- Jupiter Icy Moon Explorer
-
Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) — автоматическая межпланетная станция Европейского космического агентства, проектируемая для изучения системы Юпитера, главным образом — спутников Ганимеда, Европы и Каллисто на предмет наличия у этих лун подповерхностных океанов жидкой воды. В цели миссии JUICE входит исследование Ганимеда как богатого водой мира, что имеет важнейшее значение для оценки обитаемости Солнечной системы и определения потенциальных обитаемых зон за ее пределами. Кроме того, особое внимание будет уделено исследованиям уникальных магнитных и плазменных взаимодействий Ганимеда и Юпитера. Миссия была утверждена 2 мая 2012 года в качестве основной класса L1 в рамках программы Cosmic Vision на 2015—2025 годы[1]. Примерная стоимость программы составляет 850 млн евро.
Содержание
История программы
До 2009 года миссия называлась Jupiter Ganymede Orbiter и являлась частью международной программы (НАСА/ЕКА/Роскосмос/JAXA) Europa Jupiter System Mission, запланированной к запуску на 2020 год. 2 мая 2012 года ЕКА утвердило миссию JUICE. В ноябре 2012 ожидается подписание соглашения между ЕКА и Роскосмосом о возможном участии России в проекте, а также о предоставлении российской стороной ракеты-носителя.
Предпосылки миссии
В 1995 аппарат Галилео прибыл в систему Юпитера чтобы провести детальные исследования планеты и ее спутников, вслед за миссиями Пионеров 10 и 11, Вояджеров 1 и 2 и Улисса. Особое внимание было уделено исследованиям четырех галилеевых спутников — Ио, Европе, Ганимеду и Каллисто — у которых (за исключением Ио) были обнаружены подповерхностные океаны.
Исследования, проведенные аппаратом Кассини в начале XXI столетия, показали, что спутники Сатурна — Энцелад и Титан — так же имеют подповерхностные жидкие океаны.
Эти открытия привели к появлению новой парадигмы обитаемых миров, согласно которой ледяные спутники газовых гигантов являются благоприятными местами для зарождения жизни. Вероятно, экзопланеты, имеющие ледяные спутники с подповерхностынм океаном, могут быть гораздо более распространенным явлением во Вселенной, чем планеты наподобие нашей Земли, для появления жизни на которых требуются особые условия. Аппарат Галилео сделал важное открытие, а именно — наличие магнитного поля у Ганимеда, единственного спутника в солнечной системе, имеющего подобное поле. Ганимед и Европа, как считается, до сих пор внутренне активны из-за сильнейшего приливного воздействия Юпитера.
Миссия запущенного 5 августа 2011 года зонда Юнона сфокусирована исключительно на изучении самого Юпитера.
Сценарий миссии
- 2013 год — первая официальная публикация первоначальных сведений о миссии после её официального выбора в мае 2012 года. Вероятное подписание соглашения о сотрудничестве между ЕКА и Роскосмосом.
- Ноябрь 2014 года — окончательное утверждение миссии.
- Июнь 2022 года — запуск (резервный - 2023 год; также возможен запуск в 2021 году).
- Январь 2030 года — прибытие в систему Юпитера. До декабря 2030 года JUICE проведет на эллиптической орбите за орбитой Ганимеда, таким образом избежав влияния радиационных поясов. За этот период будут проведены детальные исследования внутренней магнитосферы Юпитера, а также наблюдения за его атмосферой. JUICE произведет 7 облетов Ганимеда.
- Декабрь 2030 года — прибытие к Каллисто. JUICE совершит 3 облета спутника и, совершив гравитационный маневр, совершит 2 облета Европы.
- Январь-сентябрь 2031 года — 9 облетов Каллисто.
- Сентябрь 2032 года — исследование Ганимеда с высоты 5000 км.
- Февраль 2033 года — исследование Ганимеда с высоты 500 км.
- Май 2033 года — исследование Ганимеда с высоты 200 км.
- Июнь 2033 — завершение миссии. Если к этому времени JUICE будет нормально функционировать, его миссия будет продлена. В этом случае продолжатся исследования Ганимеда с высоты 200 км. По истощении ресурсов аппарата, он будет сведен с орбиты и врежется в поверхность Ганимеда.
Научные цели
JUICE охарактеризует Европу, Ганимед и Каллисто с точки зрения их внутреннего строения, состава и геологической активности, определит области с подповерхностными океанами и расширит наши знания касательно возможной обитаемости этих миров. Миссия предусматривает также изучение самого Юпитера. Общее время исследований — 3,5 года.
Большую часть своей миссии JUICE будет исследовать Ганимед. Общее время исследований — 280 дней, в течение которых JUICE совершит множество облетов спутника на различной высоте.
