Juno
Szervezet | NASA / JPL |
---|---|
Építész | Lockheed Martin |
Program | Új határok |
Terület | A Jupiter bolygó tanulmányozása |
A küldetés típusa | Orbiter |
Állapot | Működési |
Dob | 2011. augusztus 5( UTC ) |
Indító | Atlas V 551 |
Helyezés a pályára | 2016. július 5( UTC ) |
Feladat vége | 2025. szeptember |
COSPAR azonosító | 2011-040A |
Bolygóvédelem | II. Kategória |
Webhely | A NASA honlapja |
Szentmise az induláskor | 3 625 kg |
---|---|
Meghajtás | Folyékony hajtóanyagok |
Ergols | Hidrazin / nitrogén-peroxid |
Hajtóanyag tömege | 2 025 kg |
Hozzáállás-ellenőrzés | Spinne |
Energiaforrás | Napelemek |
Elektromos energia | 428 W (a Jupiter pályája) |
műholdas a | Jupiter |
---|---|
Földközel | 4200 km |
Tetőpont | 8,1 × 10 6 km |
Időszak | 53 nap |
MWR | Radiométer a mikrohullámig |
---|---|
MAG | A magnetométerek áramlanak |
JIRAM | Képalkotó spektrométer |
JADE és JEDI | Részecske-analizátorok |
HULLÁMOK | Plazma / rádióhullám- vizsgálat |
UVS | Ultraibolya spektrográf |
GS | Rádió gravitáció |
Juno egy űrmisszió „s NASA , hogy céljait a tanulmány a bolygó Jupiter . A szerkezet a hatalmas földgáz bolygó és annak módja kialakulását is marad, a dob a küldetése, nagyrészt ismeretlen ellenére több helyet küldetések és csillagászati megfigyelésekre készül a Földről . Az űrszonda , elindította a 2011 , adatokat kell gyűjteni a helyszínen a belső réteg a Jupiter, a készítmény a hangulat és a jellemzőit a magnetoszféra . Ezeknek az elemeknek lehetővé kell tenniük a Jupiter képződésének helyreállítását, valamint a Naprendszer bolygóinak kialakulási forgatókönyvének kijavítását vagy finomítását, amelyben a Jupiternagy tömege miatt nagy szerepet játszott.
A Juno űrszonda indul egy Atlas V rakéta a2011. augusztus 5. Két évvel az indítása után a Juno alacsony magasságban hajtotta végre a Föld felüljáróját , amely gravitációs segítséggel biztosította a Jupiter eléréséhez szükséges további sebességet . A misszió tudományos szakasza a Jupiter körüli pálya után kezdődik2016. július 5. Juno kezdődik észrevételeit, egy poláris pályán erősen elliptikus egy időszak 53 nap eltelt a szonda nagyon alacsony magasságban a bolygó pólus pole, elkerülve sok a sugárzási övek nagyon intenzív, valószínűleg károsítják azt. A kezdeti küldetés tudományos szakasza a bolygó 36 repülését tartalmazza, és azt húsz hónapra tervezik. A fő hajtásnál felmerült probléma2016. októberlehetővé teszi az űrhajó áthaladását a megcélzott 14 napos rövid pályán. A kívánt számú repülés elérése érdekében a missziót 2021-ig meghosszabbítják. 2021 januárjában a NASA úgy határoz, hogy 2025 szeptemberéig meghosszabbítja a missziót.
Juno nyolc tudományos műszert vesz igénybe, köztük két spektrométert , egy radiométert , egy magnetométert és egy műszerkészletet, amelyet a Jupiter pólusainak tanulmányozására szánnak. A Juno az első olyan űrszonda egy olyan külső bolygó számára , amely napelemeket használ a radioizotóp termoelektromos generátorok helyett . Az űrszonda a New Frontiers program második küldetése, amely missziókat tömörít a Naprendszer átlagos költségvetést igénylő feltárására . A küldetés fejlődött. A NASA-n belül a küldetésmenedzsmentet a Sugárhajtású Laboratórium, míg a tudományos komponenst a Southwest Research Institute végzi . Az űrszondát a Lockheed Martin gyártja . A teljes költség 1,1 milliárd euróra a dollárt .
Jupiter a legnagyobb a bolygók a Naprendszer , a tömeget, amely két és félszerese az összes többi bolygó, és az átmérője, amely több mint tizenegy alkalommal, hogy a Föld (körülbelül 138.000 km). Ez a Naprendszer egyik külső bolygója, például a Szaturnusz , az Uránus és a Neptunusz , és óriási gázbolygó is . A Jupiter főleg hidrogénből és héliumból áll , mint a Nap, vitathatatlanul központi sziklás maggal, amelynek tömege megegyezik a Föld tömegének tízszeresével . A bolygó alig 10 óra alatt megfordul önmagán. A Naptól 5,2 csillagászati egységre található, 11,9 Földév alatt kering a Nap körül. A Jupiter több hőt ad le, mint amennyit a Naptól kap. Ezt a Kelvin-Helmholtz-mechanizmus generálja : a bolygó lehűlése lassú összehúzódást okoz, ami cserébe lokalizált fűtést generál a szívében. Ez a hő konvekcióval szállítja a bolygó felszínét, és kétségtelenül felelős a Jupiter légkörét izgató összetett és erőszakos mozgásokért . Ez 5000 kilométer vastagságban 3 rétegből állna: akár 100 kilométer mélységig, ammónia jégfelhők , körülbelül 120 kilométer, ammónium-hidrogén-szulfid felhők , 150 kilométer mélységből pedig víz- és jégfelhők. Nagyobb mélységben a hidrogén óriási nyomás alatt fémes hidrogénné alakul át, amely elektromos áramként vezet, mint egy fém. A fémes folyadékon belüli mozgások kétségtelenül a bolygó intenzív mágneses mezőjének eredetéhez vezetnek , amely tizenegyszer nagyobb, mint a Földé, és amely elektronokat és ionokat csapdába ejtve különösen erős sugárzású öv jön létre . A Jupiter mágnesoszférája , vagyis a mágneses mező hatására kialakuló tér területe a Nap irányában 3 millió kilométerre, az ellenkező irányban pedig legfeljebb 1 milliárd kilométerre terjed ki . A Jovi-rendszer 67 természetes műholdat tartalmaz . A négy fő, az Io , az Európa , a Ganymede és a Callisto a Naprendszer legnagyobb természetes műholdai közé tartozik, és figyelemre méltó jellemzőkkel bír: intenzív vulkáni aktivitás az Io esetében, a felszín alatt folyékony vízből álló óceánok feltételezett jelenléte mások. A Jupiter tömegének köszönhetően nagyon fontos szerepet játszott a Naprendszer többi bolygójának, tehát a Föld kialakulásának folyamatában, különösen azáltal, hogy hatást gyakorolt a pályájukra, és fokozatosan segített megtisztítani a Naprendszert az égitestektől kiskorúak valószínűleg megütik őket.
A Jupiter űrkutatása későn kezdődött, mert egy űrhajó küldése erre a bolygóra, amely a csillagtól öt csillagászati egységre található, erős rakéta használatát igényli : valóban szükség van egy hajó felgyorsítására a Földtől 16 km / s sebességgel hogy elérje a bolygót, még akkor is, ha a gravitációs segítség igénybevétele lehetővé teszi ezen injektálási sebesség csökkentését. Ezenkívül a külső bolygók, köztük a Jupiter felderítése csak 1973-ban kezdődött, míg a belső bolygók akkor már több tucat űrszonda látogatását fogadták . Ezt követően több űrhajó repül a Jupiter felett, de csak a Galileo hosszabb ideig tartózkodik, miután a bolygó körüli pályára állítják.
