Данные в этой статье приведены по состоянию на декабрь 2016 года. |
«Юнона» («Джуно») | |
---|---|
Juno, Jupiter Polar Orbiter | |
«Юнона» (3D-модель) | |
Заказчик | NASA/JPL |
Производитель |
|
Оператор |
|
Задачи | Исследование атмосферы, магнитного поля и магнитосферы, внутренней структуры Юпитера, составление карты ветров |
Спутник | Юпитера |
Стартовая площадка |
|
Ракета-носитель | «Атлас-5» версии 551 |
Запуск | 5 августа 2011, 12:25:00 UTC |
Выход на орбиту | 5 июля 2016[1] |
Длительность полёта | 4,9 года |
NSSDC ID | 2011-040A |
SCN | 37773 |
Стоимость | Около 1 млрд долларов |
Технические характеристики | |
Масса | 3625 кг |
Размеры |
3,5 м x 3,5 м, или 20 м с развёрнутыми солнечными панелями[2] |
Диаметр | 3,5 м[3] |
Мощность | 420 Вт |
Источники питания | Три лепестка солнечных батарей из 18 698 элементов |
Движитель | LEROS-1b[en] (основной) |
Витков за день | 1/53.5 с переходом на 1/14 витка (с 19.10.2016) |
Логотип миссии | |
|
|
Сайт проекта | |
«Юнона» (также «Джуно», от англ. Juno, Jupiter Polar Orbiter) — автоматическая межпланетная станция НАСА, запущенная 5 августа 2011 года для исследования Юпитера[4]. Это второй проект в рамках программы «Новые рубежи». Выход аппарата на полярную орбиту газового гиганта произошёл 5 июля 2016 года. 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[5]. «Юнона» также продолжит изучение районов южного и северного полюсов Юпитера, начатое АМС «Пионер-11» в 1974 году (северная полярная область)[6] и АМС «Кассини» в 2000 (южная полярная область)[7].
«Юнона» стала вторым космическим аппаратом, вышедшим на орбиту вокруг Юпитера, после «Галилео», находившегося на орбите вокруг газового гиганта с 1995 по 2003 год[8].
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[9].
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[10].
На борту космического аппарата находится табличка, посвящённая Галилео Галилею. Табличка была представлена Итальянским космическим агентством, её размер составляет 7,1 на 5,1 сантиметра, а вес — 6 граммов. 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[11]. 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[12].
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[13], что в 2008 финансовом году будут закончены фазы предварительного проектирования и достигнуто состояние готовности проекта к реализации[14].
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[15].
Запуск произведён 5 августа 2011 года. Для запуска использована ракета-носитель «Атлас-5» версии 551 c двигателем РД-180 российского производства[16]. Время полёта к Юпитеру составило 4,9 года. Дата выхода на орбиту — 5 июля 2016 года[4]. Зонд планировалось направить по вытянутой полярной орбите с периодом обращения около 11 земных суток, с максимальным приближением к планете менее 5000 км[17][18]; 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.
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 8,9 м (из них одна имеет ширину 2,1 м, а остальные — 2,9 м) с повышенной на 50 % по отношению к прошлым миссиям эффективностью и устойчивостью к радиации, и два литий-ионных аккумулятора, ёмкостью по 55 ампер-часов каждый. Общая мощность вырабатываемой энергии — 490 Вт в начале миссии и 420 Вт к моменту её завершения[2].
13 марта 2011 года на испытательном стенде Lockheed Martin Space Systems «Юнона» успешно прошла двухнедельные температурные испытания в вакуумной камере[19].
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[20]. 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[21].
30 августа 2012 года на расстоянии 483 миллиона километров от Земли, за пределами орбиты Марса была выполнена первая коррекция траектории полёта. Маршевый двигатель LEROS-1b[en] был включён на 29 минут 39 секунд[22].
14 сентября 2012 года была выполнена вторая коррекция орбиты. Главный двигатель «Юноны» начал работать в пятницу в 15:30 UTC, когда аппарат находился в 480 миллионах километров от Земли[23]. Он проработал около 30 минут и израсходовал 376 килограммов топлива.
В результате двух коррекций скорость зонда увеличилась на 388 метров в секунду[24], а траектория полёта была направлена обратно к Земле для проведения гравитационного манёвра с облётом Земли, запланированного на 9 октября 2013 года[22].
К февралю 2013 года зонд преодолел расстояние в 1 миллиард километров.
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 Inner Cruise 3, которая продлилась до ноября 2013 года[25].
9 октября 2013 года «Юнона» совершила гравитационный манёвр у Земли в 559 км от её поверхности для разгона аппарата[26]. Приращение скорости аппарата в ходе гравитационного маневра составило 7,3 км/с; скорость зонда после совершения гравитационного маневра почти утроилась и составила около 40 000 км/ч (11,1 км/с) 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 Землей «Юнона» сделала снимки побережья Южной Америки и Атлантического океана; также был сделан снимок Юпитера (расстояние в тот момент составляло 764 млн км). Следующие снимки будут произведены уже с орбиты Юпитера.