Целевые научные исследования Ганимеда следующие:
- Характеристика подповерхностного океана и обнаружение предполагаемых подземных водоемов.
- Топографическое, геологическое и композиционное картографирование поверхности.
- Изучение физических свойств ледяной коры.
- Характеристика внутреннего строения.
- Исследование экзосферы.
- Изучение собственного магнитного поля Ганимеда и его взаимодействия с магнитосферой Юпитера.
Исследования Каллисто продлятся 200 дней, в течение которых JUICE совершит 12 витков вокруг спутника.
В связи с высокой сложностью миссии планируется только 2 облета Европы на высоте 400—500 км от поверхности (полноценное изучение этого спутника потребовало бы от JUICE порядка 50-100 облетов). Общее время изучения спутника — 36 дней. Акцент в исследовании Европы будет сделан не на поиск органики, а на понимание образования ледяной корки спутника и её состава. JUICE будет первым земным аппаратом, осуществившим сканирование поверхности Европы и определившим как минимальную толщину ледяной корки под самыми активными областями спутника, так и глубину океана под ними.
Исследования Юпитера:
- Изучение структуры, состава и динамики атмосферы.
- Изучение магнитосферы.
Характеристики
Ракетоноситель
Зонд JUICE будет выведен на орбиту европейским ракетоносителем Ариан 5, либо российским ракетоносителем Протон. В случае выбора европейского ракетоносителя полет потребует EVEE-маневра и займет 7,6 лет. Для сравнения - американский ракетоноситель Атлас доставит зонд Юнона (космический аппарат) к Юпитеру менее чем за 5 лет.
Конструкция
- High-gain антенна — от 3,2 м.
- Объем передаваемых на Землю данных — не менее 1.4 Гбайт в день.
- Источник энергии — солнечные панели площадью от 60 до 75 кв.м с вырабатываемой энергией 46 Вт/кв.м. (несмотря на то, что эффективность солнечных батарей на орбите Юпитера в 25 раз меньше, чем на земной)
- Вес аппарата при запуске — 1800 кг.
- Топливо — 2900 кг.
- Флеш-память — 48 Гбайт-1 Тбайт.
- По состоянию на ноябрь 2011 года имеются определенные трудности в обеспечении защиты будущего КА от радиации. Предполагаемая масса защиты — от 155 до 172 кг, алюминиевый сплав. Почти 60% от общей дозы облучения будут получены во время изучения Ганимеда, около 25% — в течение 2 облетов Европы. Оставшаяся доля облучения будет получена аппаратом во время исследования системы Юпитера.
Научная аппаратура
Предполагается, что КА будет иметь 11 приборов, общая масса — 104 кг.
Получение изображений:
- Узкоугольная камера (NAC), широкоугольная камера (WAC).
Спектроскопия:
- Visible Infrared Hyperspectral Imaging Spectrometer (VIRHIS).
- UV Imaging Spectrometer (UVIS).
- Sub-mm Wave Instrument (SWI).
Исследование полей и частиц:
- Магнитометр.
- Radio and Plasma Wave Instrument (RPWI).
- Particle and Plasma Instr.— Ion Neutral Mass Spectrometer (PPI-INMS).
Радиолокационное зондирование:
- Лазерный алтиметр.
- Ice Penetrating Radar (IPR).
- Radio Science Instrument (JRST+USO).
Схожие миссии
Американское агенство НАСА также имеет планы по исследованию Европы. Ранний проект Jupiter Europa Orbiter был отменен в связи с его дороговизной ($4.7 млрд.) и сокращением некоторых исследований в пользу изучения Марса. Однако на апрель 2013 в штаб-квартире НАСА намечено предварительное рассмотрение бюджетного орбитального аппарата Europa Clipper стоимостью не более $2 млрд. В случае утверждения проекта он будет выгодно отличаться от миссии JUICE в части исследования Европы: номинальный гарантированный период работоспособности Europa Clipper в районе Европы составит не менее 109 дней. Общее время исследований Европы составит 2,3 года, за которые зонд совершит 32 пролёта вокруг спутника. Самый близкий будет всего в 25 км от замороженной поверхности юпитерианского соседа. Именно в этот момент у радара будут максимальные шансы проверить толщину ледяной коры Европы и глубину (а при наиболее благоприятном стечении обстоятельств - даже соленость) лежащего под ней водного океана.