Az első szonda, amely a Jupiterhez közeledik, a Pioneer 10 , amely 130 000 kilométer távolságot halad el a bolygótól1973. december 3, és feltárja sugárzási övét. A Pioneer 11 viszont 1974-ben repült át a Jupiter felett. Nagyon egyszerű műszerezésük ellenére a két szonda feltárja a Jupiter légkörének összetettségét , nagyon jó minőségű képeket nyújt, valamint az első adatokat a bolygó magnetoszférájáról. A sokkal tudományosabb műszerekkel felszerelt Voyager 1 és 2 szondák 1979-ben repültek a bolygó fölött. Felfedezték a vékony gyűrűket, amelyek körülveszik a Jupitert, több újholdat, valamint a vulkanikus aktivitást az Io felszínén. Ulysses 1992-ben a Jupiter magnetoszféráját tanulmányozza. A Galileo szonda az egyetlen űrhajó, amely gravitált a Jupiter körül. Ben jut el a Jupiterhez1995. december, majd megkezdte a 8 évig tartó kutatási missziót. Annak ellenére, hogy hibás, nagy erősítésű parabolaantenna erősen befolyásolja az átvihető adatok mennyiségét, a Galileo képes információt továbbítani a teljes jovi rendszerről. Tudományos küldetése kezdetén Galileo kiad egy kis légköri szondát, amely behatol a Jupiter légkörébe, és biztosítja a felső rétegek elemi összetételét, mielőtt a nyomás összetörné. Az összegyűjtött adatok megkérdőjelezik a Naprendszer bolygóinak kialakulásának folyamatával kapcsolatban elfogadott elméletek egy részét . Ban ben2000. december, a Cassini szonda a Szaturnusz felé vezető úton a Jupiter felett repül: nagy felbontású képeket készít a bolygóról, és a Galileo szondával együttműködve tanulmányozza annak igen kiterjedt magnetoszféráját , valamint kölcsönhatásait a napszéllel . A sugárzási öv intenzitását pontosabban mérik, és a vártnál jóval nagyobbnak bizonyul. Ez az információ a Juno szonda védettségének méretezésére szolgál . Juno előtt a New Horizons szonda utoljára repült a Jupiter, a2007. február 28. A szonda megfigyeli a pólusok villámlását , az ammóniafelhők keletkezését , és tanulmányozza a töltött részecskék mozgását a bolygó mágneses farka részén.
A Galileo által a Jupiter légkörébe indított légköri szonda olyan kémiai elemek arányát rögzítette, amelyek megkérdőjelezik a bolygó kialakulásának hipotéziseit, következésképpen a Naprendszer eredetéről és evolúciójáról megalapozott elméleteket :
Juno fő célja ennek a dilemmának a feloldása, adatok gyűjtésével rekonstruálni a Jupiter kialakulásának történetét és evolúcióját. Tekintettel az óriásbolygó központi szerepére a Naprendszer kialakításában , az összegyűjtött információknak lehetővé kell tenniük az ezen a téren zajló elméletek finomítását, és általában véve jobban meg kell érteniük a többi csillag körül felfedezett bolygórendszerek eredetét. A szonda indításakor a Jupiter továbbra is rosszul érthető bolygó, annak ellenére, hogy a csillagászok a Földről végzett megfigyelések alapján gyűjtöttek adatokat , és bár több űrszonda megelőzte Juno-t (1. ábra). A Jupiter körüli elliptikus pályára helyezett Juno- nak lehetővé kell tennie megfigyelések elvégzését a következő pontok tisztázása érdekében:
A szondának információkat kell keresnie több fontos témáról.
A légkör összetétele nyomokat szolgáltat a Jupiter keletkezéséhez, és segíthet meghatározni, hogy a bolygók megváltozhattak-e a pályán a kialakulásuk során. Juno- nak mikrohullámú távadók segítségével kell megvizsgálnia a légkört a 100 bar nyomásnak kitett rétegekig, amely lehetővé teszi az ammónia és a víz bőségének háromdimenziós térképét .
Juno tanulmányozza a Jupiter légkörének mélyrétegeiben előforduló variációkat és azok hatását a meteorológiára , a hőmérsékletekre, a felhőösszetételre, a felhő opacitására és a légköri dinamikára. A műszer által biztosított háromdimenziós ábrázolásnak köszönhetően az összegyűjtött adatok talán lehetővé teszik annak meghatározását, hogy a légköri dinamika kiterjed-e azokra a rétegekre, ahol a nyomás eléri a kétszáz barot, vagy csak a felszíni rétegekre vonatkozik, egészen a nyomásig. hat bár.
Az űrszondának részletes térképet kell készítenie a bolygón belül és a környező térben elhelyezkedő mágneses mezőről , valamint annak variációiról. Ezek az adatok cserébe információt nyújtanak a belső szerkezetéről és a mezőt létrehozó dinamó mechanizmusokról .
Junónak háromdimenziós térképet kell rajzolnia a Jupiter magnetoszférájáról a Naprendszer legerősebb pólusainak és aurorájának szintjén , amelyeket töltött mágneses mező által elfoglalt töltött részecskék hoznak létre. A szondára szerelt műszereknek egyidejűleg lehetővé kell tenniük a pólusok közelében lévő töltött részecskék és mágneses mezők jellemzőinek megismerését, miközben megfigyelik az aurorákat az ultraibolyában. Ezeknek a megfigyeléseknek javítaniuk kell e jelenségek és a hasonló mágneses térrel rendelkező tárgyak, például a saját bolygórendszerrel rendelkező fiatal csillagok által létrehozott jelenségek megértését is.
A Jupiter gravitációs mezőjének variációinak tanulmányozásával a Juno szonda betekintést nyújt a bolygón belüli tömegek eloszlásába, a légkör elmozdulásának a bolygóra gyakorolt hatásába és a holdak által generált árapálymozgásba .
Ahhoz, hogy a céljai eléréséhez szükséges tudományos adatokat összegyűjthesse, Junonak a lehető legközelebb kell haladnia a Jupiterhez; valójában csak a bolygótól rövid távolságra használhatja műszereit, és különösen elvégezheti az aurora in situ méréseit (5. ábra). De azáltal, hogy ilyen közel kerül a Jupiterhez, átlépi az óriásbolygó mágneses tere által létrehozott sugárzási övet, amely az Egyenlítő szintjén a Jupitert körülvevő tórusz formájában jelenik meg . Kivételes intenzitása az űrszondát felszerelő elektronikus eszközök meghibásodását okozhatja. Ahhoz, hogy a károk csökkentése, Juno kerül egy pályán, melynek excentricitása a periastral érv , valamint az alacsony magasságon a periastron lehetővé teszi, hogy nagyrészt elkerülik a sugárzási öv: Juno alá csúszik, amikor a szonda halad Jupiter, és átadja kívül öv a Jupitertől távolodva (6. ábra). Ebben a poláris pályán , a dőlése, ami 90 fok, a szonda elmerül a Jupiter megközelíti, gyakorlatilag függőlegesen felé az északi pólus, repül át a felhőréteg igen alacsony magasságban (a 4200 és 5200 km). A Jupiter a Déli-sarkra , akkor távol Jupiter, kezdetben a meghosszabbítást pole, hogy elérje a csúcspontját található 39 Jupiter-sugarak a bolygó (mintegy 2,8 millió km), nagyjából a terv az egyenlítőtől. Az egy évig tartó tudományos küldetése során a szonda e pálya 32-szeresét fogja megtenni. Ez az idő múlásával fokozatosan deformálódik, a Jupiter kissé lapított alakja miatt. Az apszidok vonala fokozatosan eldől , és a szonda tartózkodási ideje a sugárzási övben minden pályán meghosszabbodik (6. ábra): így az ionizáló sugárzás teljes dózisának egynegyede, amelyet a szonda küldetése során kap, az utolsó négy kering a Jupiter körül. A szonda elektronikájának egyre nagyobb a meghibásodási kockázata, és a küldetés ebben a pillanatban önként leáll, mielőtt Juno kiszabadulna a kezéből. Alatt 36 -én pályára november közepén, a meghajtás a szonda van még egy utolsó alkalommal a sebesség csökkentésére, csökkenő magasságban pályáján át periapsis amikor repül kis magasságban Jupiter. Néhány nappal később Juno belép a Jupiter légkörébe, ahol a nyomás és a hőmérséklet elpusztítja.