5 июля 2016 года космический зонд «Юнона», преодолев 2,8 миллиарда км (18,7 а.е.), 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[27].
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[28].
В 2021 году аппарат будет сведён с орбиты и направлен в атмосферу газового гиганта, где сгорит[1]. Сделано это будет для предупреждения столкновения в будущем с одним из галилеевых спутников Юпитера (где допускается возможность существования жизни, поэтому их загрязнение биологическим материалом с Земли нежелательно)[29].
Анализ полученной от аппарата информации займёт несколько лет.
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[28][30].
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[28][31].
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[32].
Внутренняя структура:
Gravity Science Experiment (GSE) — путём измерения гравитационного поля прибор построит карту распределения масс на Юпитере[33].
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 600 млн км в 2009 году смог получить снимок планеты с разрешением 119 км на пиксель[34]). Все остальные изображения будут иметь значительно более низкое разрешение, около 232 км на пиксель, поэтому возможности камеры не позволят снимать ей спутники Юпитера (в самой удалённой точке орбиты сам Юпитер при такой детализации будет иметь размер 75 пикселей в поперечнике, а Ио, даже если она будет находиться прямо над «Юноной», на расстоянии около 345 тыс. км, будет иметь размер около лишь 16 пикселей в поперечнике; изображения остальных спутников будут ещё менее чёткими). Кроме того, из-за телекоммуникационных ограничений «Юнона» сможет передавать на Землю лишь 40 Мбайт данных (от 10 до 1000 фотографий) из каждого 14-дневного орбитального периода[35]. Предполагается, что прежде, чем радиация Юпитера выведет из строя электронику камеры, та за восемь витков аппарата вокруг планеты успеет сделать достаточное количество снимков[36].
«Юнона» является первой миссией к Юпитеру, использующей солнечные батареи вместо радиоизотопных термоэлектрических генераторов. Находясь на орбите Юпитера, «Юнона» будет получать всего 4 % от того солнечного света, который аппарат мог бы получать на Земле[37], однако улучшения в технологии изготовления и эффективности батарей в течение последних десятилетий смогли позволить использовать солнечные батареи приемлемых размеров на расстоянии в 5 а.е. от Солнца.
«Юнона» использует три симметрично расположенных массива солнечных батарей. Каждый из этих массивов составляет 2,7 метра в ширину и 8,9 метра в длину. Один из массивов немного у́же других, его ширина составляет 2,091 метра, что сделано для облегчения складывания батарей при старте. Общая площадь всех батарей — 60 м². Если бы батареи использовались на орбите Земли, они бы производили около 15 киловатт энергии. На орбите Юпитера мощность батарей составит всего 486 ватт, при этом со временем она уменьшится до 420 ватт из-за воздействия радиации[38]. 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[28].
НАСА продлило срок действия миссии до июля 2021 года. Когда Юнона достигнет конца миссии, она будет выполнять контролируемый сход с орбиты и сгорит в атмосфере Юпитера. В ходе миссии космический аппарат будет подвергаться высокому уровню излучения от магнитосферы Юпитера, которые в будущем могут вызвать невыполнение определенных команд и риска столкновения со спутниками Юпитера. Контролируемый сход с орбиты исключит космический мусор и загрязнение.[1]
Дата | Событие | Статус |
---|---|---|
5 августа 2011 | Запуск | Успех[39] |
31 августа 2012 | Первая коррекция гравитационного маневра для увеличения скорости | Успех[40] |
18 сентября 2012 | Вторая коррекция маневра для возвращения к Земле по пути к Юпитеру для увеличения скорости | Успех[41] |
13 августа 2013 | Пройдена половина пути до Юпитера | Успех[42] |
9 октября 2013 | Гравитационный манёвр у Земли для увеличения скорости до 40 000 км/ч (11,1 км/с) | Успех[43] |
10 октября 2013 | Переход в «безопасный режим» | Временное самоотключение[44] |
12 октября 2013 | Выход из «безопасного режима» | Успех[45] |
29 июня 2016 | Передача первых фотографий Юпитера и его спутников с Юноны | Успех[46] |
30 июня 2016 | Передача «песни солнечного ветра» из системы Юпитера | Успех[47] |
5 июля 2016 | Переход на орбиту вокруг Юпитера | Успех[48] |
6 июля 2016 | Включение пяти научных инструментов после их отключения перед выходом на орбиту Юпитера | Успех[49] |
13 июля 2016 | Передача первых снимков с орбиты Юпитера на Землю | Успех[50] |
27 августа 2016 | Максимальное сближение с Юпитером | [51] |
19 октября 2016 | Переход с 53,5 на 14-дневную орбиту
Статус: Отменен 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[52], после чего манёвр отложен на неопределённый срок[53] | |
Июль 2021 | Уничтожение космического аппарата путём сведения его с орбиты в атмосферу Юпитера | Планируется [1] |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .