Юнона (космический корабль)

Juno - космический зонд НАСА, вращающийся вокруг планеты Юпитер . Он был построен Lockheed Martin и управляется НАСА «s Лаборатории реактивного движения . Космический корабль был запущен с базы ВВС на мысе Канаверал 5 августа 2011 года по всемирному координированному времени в рамках программы New Frontiers . [6] Юнона вышла на полярную орбиту Юпитера 5 июля 2016 года по всемирному координированному времени [4] [7], чтобы начать научное исследование планеты. [8] После завершения миссии Джуно будет намеренно сброшен с орбиты в атмосферу Юпитера. [8]

Юнона
Модель космического корабля Juno 1.png
Художественная визуализация космического корабля " Юнона"
ИменаПриполярный орбитальный аппарат Юпитера
New Frontiers 2
Тип миссииОрбитальный аппарат Юпитера
ОператорНАСА  / Лаборатория реактивного движения
COSPAR ID2011-040A
SATCAT нет.37773
Интернет сайт
Продолжительность миссииПланируется: 7 лет
Прошло: 9 лет, 6 месяцев, 2 дня

Круиз: 4 года, 10 месяцев, 29 дней
Научная фаза: 4 года (продлена до сентября 2025 г.)
Свойства космического корабля
ПроизводительЛокхид Мартин
Стартовая масса3 625 кг (7 992 фунтов) [1]
Сухая масса1 593 кг (3 512 фунтов) [2]
Габаритные размеры20,1 × 4,6 м (66 × 15 футов) [2]
Мощность14 кВт на Земле [2] 435 Вт на Юпитере [1]
2 литий-ионных аккумулятора емкостью 55 ампер-часов [2]
Начало миссии
Дата запуска5 августа 2011, 16:25:00 UTC
РакетаАтлас В 551 (АВ-029)
Запустить сайтМыс Канаверал , SLC-41
ПодрядчикUnited Launch Alliance
Облет Земли
Ближайший подход9 октября 2013 г.
Расстояние559 км (347 миль)
Орбитальный аппарат Юпитера
Орбитальная вставка5 июля 2016, 03:53:00 UTC [3]
4 года, 7 месяцев, 2 дня назад
Орбиты37 (планируется) [4] [5]
Параметры орбиты
Perijove высота4200 км (2600 миль) высота
75600 км (47000 миль) радиус
Высота Апохова8,1 × 10 6  км (5,0 × 10 6  миль)^^
Наклон90 ° (полярная орбита)
Юнона миссия insignia.svg
Нашивка миссии Джуно 

Juno «S миссия состоит в том, чтобы измерить состав Юпитера, гравитационное поле , магнитное поле и полярную магнитосферу . Он также будет искать подсказки о том, как образовалась планета, в том числе о том, есть ли у нее скалистое ядро, количество воды, присутствующей в глубинных слоях атмосферы, распределение массы и ее глубокие ветры, которые могут достигать скорости до 620 км / ч (390 миль / ч). [9]

Juno - второй космический корабль, вышедший на орбиту Юпитера после орбитального аппарата Galileo с ядерной установкой , который вращался с 1995 по 2003 год. [8] В отличие от всех более ранних космических кораблей, отправляемых на внешние планеты, [8] Juno питается от солнечных батарей , обычно используемых спутниками. вращаются вокруг Земли и работают во внутренней части Солнечной системы , тогда как радиоизотопные термоэлектрические генераторы обычно используются для миссий во внешние области Солнечной системы и за ее пределы. Однако для Juno три самых больших крыла солнечных батарей, когда-либо развернутых на планетарном зонде, играют важную роль в стабилизации космического корабля, а также в выработке энергии. [10]

Юнона «s название происходит от греческой и римской мифологии . Бог Юпитер обернул вокруг себя пелену облаков, чтобы скрыть свое зло, а его жена, богиня Юнона , смогла заглянуть сквозь облака и раскрыть истинную природу Юпитера.

-  НАСА [11]

Сборник НАСА названий миссий и аббревиатур, относящихся к миссии по бэкрониму Jupiter Near-polar Orbiter . [12] Однако сам проект последовательно описывает это имя как с мифологическими ассоциациями [13], а не как акроним. Juno иногда называют New Frontiers 2 как второй миссией в программе New Frontiers, [14] [15], но не следует путать с New Horizons 2 , предложенной, но не выбранной миссией New Frontiers.