4. ábra: A szonda a pályáktól függően kétféle tájolást használ a tudományos adatok gyűjtésére.
5. ábra: Juno keresztezi a Jupiter sarki sarkát.
Minden 11 napos pályán a tudományos adatgyűjtési szakasz, amely a bolygó feletti közeli repülés során zajlik, hat órán át tart. Az összegyűjtött adatokat a Jupiter közelében történt áthaladást követő tíz napon keresztül továbbítják: a tervek szerint hat dedikált, néhány órás távközlési műszakot terveznek a pályák két-három gigabites tudományos adatának továbbítására. Pályája során a napelemek és a nagy nyereségű antenna a Földre és a Napra egyaránt néz, a Jupiterből nézve nagyon közel egymáshoz.
Az első két pálya célja az űrszonda pályájának tökéletesítése és a következő szakasz előkészítése. A szonda egymás után kétféle orientációt alkalmaz, hogy megfeleljen két műszerének összeférhetetlen kényszereinek (4. ábra). Az 1., 3., 4., 5. és 6. keringés során a szonda mikrohullámú radiométerrel vizsgálja a légkört, amely megköveteli, hogy a szonda oldalán lévő antennák párhuzamosak legyenek a Jupiter felületével. Ezzel a tájolással a parabolaantenna már nem a Föld felé mutat, és a Jupiter gravitációjának mérése, amely a Föld és a szonda közötti rádiócserét használja (radiogravitációs kísérlet), deaktiválódik. A többi pálya esetében a szonda úgy van orientálva, hogy a fő antennát a Föld felé tartsa, ami lehetővé teszi a radiogravitációs méréseket, miközben a radiométer és a JIRAM infravörös kamera inaktív. Az összes többi műszer mindkét fázisban működik. A pályát úgy is kiszámítják, hogy a szonda minden hágón átvizsgálja az előzőtől pontosan 24 fokban elhelyezkedő hosszúságot , hogy a mágneses mező pontos térképét elkészítse . A szonda pályáját a 16. körpálya elején egy manőver állítja be 12 hosszúsági fok eltolására, amely lehetővé teszi, hogy a küldetés végén 12 fokonként mágneses mező álljon rendelkezésre. A 32 nd pályára van fenntartva a további intézkedéseket, ha azok szükségesek. Miután ez befejeződött, a szonda motorjaival elhagyja pályáját és belemerül a Jupiter belsejébe: így megsemmisül annak elkerülése érdekében, hogy a Jupiter holdjait mikroorganizmusok később szennyezzék, amelyeket a szonda el tudott vinni.
A Juno egy 3625 kilogrammos tömegű űrszonda, amelyből 2025 hajtóanyag, amelyet főleg a pálya korrekciójára és a Jupiter körüli pályára történő beillesztésre használnak, és körülbelül 170 kilogramm hasznos teher oszlik el nyolc tudományos műszer között. A szondát forgatással (fonással) stabilizálják és a műszerek rögzülnek. A legérzékenyebb alkatrészeket egy páncélozott rekeszbe helyezik, hogy megvédje őket, amikor a szonda Jupiter körüli pályája elvágja a sugárzási övet. Az energiát napelemek szolgáltatják, amelyek felváltják a radioizotóp termoelektromos generátorokat (RTG), amelyeket általában a külső bolygókhoz kötött szondákhoz használnak. Összehasonlítva a Galileo-val , az egyetlen keringővel , aki megelőzte, a Juno olcsóbb, de sokkal kevésbé kifinomult gép; A 2,8 tonna tömegű Galileo tizenhat tudományos műszert hordozott, amelyek egy részét stabilizált emelvényre szerelték, mások pedig egy légköri szondára, amely miután elvált a főhajótól, a Jupiter légkörébe süllyedt, hogy elemezze azt.
A Juno egy központi testből áll, amelyet egy hatszög alakú doboz alkot, amelyet egy felső és egy alsó híd keretez. A doboz tartalmazza a hat gömb alakú üzemanyagtartályt és a fő hajtóművet . Ez utóbbi az alsó híd közepén nyílik ki az adapter közepén, amely rögzíti a szondát a hordozórakétához . A válaszfalak készülnek a szén kompozit anyagból egy méhsejt szerkezet . A felső szintet egy sokkal kisebb méretű (1 méteres oldal) köbméteres páncélozott rekesszel lehet felülmúlni, amelybe a sugárzásra érzékeny elektronika van beiktatva. Az alsó és a felső fedélzeten elhelyezkedő függőleges oszlopok támogatják az orientáció vezérléséért felelős erőátvitelt . Az egész 3,5 méter magas és 3,5 méter átmérőjű. A napelemek három összecsukható szárnyra vannak csoportosítva, amelyek a központi testen találhatók. Miután bevetették, 20 méteres távolságot kínálnak a szondáig. Az árnyékolt szekrény maga fölött egy nagy nyereség parabolaantenna 2,5 méter átmérőjű, amely nagy sebességű kommunikáció állomások a Földön. Az összes repülési konfigurációban való kommunikáció érdekében a szonda a felső fedélzeten is rendelkezik közepes erősítésű antennával és alacsony erősítésű antennával, az alsó fedélzeten pedig alacsony erősítésű toroid antennával. A tudományos eszközök szenzorainak elhelyezkedése, amelyek mind rögzítettek, több korlátnak is megfelel. Úgy vannak elrendezve, hogy optimális körülmények között végezhessenek megfigyeléseket, figyelembe véve a szonda tájolását és forgástengelyét. A hangszerek közül öt a felső vagy az alsó szint kerülete körül helyezkedik el. A hosszú WAVES antennák az alsó fedélzetre vannak rögzítve. A magnetométer érzékelőket az egyik szárny végén helyezzük el, hogy a méréseket ne zavarja az elektronika, míg a lapos radiométer antennák a szonda középső testének hat oldalából kettőt foglalnak el. Méretük az egyik fontos korlát, amelyet figyelembe kellett venni a szonda méretezésénél. A tudományos műszerek működését lehetővé tevő elektronika nagy része az árnyékolt rekeszben van, ahol a számítógépek és a tehetetlenségi egységek találhatók.
A Juno szondának számos antennája van a földi fogadóállomásokkal való kommunikációra a küldetés során elfogadott különböző irányokban .
Az adatcsere elsősorban a 2,5 méter átmérőjű nagy erősítésű parabolikus antennán (HGA) keresztül zajlik , amelynek a legnagyobb átviteli képessége van. Ez nem orientálható, és tengelye a napelemek normálisához igazodik . A fő antenna továbbítja az összes összegyűjtött tudományos adatot, de fontos tudományos szerepet is játszik: radiogravitációs kísérlethez használják, amelynek lehetővé kell tennie a bolygó felépítésével kapcsolatos információk nyújtását. Az előrefelé néző közepes erősítésű antennához (MGA), mint a nagy erősítésű antennához, ennél kevésbé szükséges a Föld felé mutatni, és akkor lehet használni, ha a fő antennát nem lehet kellő pontossággal a Föld felé irányítani. Ez különösen érvényes a Föld és a Jupiter közötti tranzit egy részén, amikor a napelemek iránya a Nap felé nézve kiváltságos a főantenna irányához képest. A két alacsony erősítésű antenna (LGA), az egyik előrefelé, a másik hátrafelé néz, nagyon durva mutatást igényel, viszont nagyon alacsony áramlással rendelkezik. Ezeket az antennákat akkor használják, amikor a szonda biztonságos módba lép , hogy minimális kapcsolat jöjjön létre a Föld csapataival. A toroid alacsony erősítésű antenna (TLGA) hátrafelé néz, és jelet bocsát ki, amely eltakarja a kis erősítésű antennák vakfoltjait a szonda oldalán. Döntő szerepet játszik a pályakorrekció és a Jupiter körüli pályán történő beillesztési manőverek során. A szonda a Ka és az X sávokat használja a Földdel való kommunikációhoz . A lefelé irányuló áramlás (a szondától a Földig) az átutazás egy részénél 40 kilobit / másodperc, a misszió tudományos szakaszában pedig 18 kilobit / másodperc. A feláramlás másodpercenként legfeljebb 2 kilobit. A Deep Space Network 70 méter átmérőjű antennáit alkalmanként használják a kritikus manőverek során, de az adatok nagy része a 34 méteres antennákon megy keresztül. Az átvihető adatok mennyisége megközelítőleg 2,3 gigabit minden pályán.
Juno van stabilizálva forgás (pörgetett) a függőleges tengelye körül, amely folyamatosan felé mutatott V Ezt a megoldást két okból részesítették előnyben a 3 tengelyes stabilizálás (fix irány) helyett: egyrészt lehetővé teszi a szűkös energiafogyasztás csökkentését azáltal, hogy kiküszöböli a reakciókerék szükségességét az irány beállításához; másrészt leegyszerűsíti a mező ( magnetométer , WAVES ) és a részecske ( JADE , JEDI ) mérőeszközök használatát, amelyek így minden irányban elvégezhetik megfigyeléseiket. A távfigyelő műszereket, például a radiométert, az UVS és JIRAM spektrométereket a szonda mozgatása vezérli, ellentétben azzal, amit a Galileo szondánál megtartottak . Ezeknek az eszközöknek a hátrányait kisebbnek tekintették. A szonda forgási sebessége több értéket vesz fel: 1 fordulat / perc a Föld és a Jupiter közötti tranzit során, 5 fordulat / perc a pályakorrekciós manőverek alatt, 2 fordulat / perc, ha tudományos műszerek működnek a Jupiter közelében. Tudományos műszereket helyeznek el a szonda testének perifériáján úgy, hogy minden egyes forgatással bejárják a bolygót. A Jupiter közvetlen repülése során ismerni kell a szonda pontos helyzetét, a leolvasások pontossága érdekében. Néhány csillagkeresőt kifejezetten arra fejlesztettek ki, hogy a szonda forgása ellenére is működjön, miközben ellenáll a nagy energiájú sugárzásnak, amely a szonda útjának egy részén átesik.
A számítógép egy mikroprocesszor rad750 amelynek tömege memória a 250 megabájt formázott vaku és 128 megabájt a RAM típusú DDR. Elméletileg másodpercenként akár százmillió bitet képes feldolgozni a tudományos adatok. A Földről küldött jel 45 percet vesz igénybe, hogy elérje Juno-t . Következésképpen a szonda működését vezérlő szoftvert úgy tervezték meg, hogy teljesen függetlenül tudja láncolni a műveleteket. A tudományos eszközöket irányító szoftver teljesen el van választva a platform szoftverétől, hogy elkerülje az egymás korrupciójának kockázatát. Ezek a szoftverek a Földről történő letöltéssel frissíthetők.
A Jupiter bolygó ötször távolabb van, mint a Föld a Naptól, és a Juno szonda a Jupiter körül keringve megkapja a Föld pályáján rendelkezésre álló napenergia 2-3% -át. Ezért a Jupiter felé és azon túl indított szondák eddig a radioizotóp termoelektromos generátorok (RTG) energiaellátásához folyamodtak, amelyek a napelemekkel ellentétben nem függenek a megvilágítástól. A Juno az első szonda, amelyet egy külső bolygóra indítottak, és napelemeket használt. A NASA több okot is felhoz: az RTG-k megvalósítása összetett és drága; pályája profilját figyelembe véve az elektromos követelmények tizenegy napos periódusonként (pálya időtartama) csak hat órán keresztül jelentősek; A fotovoltaikus cellák területén elért technológiai fejlődés húsz év alatt 50% -os energianyereséget tett lehetővé, és a napelemek jobban ellenállnak a sugárzásnak. A NASA a napenergia felhasználásával elkerüli a plutóniumot tartalmazó RTG-k bevezetése elleni tiltakozásokat , amelyek visszaeshetnek a Földre, ha az indítás nem sikerül. A NASA azonban számos más projektet is tervezett az RTG-k felhasználásával.
A tudományos eszközök, a telekommunikáció és a szonda működésének fenntartása érdekében a Jupiter hideg környezetében a Juno 45 m 2 napelemmel rendelkezik (a panel teljes felülete 60 m 2 ). Ezek elosztva három, 8,86 méter hosszú szárnyon, amelyek mindegyike kis panelből ( 2,02 × 2,36 méter) és három nagyobb panelből ( 2,64 × 2,64 méter) van kialakítva, amelyek közöttük csuklósak. Az egyik szárnyon a végpanelt a magnetométer tartó helyettesíti, amely így olyan távolságra helyezkedik el az elektronikától, amely meghamisíthatta a méréseket. A paneleket akkor helyezik ki, amikor a szonda pályára kerül. A szállított elméleti energia 15 000 watt a Föld pályáján, és 428 watt, ha a szonda a Jupiter körüli pályán van. A szonda pályáját és tájolását úgy választják meg, hogy a napelemeket állandóan megvilágítsák a Nap sugarainak merőleges beesésével. Az egyetlen napfogyatkozási időszak a Föld feletti repülés során következik be, amelynek során a Napot tíz percig elfedik. Két , 55 amper órás lítium-ion akkumulátor használt energiát. A szárnyak és a szonda középső testének szögét egy csuklós kar szabályozza, amely lehetővé teszi annak kissé megváltoztatását, hogy kompenzálja a szonda tömegközéppontjának elmozdulását a fő motor minden egyes használata után.
Juno a Jupiter közelében tartózkodása alatt minden pályán keresztezi a torusz alakú sugárzási övet, amely az Egyenlítő szintjén körülveszi a Jupitert . Az ezeken a régiókban jelenlévő ionizáló sugárzás a részecskék csapdájának és gyorsulásának köszönhető, amelyet a bolygó különösen erős mágneses tere okoz . A leginkább kitett napelemeket 100 millió sugárnak vetik alá a küldetés időtartama alatt (kb. Egy földi év). Ezek a sugárzások befolyásolják az elektronika működését. A hatás ideiglenes lehet: például a memória elemi egysége megváltoztatja az állapotát (egy bit 0-ról 1-re változik), amelynek súlyos következményei lehetnek, ha ez a módosítás befolyásolja a program utasításait. Ott is lehet állandó degradációja komponensek által generációs elektron - lyuk párok a szigetelő rétegek, ami parazita áramok, amelyek megzavarják vagy már nem teszi lehetővé a működését a komponens. Ez a napelemek teljesítményét vagy az optikai elemek minőségét is befolyásolja. Ezeknek a hatásoknak a figyelembe vétele érdekében a szondát úgy tervezték, hogy egy meghatározott pályán rövid ideig tartson az intenzív sugárzás zónájában.
A Jupiter sugárzási övének káros hatásainak csökkentése érdekében a Junot megelőző szondák vagy távol tartják magukat, vagy csak röviden tartózkodnak ott. A Juno szondához kapcsolódó küldetés sokkal hosszabb expozícióra kényszeríti . A költségek korlátozása érdekében a Juno tervezői a már rendelkezésre álló elektronikus eszközök használatát választották, amelyek még nem estek át keményen, hogy képesek legyenek ellenállni ennek a küldetésnek különösen ellenséges környezetében. Az intenzív sugárzástól való védelem érdekében a legérzékenyebb berendezéseket egy oldalán páncélozott köbös széf zárja. A rekesz hat fala körülbelül 1 centiméter vastag titánlemezből és 18 kilogrammos tömegből áll, amelynek meg kell állítania a sugárzás egy részét. A páncél belsejében lévő felszerelések a küldetés során nem kaphatnak több mint 25 000 rad . A páncélozott páncélszekrényen kívül elhelyezett berendezés sugárzási érzékenységétől függően helyi védelemmel rendelkezik.
A szonda küldetése során jelentős hőváltozásokon megy keresztül, a pálya megközelíti a Naptól 0,8 csillagászati egységet (AU), és a Jupiter közelében tartózkodása alatt körülbelül öt AU-ra helyezkedik el. A szonda érzékeny alkatrészeinek megvédése a felmerülő szélsőséges hőmérsékletektől, Juno passzív eszközök (szigetelőrétegek, festékek) és aktív eszközök (ellenállások, változó méretű nyílások) kombinációját alkalmazza. Amikor a szonda viszonylag közel van a Naphoz, a parabolikus antenna be van állítva az utóbbi és az érzékeny elektronikát tartalmazó árnyékolt rekesz közé.
A fő propulziós, amelyet egy, biergol rakéta motor a 645 newton a tolóerő és 317 másodperc specifikus impulzusa , amely fogyaszt hipergol keveréket a hidrazin és a nitrogén-peroxid . Ez a Leros-1b típusú thruster a főétel korrekcióihoz van fenntartva, és felelős azért, hogy Juno bejusson a Jupiter körüli pályára. A szondának négy csoportja van a hidrazint fogyasztó monopropellens kisméretű rakétamotorokból is ( Rocket Engine Module vagy REM), amelyek mindegyike két hajtóműből áll a keresztirányú tolóerő végrehajtásához és egy hajtóanyagból az axiális tolóerő eléréséhez. Két REM van elhelyezve a felső és kettő az alsó szinten. A REM-ek képesek biztosítani az összes pálya- és tájékozódás-korrekciót, miután a Juno beillesztésre került a végső pályájára.
A Juno nyolc műszerkészletet tartalmaz, amelyek összesen 29 érzékelőt, valamint kamerát tartalmaznak ( JunoCam ). Ezek a műszerek tartalmazzák a mikrohullámú radiométert (MWR), amely a bolygó atmoszférájának mély rétegeinek vizsgálatára szolgál, a belső és külső mágneses tér méréséért felelős magnetométert (MAG), valamint hullámok segítségével végzett gravitációs mérési kísérletet. Rádió (GS, Gravity Science ), hogy létrehozza a Jupiter belső szerkezetét. Végül öt műszer foglalkozik kifejezetten a magnetoszféra és a sarki aurora vizsgálatával: infravörös spektrométer (JIRAM), ultraibolya spektrométer (UVS), plazma- és rádióhullám- detektor (WAVES), valamint a két energetikai részecske-érzékelő, a JEDI és a JADE .
A kockázatok és a költségek korlátozása érdekében az összes műszert olyan csapatok szállítják, akik a következő szondák egyikén lévő eszközökre támaszkodhatnak: New Horizons , Mars Global Surveyor , Cassini vagy Galileo . Juno küldetése azonban igényes a teljesítmény és a felmerült körülmények tekintetében, ami gyakran megkövetelte a meglévő eszközök korszerűsítését. Így a magnetométernek képesnek kell lennie 16 gauss mágneses mező mérésére , vagyis két nagyságrenddel a korábban kifejlesztett műszerek felett; minden műszernek meg kell birkóznia a szonda pályájával kapcsolatos hőmérséklet-eltérésekkel, amelyek röviddel az indulás után a Naptól 0,8 csillagászati egységre (AU) indulnak, és a tudományos tanulmány szakaszában körülbelül 5 UA-ra.
A mikrohullámú radiométer (MWR) 6 antennával rendelkezik, amelyek a szonda hatszögletű testének két oldalára vannak felszerelve. Ezek lehetővé teszik az összes, a mikrohullámú tartományban elhelyezkedő frekvencián kibocsátott elektromágneses hullámok mérését: 600 MHz , 1,2 GHz , 2,4 GHz , 4,8 GHz , 9,6 GHz és 22 GHz . Valójában a jovi légkör mély rétegeiben a felhők minden rádiófrekvenciában bocsátanak ki, de csak a mikrohullámú frekvenciák képesek átjutni a légkör nagy vastagságán. A radiométernek lehetővé kell tennie a víz, valamint az ammónia mennyiségének mérését a légkör mély rétegeiben akár 200 bar nyomásig, vagy 500-600 kilométer mélységig (a Galileo által végzett korábbi felmérés) szonda 22 bar-ig terjedt). A különböző hullámhosszak és az emissziós szög kombinációjának lehetővé kell tennie a hőmérsékleti profil megszerzését a légkör különböző szakaszaiban (8. ábra). Az összegyűjtött adatok lehetővé teszik a légköri keringés mélységének meghatározását .
A NASA Goddard Űrrepülési Központja által kifejlesztett magnetométer (MAG) két vektor érzékelő (FGMs, Flux Gate Magnetometer ) segítségével képes jelezni a mező irányát és erősségét a mágneses mező vektorának és egy harmadik skalárérzékelő ( SHM, Scalar Helium magnetometer ) annak intenzitásának értékelésére. A magnetométerek a napelemeket tartó három szárny egyikének végére vannak felszerelve . Minden érzékelő egy dán csapat által kifejlesztett csillagkeresővel van társítva, amely lehetővé teszi az érzékelő tájolásának pontos ismeretét. A magnetométernek lehetővé kell tennie a bolygón kívül és belül kiterjedő mágneses mezők nagy pontosságú térképének megrajzolását.
A gravitáció rádióhullámokkal történő mérésével végzett kísérletnek ( Gravity Science , GS) lehetővé kell tennie a Jupiter belsejében a tömegek eloszlásának térképét. A tömeg nem homogén eloszlása a Jupiteren belül a gravitáció kicsi variációit indukálja az egész pályán, majd a szonda követi, amikor a lehető legszorosabban öleli a bolygó felszínét. A gravitáció ezen változásai viszont kismértékű változásokat okoznak a szonda sebességében. A radiogravitációs kísérlet abból áll, hogy az utóbbi kimutatja a Juno által a Föld felé sugárzott rádióemisszió Doppler-hatásának mérését Ka sávban és X sávban , olyan frekvenciatartományban, amely lehetővé teszi a vizsgálat kevesebb zavartalansággal történő elvégzését. szél vagy a föld ionoszférája.
JADE ( Jovian Auroral Distributions Experiment ) energikus részecske detektorok mérésére szögeloszlásának, energia és a sebességvektor az alacsony energiájú ionok és elektronok (ionok közötti 13 eV és 20 keV , elektronok közötti 200 eV és 40 keV ) jelen van a sarki fény, például a valamint ezen ionok tömege. Tartalmaz egy tömegspektrométert az ionok számára és 3 elektronanalizátort. A JADE-n, mint a JEDI-n (a következő eszköz), a 3 elektronanalizátort a felső lemez három oldalára telepítik, ami háromszor nagyobb mérési frekvenciát tesz lehetővé.
A Jupiter Energetikus részecske-detektor eszköz (JEDI) energetikai részecske-detektorai az aurorae polárisban jelenlévő nagy energiájú ionok és elektronok ( 20 keV és 1000 keV közötti ionok , 40 keV és 500 keV közötti elektronok) szögeloszlását és sebességvektorát mérik. A JEDI három azonos szenzort tartalmaz, amelyek az ionok vizsgálatához vannak hozzárendelve, beleértve a hidrogént , a héliumot , az oxigént és a ként .
A dipólantenna (WAVES) a Jupiter magnetoszférájában terjedő rádióhullámokat és plazmahullámokat méri a mágneses mező, a légkör és a magnetoszféra közötti kölcsönhatások tanulmányozására. A WAVES érzékelő egy négy méter hosszú V alakú antenna, amelynek egyik ága a hullámok elektromos alkatrészét, míg a másik mágneses ingadozásokat méri.
Az UVS ultraibolya spektrométer ( UV spektrográf ) három ultraibolya (78-205 nanométeres) Jupiter-féle aurora képeket készít, amelyek spektrális felbontása kevesebb, mint három nanométer, és térbeli felbontása kevesebb, mint 500 kilométer. A JADE és JEDI eszközök adataival kombinálva ezek a képek segítenek megérteni az aurórák, az őket létrehozó részecskék áramlása és az egész magnetoszféra kapcsolatát. A szonda által közvetlenül a sarki zónákon áthaladó képeknek sokkal jobb minőségűeknek kell lenniük, mint a meglévők, a Hubble űrtávcső biztosítja .
A JIRAM ( Jupiter Infrared Aural Mapper ) képalkotó spektrométer, amely a közeli infravörös tartományban működik (2 és 5 mikron között ), a hangokat a légkör felső rétegeiben 50 és 70 kilométer közötti mélységig hajtja végre, ahol a nyomás hét bar nyomáson eléri az ötöt . A JIRAM-nak különösen 3,4 mikron hullámhosszon kell látnia az aurorae képeit azokban a régiókban, ahol bőségesen vannak H 3 + -ionok . A készüléknek vissza kell hoznia az adatokat a felhők nélküli zónákról is, amelyek néha a Jupiter légkörében keletkeznek (a forró pontok ), amelyek ablakokat képeznek a légkör belső rétegein. A Jupiter légköre által sugárzott hő mérésével a JIRAM meghatározhatja, hogy a vízzel terhelt felhők hogyan mozognak a felszín alatt. Bizonyos gázok, különösen a metán , a vízgőz, az ammónia és a foszfin elnyelik az infravörös spektrum bizonyos hullámhosszait. Ezeknek a hullámhosszaknak a hiánya a JIRAM által felvett spektrumokban az egyik módszer ezen gázok jelenlétének kimutatására. A JIRAM egy bónusz, amelyet a küldetés kiválasztása után hozzáadnak a hasznos teherhez: erre a műszerre nem volt szükség a sugárzási ellenállás követelményeinek teljesítéséhez. Ezt a műszert az Olasz Nemzeti Asztrofizikai Intézet biztosítja .
A szonda színes fénykamerát ( JunoCam ) is hordoz, amely látható fényben működik (400–900 nanométer), amely semmilyen tudományos célt nem teljesít. Meg kell adnia a Jupiter pólusainak első képeit 1 pixel felbontással 15 kilométeren keresztül. A JunoCam széles látószögű optikával rendelkezik, 58 fokos látószöggel . JunoCam fejlődött ki a süllyedés kamera kedd a Mars szonda Mars Science Laboratory végén indult 2011 A páncél, vékonyabb, mint a többi eszközt úgy tervezték, hogy ellenálljon sugárzás legalább hét kering.
Összetevő | Tömeg (kg) |
Fogyasztási teljesítmény (watt) |
---|---|---|
FGM magnetométer | 15.25 | 12.5 / 12.5 |
SHM mágnesmérő | 9.08 | 6,5 / 6,5 |
WAVES rádióhullám és plazma műszer | 10.87 | 9.6 / 9.6 |
JADE részecske-érzékelő | 27.52 | 17.3 / 17.3 |
JEDI részecske-érzékelő | 21.6 | 9.7 / 9.7 |
MWR mikrohullámú radiométer | 42.13 | 32,6 / 0 |
UVS ultraibolya spektrográf | 13.65 | 11.8 / 11.8 |
JIRAM infravörös kamera | 13.1 | 18.4 / 0 |
JunoCam látható fénykamera | 1 | 6/6 |
Teljes hasznos teher | 173,7 | 124 / 73.4 |
Száraz tömeg | 1,593 | - |
Üzemanyag | 2,032 | - |
Szonda | 3,625 | - |
|
2003-ban az Egyesült Államok Nemzeti Tanácsa közzétette a Decadal Survey 2003-2013 Planetary Sciences ( Planetary Science Decadal Survey ) felmérést . Korábbi verzióihoz hasonlóan ez a dokumentum is összefoglalja a bolygótudományokkal kapcsolatos legfontosabb kérdéseket , és javaslatot tesz az űr és a csillagászati kutatás stratégiájára a következő évtizedre, összhangban ezekkel a kérdésekkel. A 2003 és 2013 közötti, Új határok a Naprendszerben című 2003- as jelentés tizenkét kutatási irányt határoz meg , és prioritásként meghatározza hét (a Mars bolygónak szentelteket) űrmissziót . Mellette egy nehéz küldetés hold a Jupiter, Európa , és a meghosszabbítás a misszió a Cassini szonda , van öt küldetések középosztály, azaz a költség tartalmazza az idő között 325 és 650 millió dollár: ezek feltárása Plútó és a Kuiper-öv ( New Horizons küldetés ), a minta visszatérési küldetése a déli pólusa a Hold ( Lunar South Pole- Aitken-medence Sample Return ), egy keringő helyezzük poláris pályára a Jupiter körül, melyen három légköri szondák ( Jupiter Polar Orbiter with Probe, amelyből Juno lesz ), a Vénusz in situ vizsgálati küldetése ( Venus In-Situ Explorer ) és egy üstökösből származó minta visszatérési küldetés ( Comet Surface Sample Return ).
Ennek a tanulmánynak az egyik következménye, hogy a NASA új osztályú bolygóközi űrmissziókat hozott létre: az Új Határok program egyesíti a Naprendszer kutatási projektjeit, amelyek közepes költségvetést igényelnek, a költségek pedig 900 millió dollárra vannak korlátozva az indítás nélkül ( 2011-ben). Ez a fajta misszió beillesztésre kerül a zászlóshajó program missziói közé , korlátlan költségvetéssel, de ritkán (évtizedenként egy), például a Mars Tudományos Laboratórium (2,5 milliárd dollár) és a Discovery program küldetései , például a MESSENGER , a amelynek költsége nem haladhatja meg a 450 millió dollárt, de az indítási arány viszonylag közel van (hat misszió a 2000-es évekre). Az első küldetés a New Frontiers program, az Új Horizont . Juno a második küldetés; hét másik javaslat közül kerül kiválasztásra1 st június 2005, a NASA által 2007 - ben meghirdetett pályázati felhívás nyomán 2004. február. A szondát Juno-nak , Juno- nak hívják , a római mitológiában a Jupiter istenek mesterének istennőjének és feleségének , mert küldetése különösen az, hogy feltárja, mit rejt a Jupiter felhői mögött, mint a mitológiai karakternek tulajdonított egyik ismert tény. .
Az Új Határok program egyes projektjeinek felelősségét elvileg egy akadémiai vagy kutatási személyiségre bízzák, aki különösen kiválasztja a különböző résztvevőket és felelős a költségvetésért. A Juno, ez a kutatásvezetőre (PI) Scott Bolton a Southwest Research Institute . A küldetésmenedzsmentet a Jet Propulsion Laboratory látja el, a NASA központja, amelyre a bolygóközi küldetések nagy részét bízzák, és amely ellátja az MWR sugármérőt és a távközlési rendszert is. A szonda tervezésére és gyártására a Lockheed Martin repülőgépgyártót választják.
Kiválasztásakor várható volt, hogy a Juno 2009-ben indul, de a következő évben a határidőt 1 és 2 évvel hátrébb tolják. Ezt az időszakot használják a küldetés forgatókönyvének finomítására: hozzáadják az előzetes 78 napos pályát a Jupiter körül, mert lehetővé teszi a tömeggyarapodást, a tudományos fázis előkészítését, és lehetőséget ad arra, hogy más szögből megfigyeljék a magnetoszféráját . A szonda forgási sebességét a Jupiter közelében való tartózkodása alatt az előnyök és hátrányok alapos tanulmányozása után az érintett tudományos csoportok és a mérnökök rögzítik.
