

На борту также находятся два литий-ионных аккумулятора, которые будут питать аппарат во время прохождения в тени. Аккумуляторы будут заряжаться, когда доступны излишки энергии[7].

Фигурки LEGO и табличка Галилея

Фигурки LEGO

На борту космического аппарата находится табличка, посвященная Галилео Галилею. Табличка была представлена Итальянским космическим агентством, её размер составляет 7,1 на 5,1 сантиметров, а вес — 6 грамм. 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[21]. В римской мифологии Юпитер окутал себя покровом облаков, чтобы скрыть свои проступки. Юнона же наблюдала его с горы Олимп поверх облаков и могла понять истинную сущность Юпитера. Фигурка Юноны держит в руках увеличительное стекло, как символ поиска истины, а Юпитер — молнию.

Хотя все фигурки LEGO производятся из пластмассы, эти фигурки были сделаны из алюминия, чтобы выдержать экстремальные условия во время полёта[22].

Примечания

  1. 1 2 NASA запустило межпланетную станцию к Юпитеру.
  2. SpaceRef.Com Statement of Alan Stern before the Subcommittee on Space and Aeronautics, House Committee on Science and Technology (англ.) (6 мая 2007). Архивировано из первоисточника 24 августа 2011. Проверено 27 мая 2007.
  3. Имеется в виду завершение фазы «B» (Phase B) в стандартном процессе реализации проектов НАСА (см.)
  4. NASA Juno spacecraft will target Jupiter  (англ.). NetworkWorld.com (6 апреля 2010). Архивировано из первоисточника 24 августа 2011. Проверено 25 марта 2011.
  5. A new spacecraft will orbit Jupiter for over a year  (англ.). Thunderbolts.info. Архивировано из первоисточника 24 ноября 2012. Проверено 20 ноября 2012.
  6. Профиль миссии «Юнона» на сайте NASA Science  (англ.). NASA Science. Архивировано из первоисточника 24 ноября 2012. Проверено 20 ноября 2012.
  7. 1 2 3 4 5 Juno Launch. Пресс-кит NASA за август 2011 года  (англ.). NASA. Архивировано из первоисточника 24 ноября 2012. Проверено 20 ноября 2012.
  8. Juno Marches On  (англ.). NASA (22 марта 2011). Архивировано из первоисточника 24 августа 2011. Проверено 25 марта 2011.
  9. NASA Selects New Frontiers Mission Concept Study  (англ.). NASA Jet Propulsion Laboratory (1 июня 2005). Архивировано из первоисточника 24 августа 2011. Проверено 25 марта 2011.
  10. NASA Moving Ahead with 2011 Juno Mission to Jupiter  (англ.). Spacenews (Space.com) (9 декабря 2008). Архивировано из первоисточника 24 августа 2011. Проверено 25 марта 2011.
  11. 1 2 NASA's Jupiter-Bound Juno Changes its Orbit  (англ.). NASA. Архивировано из первоисточника 24 ноября 2012. Проверено 20 ноября 2012.
  12. Deep Space Maneuver  (англ.). NASA. Архивировано из первоисточника 24 ноября 2012. Проверено 20 ноября 2012.
  13. Ильин А. (2012). «Манёвры Юноны». Новости космонавтики. Проверено 2012-11-20.
  14. Juno instruments. Microwave Radiometer  (англ.). Висконсинский университет в Мадисоне. Архивировано из первоисточника 24 ноября 2012. Проверено 20 ноября 2012.
  15. Juno instruments. Magnetic Field Investigation  (англ.). Висконсинский университет в Мадисоне. Архивировано из первоисточника 24 ноября 2012. Проверено 20 ноября 2012.
  16. Juno instruments. Polar Magnetosphere Suite  (англ.). Висконсинский университет в Мадисоне. Архивировано из первоисточника 24 ноября 2012. Проверено 20 ноября 2012.
  17. Juno instruments. Gravity Science Experiment  (англ.). Висконсинский университет в Мадисоне. Архивировано из первоисточника 24 ноября 2012. Проверено 20 ноября 2012.
  18. Juno instruments. JunoCam  (англ.). Висконсинский университет в Мадисоне. Архивировано из первоисточника 24 ноября 2012. Проверено 20 ноября 2012.
  19. Juno Spaceflight Information. Spaceflight 101. Архивировано из первоисточника 4 февраля 2012.
  20. Juno prepares for mission to Jupiter. Machine Design. Архивировано из первоисточника 4 февраля 2012.
  21. LEGO Figures Flying On NASA Jupiter Probe  (англ.). FoxNews (5 августа 2011). Архивировано из первоисточника 24 августа 2011. Проверено 8 августа 2011.
  22. LEGO Figures Flying On NASA Jupiter Probe  (англ.). Space.com. Архивировано из первоисточника 24 ноября 2012. Проверено 20 ноября 2012.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.