Примечания
См. также
Европейское космическое агентство Космодромы Ракеты-носители Центры Европейский центр управления космическими полётами (ESOC) • Европейский центр космических исследований и технологии (ESTEC) • Центре наблюдения Земли ЕКА (ESRIN) • Европейский центр астронавтов (EAC) • Европейский центр космической астрономии (ESAC)
Средства связи Европейская сеть станций слежения за космическим аппаратом (ESTRACK) Программы Cosmic Vision • программа «Аврора» • Европейская геостационарная служба навигационного покрытия (EGNOS) • Программа подготовки будущих стартов (FLPP) • навигационная система Галилео • Глобальный мониторинг окружающей среды и безопасность (GMES) • программа «Живая планета» (LPP) • Программа передачи технологий (TTP)
Предшественники Европейская организация по разработке ракет-носителей (ELDO) • Европейская организация по исследованиям космического пространства (ESRO)
Связанны Арианспейс • ESA Television • Европейская организация спутниковой метеорологии (EUMETSAT) • European Space Camp • Глобальный эксперимент по изучению энергетического и водного цикла (GEWEX) • Planetary Science Archive (PSA)
Наука Солнечная физика ISEE-2 (1977–1987) • Улисс (1990–2009) • SOHO (1995–настоящее время) • Кластер (2000–настоящее время) • Solar Orbiter (2017)
Планетоведение Джотто (1985–1992) • Гюйгенс (1997–2005) • Смарт-1 (2003–2006) • Марс-экспресс (2003–настоящее время) • Розетта (2005–настоящее время) • Венера-экспресс (2005–настоящее время) • BepiColombo (2015) • Марсианский научный орбитальный аппарат (2016) • ExoMars EDM (2016) • ExoMars Rover (2018) • Jupiter Icy Moon Explorer (2022) • MarcoPolo-R (proposal/2022) • Mars Sample Return Mission (предлагается) •
Астрономия
и космологияCos-B (1975–1982) • IUE (1978–1996) • EXOSAT (1983–1986) • Hipparcos (1989–1993) • Хаббл (1990–настоящее время) • Eureca (1992–1993) • ISO (1995–1998) • XMM-Newton (1999–настоящее время) • Интеграл (2002–настоящее время) • COROT (2006–present) • Планк (2009–настоящее время) • Гершель (2009–настоящее время) • Gaia (2013) • Хеопс (2017) • Джеймс Вебб (2018) • Euclid (2019) • EChO (предлагается/2022) • LOFT (предлагается/2022) • Plato (предлагается/2022) • STE-QUEST (предлагается/2022)
Наблюдения Земли первое поколениеMeteosat (1977–1997) • ERS-1 (1991–2000) • ERS-2 (1995–2011) • второе поколение Meteosat (2002–настоящее время) • Энвисат (2002–2012) • Double Star (2003–2007) • MetOp-A (2006–настоящее время) • GOCE (2009–настоящее время) • SMOS (2009–настоящее время) • Криосат-2 (2010–настоящее время) • Swarm (2013) • Sentinel 1 (2013) • ADM-Aeolus (2013) • Sentinel 2 (2014) • EarthCARE (2016) • Sentinel 3 (2017) • третье поколение Meteosat (2017)
Обитаемые ISS contribution (1998–настоящее время) • Коламбус (2008–настоящее время) • Жюль Верн (2008) • Купол (2010–настоящее время) • Иоганн Кеплер (2011) • Эдоардо Амальди (2012) • Albert Einstein (2013) • Европейский манипулятор ERA (2014) • Georges Lemaître (2014)
Телекоммуникация GEOS 2 (1978) • Olympus-1 (1989–1993) • Artemis (2001–настоящее время) • GIOVE-A (2005–настоящее время) • GIOVE-B (2008–настоящее время) • HYLAS (2010–настоящее время) • Галилео IOV (2011) • Галилео FOC (2012) • European Data Relay Satellite (2014)
Технологические
демонстрацииARD (1998) • PROBA (2001–настоящее время) • YES2 (2007) • Proba-2 (2009–настоящее время) • EXPERT (2013) • Proba-V (2013) • Don Quijote (2013 или 2015) • IXV (2014) • LISA Pathfinder (2014) • Proba-3 (2015/16) • MoonNext (2018)
Отменённые Дарвин • Eddington mission • Гермес • Columbus space station • Hopper
Вышедшие из строя GEOS 1 • Кластер • Криосат-1
Будущие Advanced Re-entry Vehicle • XEUS • Дарвин • FLPP • IXV • Mars Sample Return Mission • Proba-3 • Solar Orbiter • Cheops • Laplace • Titan Saturn System Mission
Исследование Юпитера космическими аппаратами С пролётной траектории С орбиты Спускаемые зонды Будущие миссии Europa Jupiter System Mission и Лаплас — Европа П • Jupiter Icy Moon Explorer • Io Volcano Observer
Отменённые миссии Пионер H • Циолковский • Europa Orbiter • Jupiter Icy Moons Orbiter • Jovian Europa Orbiter
См. также Жирный шрифт обозначает действующие АМС Категории:- Исследование Юпитера
- Космонавтика Европы
Wikimedia Foundation. 2010.