Közel 3 éves tervezési szakasz után a projekt sikeresen átmegy az előzetes tervvizsgálaton (PDR), és tovább lép a megvalósítási szakaszba 1 st szeptember 2008. A következő fejlesztés során figyelemre méltó változtatásokat hajtanak végre a kezdeti terven. A sugárzásnak az árnyékolt rekeszbe zárt elektronikára gyakorolt hatásainak szimulációs eredményei lehetővé teszik annak falainak vastagságát. Tömege 180- ról 157 kilogrammra csökken . Ezenkívül a méhsejtes szerkezet által hordozott tantált , amelyet eredetileg ezekhez a falakhoz választottak, titán váltja fel , amelyet könnyebb megmunkálni és módosítani, figyelembe véve az utolsó pillanatban bekövetkezett változásokat. Miután finomította a Juno által alkalmazott fotoelektromos cellák öregedési ciklusának modellezését , és figyelembe vette az elengedhetetlennek tartott teljesítményhatárt, a projektcsoport úgy döntött, hogy a napelemek felületét 50- ről 60 m 2 -re növeli . Ban ben 2007. október, az Atlas V hordozórakétát 190 millió dolláros indítási költségre választják. A Juno összeszerelés kezdődik1 st április 2010, A Lockheed Martin lehetőség a Denver .
A Juno indítására választott rakéta az Atlas V 551. Ez a hordozórakéta legerősebb változata : öt hajtóművel rendelkezik , amelyek az első lépéssel együtt 985 tonna tolóerőt biztosítanak felszálláskor, a teljes tömegre. a hasznos teher 574 tonnát. Az űrszondát, valamint a második fokozatot 5 méter átmérőjű aerodinamikai burkolat veszi körül, amely felszabadul, amint áthaladnak a légkör legsűrűbb rétegein. A kilövési , ami tart körülbelül egy órát naponta, fut 5Augusztus 26. Az indulás dátuma meghatározza a Mars Science Laboratory Mars szondájának idejét , amelynek november vége és december között ugyanazt az indítópadot kell használnia egy pályára. A Juno szonda elindul2011. augusztus 5, UTC 16: 25-kor, a Cape Canaveral bázistól . Az űrszonda magában foglalja Galileo Galileo olasz tudós levelének egy példányát, amely leírja a jovi holdak felfedezését, amelyet az Olasz Űrügynökség adott át .
A rakéta az űrszondát egy ellipszis alakú pályára helyezi, amelynek aphéliója a Mars bolygó pályáján kívül fekszik . Míg a Juno pályája felét teljesítette, két manővert ( mély űr manőver vagy DSM), amelynek célja a pályájának módosítása, néhány napos különbséggel, kb.2012. szeptember 30 : a fő hajtóművet kétszer 33 percig lőik, ami több mint 800 m / s sebességgel megváltoztatja a sebességét . Új pályája lehetővé teszi, hogy kis magasságban (800 kilométer) feldúlja a Földet, körülbelül két évvel az indítása után,2013. október 9 ; a Földről érkező gravitációs asszisztens 7,3 km / s sebességgel gyorsítja a szondát , ami egy átviteli pályára állítja , hogy elérje a Jupitert.
A Jupiterbe vezető átszállítás több mint két és fél évig tart. A fő meghajtást körülbelül tízszer használják a Föld fölötti repülés előtt és után kis pályakorrekciók elvégzésére. Hat hónappal az érkezés előtt, kb2016. január, a műszerek működését ellenőrzik és kalibrálják. Az első tudományos megfigyelések a mágneses térről és a részecskékről akkor történnek, amikor elérik a napszél és a Jupiter magnetoszférája közötti kapcsolatot,2016. június 24, vagy valamivel a Jupiter melletti érkezés előtt. Amikor a szonda megközelíti az óriásbolygót, induljon el2016. július, megközelítőleg 1.780.000.000 mérföldet (2.865.000.000 km) tett meg , és az indulás óta alig több mint öt év telt el (3. ábra).
A Jupiter körüli pályára történő beillesztés ( Jupiter Orbit Insertion vagy JOI), amelyre sor kerülJúlius 5-én, egy kritikus manőver, amelyet teljes egészében a fedélzeti számítógép irányít: ez utóbbi 5 nappal a manőver előtt teljes mértékben átveszi a műveletek irányítását. A sikeres művelet esélyeinek növelése érdekében felfüggesztenek bizonyos eljárásokat, amelyek az űrszondát nem megfelelő módon túlélési módba helyezhetik . Ugyanezen célból a tudományos műszereket a manőver előtt öt nappal leállítják, és csak a pályára történő behelyezés után ötven órával kezdik újra. A meghajtás megkezdése előtt az űrszonda tengelye körüli forgási sebességét 2-ről öt fordulat / percre növelik, hogy korlátozzák a hajtott fázis során kiválasztott iránytól való eltéréseket. A pálya behelyezési manőver 2 óra 30 perc UTC-kor kezdődik , és a fő motort 35 percig használja. A misszió tisztviselői megerősítést kapnak arról, hogy a tolóerő kilövése jóval több mint 48 perccel később sikerült - ez az idő kellett ahhoz, hogy az információ fénysebességgel eljuthasson az irányítóközpontba . A rakétamotor működése 542 m / s-mal csökkenti Juno sebességét , és az űrszondát egy 53,5 napos pályára helyezi a Jupiter körül. A megcélzottnál nagyobb pálya kiválasztása lehetővé teszi a hajtóanyagok fogyasztásának csökkentését. Az űrszonda csak 4700 kilométerrel halad el a Jupiter felhő teteje felett. A por megütésének kockázata ekkor éri el a legnagyobb valószínűséget, tekintve a Jupiter vékony gyűrűinek helyzetét .
A pályát kezdetben meg kellett változtatni Október 19, azaz 106 nappal később (két pálya) később, a főhajtóművet ismét 38 percig használva, hogy a szonda pályája visszaálljon 14 napra, egy utolsó korrekciós manővert kell végrehajtani 7,6 nappal később, hogy tökéletesítsük azt a pályát, amelyen a szonda működni fog.
A hajtóanyagok nyomására használt héliumot irányító két szelep gyanús viselkedését követően (ismétlés közben ezek néhány másodperc helyett több perc múlva nyíltak volna meg), a manőver célja a pálya 53,5 napról két hétre csökkentése volt, amelynek tovább kellett történnieOktóber 19legalább a következő periapisra (December 11). Néhány nappal később egy második, súlyosabb eset következik be. AOktóber 18, tizenhárom órával a második áthaladás előtt a Jupiter felett, az űrszonda túlélési üzemmódba kapcsol a fedélzeti számítógép által észlelt hiba után. Ebben az üzemmódban az űrszonda minimálisra csökkenti aktivitását, és különösen a műszereket leállítják. Következésképpen e szakasz során nem lehetett tudományos adatokat gyűjteni. A szonda végül kilép a túlélési módbólOktóber 24.
Tervezett küldetés | Misszió megvalósítva | |
---|---|---|
Orbitális periódus | 14 nap | 53,5 nap |
Feladat vége | 2018. február | 2021. július |
Áttekintés 12/2017 | 36 | 11. |
Tetőpont | 2,8 millió km | 8,1 millió km |
Földközel | 4000 km | |
Többletköltség | 35-40 millió USD / év |
Eseményét követően2016. október, A NASA hosszasan tanulmányozza a misszió hátralévő részének lehetséges lehetőségeit. A mérnökök úgy döntenek2017. februárlemondani a pálya időtartamának 53,5-ről 14 napra történő meghosszabbításáról a terveknek megfelelően, mert a korábbi eseményeket figyelembe véve a rakétamotor elsütésével Juno olyan pályára kerülhet, amely nem engedi megjósolni a tudományos megfigyeléseket, és veszélyeztetheti az életet a napfogyatkozások meghosszabbításával az akkumulátorok kapacitása felett. A NASA egy leromlott forgatókönyvet vizsgál, amely a fő meghajtási funkció elvégzését teszi lehetővé anélkül, hogy az üzemanyag-rendszert nyomás alatt tartanák, de lemond arról, mert a Leros 1b motort nem úgy tervezték, hogy ebben az üzemmódban működjön, és ez az üzemmód kockázatot jelent. A misszió tisztviselői szerint Juno azáltal, hogy 53 napig a pályán tartózkodik , még teljesítheti a misszió által kitűzött célokat. Ezenkívül ez a pálya lehetővé teszi az ismételt mérések elvégzését egy nyolc millió kilométeres körzetben: az űrszonda megvizsgálhatja a Jupiter magnetoszféra azon részeit, amelyeket nem tudott volna megfigyelni, ha a kezdeti forgatókönyvet megvalósították. Az új pályának azonban vannak hátrányai. A tervezett 36 átrepülés végrehajtásához a missziót három évvel meg kell hosszabbítani, és nem biztos, hogy az űrszonda addig működik. A misszió ezen bővítésének költségvetési költsége évi 35-40 millió dollár. A NASA ennek ellenére ezt a megoldást választja.
Északi sark.
Déli-sark.
Infravörös nézet egy aurora australis .
A Jupiter környékén tartózkodása alatt Juno egy erősen elliptikus pályát ír le, hogy korlátozza az óriásbolygó mágneses tere által létrehozott sugárzási övben töltött időt. Az űrszonda a Jupiter közeledésére közelít, gyakorlatilag függőlegesen Északi-sarka felé, nagyon alacsony magasságban (4200 és 7900 kilométer között) repül át a Jupiter felhőrétege a Déli-sarkig, majd távolodik el a Jupitertől, kezdetben a meghosszabbításban e pole, hogy elérje a csúcspontját található 8,1 millió km), nagyjából a síkban az egyenlítőtől.
Míg az elsődleges küldetésnek 2021 júliusában kell végződnie, a NASA 2021 elején úgy határoz, hogy meghosszabbítja azt 2025 szeptemberéig vagy az űrszonda élettartamának végéig, ha korábban megtörténik. Az új szakasz során az űrszondának 42 pályára kell állnia a Jupiter körül. Ennek a pályának fokozatosan kell fejlődnie az egymást és az Európát és az Io holdat körülvevő torikus alakú sugárzási övek keresztezésével . A kiterjesztés által kínált lehetőségeket kihasználva számos célkitűzés kerül a misszióba. Sugárzási méréseket végeznek Io és Európa környékén, hogy optimalizálják ezeknek a holdaknak a megfigyelési stratégiáit az Europa Clipper (NASA) és a JUICE ( Európai Űrügynökség ) jövőbeli űrszondák . Juno két Ganymede , Európából hármat és Io 11 felülrepülést hajt végre , és többször keresztezi a Jupiter gyűrűit . Adatokat gyűjtünk ebből az alkalomból, hogy javítsuk e holdak geológiai ismereteit, valamint a gyűrűk dinamikáját. A meghosszabbított missziónak lehetővé kell tennie a kezdeti célok jobb teljesítését is. Valójában a Jupiter felszíne közelében található pálya perigéje fokozatosan vándorol észak felé, javítva ezzel a sarkvidékek és titokzatos ciklonjainak lefedettségét. A holdak gravitációs segítségének felhasználásával Juno pályája fokozatosan csökken, növekszik az áthaladások és így a megfigyelések száma. Ganymede 2021. június 7-i (34. pálya) átrepülésének 53 napról 43 napra kell csökkentenie a pálya időtartamát. 2022. szeptember 29-én az Európához közeli szakasz ismét 38 napra csökkenti az időszakot. Végül a 2023. december 30-i és 2024. február 3-i együttes repüléseknek 33 napra kell csökkenteniük.
A szonda elektronikája, amely a sugárzási övön keresztül haladva romlik, egyre nagyobb kudarc kockázatának van kitéve, annak ellenére, hogy 200 kilogramm páncél védi, és a küldetést önként leállítják, mielőtt Juno kiszabadulna a kezéből. Eredetileg tervezett alatt 36 -én pályára közepén2017. november, de potenciálisan most 2025 szeptembere körül a szonda meghajtását még egyszer utoljára bekapcsolják annak sebességének csökkentése érdekében, ami csökkenti pályájának magasságát a periapsisnál, amikor alacsony magasságban a Jupiter felett lebeg . Néhány nappal később Juno belép a Jupiter légkörébe, ahol a nyomás és a hőmérséklet elpusztítja.
A Jupiter egy összetett és viharos világ. A Juno űrszonda műszereivel összegyűjtött adatok számos tudományos hipotézist kérdőjeleznek meg a munkafolyamatokról.
A sugárzási övekben a sugárzás intenzitása kevésbé erős, mint amit modelleztünk, ami lehetővé teszi a küldetés 2021-ig tartó meghosszabbításának megfontolását. Másrészről egy új sugárzási öv került felfedezésre az Egyenlítő szintjén közvetlenül a légkör felett.
A Juno kamera által készített képek azt mutatják, hogy a két pólus régióit a Föld méretű viharok foglalják el, nagyon közel egymáshoz. A tudósok kíváncsi a kialakulásuk módjára és a dinamikájukra: állandó jelenségek-e? Kinek a konfigurációja változik az idő múlásával? Mozognak ezek a viharok?
A sarki hajnalon gyűjtött adatok azt mutatják, hogy a működő folyamatok eltérnek a Földön zajló folyamatoktól. A pólusokon felgyorsult elektronok energiája eléri a 400 keV-t, vagyis a Föld 10-30-szorosa. De a tudósok meglepetésére e hatalmas elektromos potenciál ellenére a sarki aurorák nem állandóak, és a legintenzívebb sarki aurorák forrása nincs kapcsolatban ezzel a tulajdonsággal.
Juno kamerája nagyon részletes fényképeket készített a Jupiter felszínéről, különösen a Nagy Vörös Foltról és a sarkvidékekről. A radiométer adatai szerint a nagy Vörös Folt legalább 300 kilométeres mélységig terjed, tövében melegebb, mint a felszínén.
A fedélzeti radiométer azt jelzi, hogy a Jupiter légkörének mélyrétegei (50–100 kilométerrel a felhő teteje alatt) izgatottak, ellentétben a tudósok általános konszenzusával, számítva arra, hogy ebben a mélységben nincs beeső energia. Sőt, a gravitációs mező méréseire támaszkodva (a radiométer nem képes néhány száz kilométeres távolságot érzékelni) a Juno tudományos csoport felfedezte, hogy a szél és a felületen látható vízszintes sávokba vágás 3000 kilométeres mélységig terjedt, így beállítva a légkör alsó határa a vártnál jóval nagyobb mélységben. A feltételezésekkel ellentétben ez a légkör nem egymásba ágyazott rétegekből áll, amelyeket differenciált forgási sebesség jellemez. E légkör alatt az alsó rétegeknek, legyenek azok folyékonyak vagy szilárdak, egyedi forgási mozgásuk van, és úgy viselkednek, mintha egyetlen entitásnak lennének.
Figyelembe véve a kapott eredmények mérésével gravitációs mezőben, ez lehet, hogy a rock és fémes magot a méretét egy Föld, vagy egy szuper-Föld idején meglévő kialakulásának Jupiter oldott és összekeverjük a köpeny álló " fém-hidrogén- folyadék .
A Jupiter mágneses mezőjének pontosan mérhető intenzitása elérte a 7.766 Gauss értéket, a vártnál magasabb értéket. A felhasznált műszer be tudta bizonyítani, hogy szabálytalan, ami azt jelzi, hogy a mágnesességet generáló dinamó a vártnál közelebb van a bolygó felszínéhez, és a fémes hidrogénréteg felett helyezkedik el .
A Föld bolygó méretű viharok a Déli-sarkon láthatók.
A Nagy Vörös Folt fényképezett 2017. július 11.
Vihar fényképezett a repülés alatt 2017. március 27 és a fehér folttól délre található.