Juno «s межпланетной траектории; деления делаются с 30-дневным интервалом.
Анимация траектории космического корабля Juno


Анимация траектории движения Юноны с 5 августа 2011 г. по 30 июля 2021 г.
  Юнона  ·  Земля  ·  Марс  ·  Юпитер

Джуно была выбрана 9 июня 2005 года в качестве следующей миссии New Frontiers после New Horizons . [16] Желание зонда Юпитера было сильным в годы до этого, но утвержденных миссий не было. [17] [18] Программа Discovery прошла мимо несколько аналогичных, но более ограниченных предложений по внутренней структуре и внутренней динамической эволюции Юпитера (INSIDE Jupiter), [18] и орбитальный аппарат на рубеже веков был отменен в 2002. [17] Флагманская миссия Europa Jupiter System Mission разрабатывалась в начале 2000-х, но из-за проблем с финансированием она превратилась в Jupiter Icy Moons Explorer ЕКА . [19]

Juno завершила пятилетний круиз к Юпитеру и прибыла 5 июля 2016 года. [7] Космический корабль прошел общее расстояние примерно 2,8 × 10.^9  км (19 а.е.; 1,7 × 10^9  миль), чтобы достичь Юпитера. [20] Космический корабль был разработан, чтобы облететь Юпитер 37 раз в течение своей миссии. Изначально планировалось, что это займет 20 месяцев. [4] [5]

Юнона «s траектория используется гравитационный маневр повышения скорости от Земли, осуществляемое с облетом Земли в октябре 2013 года , через два года после его запуска на 5 августа 2011 года [21] Космический аппарат выполняется вставка орбиты сжечь , чтобы замедлить его достаточно , чтобы захватить. Ожидалось, что он совершит три 53-дневных оборота перед тем, как 11 декабря 2016 года совершит еще один ожог, который выведет его на 14-дневную полярную орбиту, называемую научной орбитой. Из - за подозрения на проблемах в Juno «s главного двигателя, ожог от 11 декабря 2016 был отменен, и Juno будет оставаться в своей 53-дневной орбите до первого Ганимеда встречи ее Расширенной миссии. [22] Эта расширенная миссия начнется с облета Ганимеда 7 июня 2021 года. Последующие облеты Европы, а затем Ио еще больше сократят орбитальный период до 33 дней к февралю 2024 года. [23]

Во время научной миссии инфракрасные и микроволновые приборы будут измерять тепловое излучение, исходящее из глубины атмосферы Юпитера . Эти наблюдения дополнят предыдущие исследования его состава оценкой количества и распределения воды и, следовательно, кислорода. Эти данные дадут представление о происхождении Юпитера. Juno также исследует конвекцию, которая управляет естественной циркуляцией в атмосфере Юпитера. Другие инструменты на борту « Юноны» будут собирать данные о ее гравитационном поле и полярной магнитосфере . Юнона миссия планируется заключить в феврале 2018 года, после завершения 37 орбиты Юпитера. Затем зонд планировалось спустить с орбиты и сжечь во внешней атмосфере Юпитера [4] [5], чтобы избежать любой возможности удара и биологического заражения одной из его лун. [24]

Траектория полета

Juno ожидает запуска в 2011 году

Запуск

Juno был запущен с вертолета Atlas V на авиабазе Кейп Канаверал (CCAFS), Флорида . На Атласе V (АВ-029) использовался главный двигатель РД-180 российского производства, работающий на керосине и жидком кислороде . При зажигании он прошел проверку за 3,8 секунды до зажигания пяти навесных твердотопливных ракетных ускорителей (БРД). После сгорания SRB, примерно через 93 секунды полета, два израсходованных ускорителя выпали из машины, а через 1,5 секунды последовали остальные три. Когда уровни нагрева упали ниже заданных пределов, обтекатель полезной нагрузки , защищавший Juno во время запуска и прохождения через самую толстую часть атмосферы, отделился примерно через 3 минуты 24 секунды после начала полета. Главный двигатель Atlas V отключился через 4 минуты 26 секунд после старта. Шестнадцать секунд спустя загорелась вторая ступень « Кентавра» , и она горела около 6 минут, переведя спутник на начальную парковочную орбиту . [25] Корабль пролетел около 30 минут, а затем «Кентавр» был повторно зажжен для второго выстрела продолжительностью 9 минут, переведя космический корабль на траекторию ухода с Земли по гелиоцентрической орбите .

Перед разделением ступень Centaur использовала бортовые реактивные двигатели для раскрутки Juno до 1,4 об / мин . Примерно через 54 минуты после запуска космический корабль отделился от «Кентавра» и начал наращивать солнечные батареи . [25] После полного развертывания и фиксации панелей солнечных батарей, Juno «s батареи стали пополнением. Развертывание панелей солнечных батарей уменьшается Juno «s скорость вращения на две трети. Зонд вращается для обеспечения устойчивости во время рейса и для того, чтобы все инструменты на зонде могли наблюдать Юпитер. [24] [26]

Путешествие к Юпитеру заняло пять лет и включало два орбитальных маневра в августе и сентябре 2012 года и облет Земли 9 октября 2013 года. [27] [28] Когда он достиг системы Юпитера , Юнона пролетела около 19 а.е. , почти два миллиарда миль. [29]

Облет Земли

Южная Америка [30], как видно с помощью JunoCam во время пролета Земли в октябре 2013 г.
Видео Земли и Луны, сделанное космическим кораблем Juno

После около года путешествия по эллиптической гелиоцентрической орбите, Juno дважды запускал свой двигатель в 2012 году возле афелия (за орбитой Марса ), чтобы изменить свою орбиту и вернуться, чтобы пройти мимо Земли в октябре 2013 года. [27] Он использовал земную гравитацию. чтобы помочь рогатке направиться к системе Юпитера в маневре, называемом гравитационной помощью . [31] Космический корабль получил ускорение более чем на 3,9 км / с (8700 миль в час) и был установлен на курс к Юпитеру. [31] [32] [33] Облет также использовался в качестве репетиции для научной группы « Юнона », чтобы проверить некоторые инструменты и отработать определенные процедуры перед прибытием на Юпитер. [31] [34]

Выход на орбиту Юпитера

Сила тяжести Юпитера разогнала приближающийся космический корабль до примерно 210 000 км / ч (130 000 миль в час). [35] 5 июля 2016 года между 03:18 и 03:53 по всемирному координированному времени , полученное с Земли время , вылет продолжительностью 2102 секунды замедлил Juno на 542 м / с (1780 футов / с) [36] и изменил его траекторию с гиперболический пролёт на эллиптическую полярную орбиту с периодом около 53,5 суток. [37] Космический корабль успешно вышел на орбиту Юпитера 5 июля 2016 года в 03:53 UTC. [3]

Орбита и окружающая среда

Юнона «S эллиптической орбите и радиационных поясов Юпитера

Юнона «с высоким эллиптической орбитой первоначальной полярной принимает его в пределах 4200 км (2600 миль) планеты и из 8,1 × 10^6  км (5,0 × 10^6  миль), далеко за пределами орбиты Каллисто . Было запланировано сокращение эксцентриситета , так называемый «маневр сокращения периода», в результате которого зонд выйдет на гораздо более короткую 14-дневную научную орбиту. [38] Первоначально предполагалось , что Juno совершит 37 витков за 20 месяцев до завершения своей миссии. Из-за проблем с гелиевыми клапанами, которые важны во время сгорания основного двигателя, менеджеры миссии объявили 17 февраля 2017 года, что Juno останется на своей первоначальной 53-дневной орбите, поскольку вероятность пропуска двигателя, выводящего космический корабль на неправильную орбиту, была слишком высокой высоко. [22] Juno завершит только 12 научных орбит до окончания своего бюджетного плана миссии, заканчивающегося в июле 2018 года. [39] Однако в июне 2018 года НАСА продлило миссию до июля 2021 года, как подробно описано ниже.

Орбиты были тщательно спланированы, чтобы свести к минимуму контакт с плотными радиационными поясами Юпитера , которые могут повредить электронику космического корабля и солнечные панели, используя зазор в радиационной оболочке возле планеты, проходя через область минимального излучения. [8] [40] К " Юнона Лучевая Vault ", с 1-сантиметровой толщиной титановых стенок, также помогает в защите Juno «с электроникой. [41] Несмотря на интенсивное излучение, JunoCam и Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), как ожидается, выдержат не менее восьми витков, а микроволновый радиометр (MWR) должен выдержать не менее одиннадцати витков. [42] " Юнона" будет получать гораздо более низкие уровни излучения на своей полярной орбите, чем орбитальный аппарат " Галилео" на своей экваториальной орбите. Galileo «s подсистемы были повреждены излучением во время своей миссии, в том числе светодиода в системе записи данных. [43]

Орбитальные операции

Анимация Juno «S траектории вокруг Юпитера с 1 июня 2016 года, 31 июля 2021
  Юнона  ·  Юпитер

26 августа 2016 года космический аппарат совершил свой первый облет Юпитера ( перийовье 1) и сделал первые снимки северного полюса планеты. [44]

14 октября 2016 года, дней до perijove 2 и планируемая Маневр Сокращение периода, телеметрия показала , что некоторые из Juno «s гелия клапаны не открывались правильно. [45] 18 октября 2016 года, примерно за 13 часов до своего второго сближения с Юпитером, « Юнона» перешла в безопасный режим , рабочий режим включается, когда его бортовой компьютер сталкивается с неожиданными условиями. Космический корабль отключил все некритические системы и переориентировался, чтобы смотреть на Солнце, чтобы собрать максимальную мощность. В связи с этим в перийове 2 научные операции не проводились. [46]

11 декабря 2016 года космический аппарат завершил 3-й перийовь, при этом все приборы, кроме одного, работали и возвращали данные. Один прибор, JIRAM, не работал в ожидании обновления программного обеспечения для полета. [47] Perijove 4 произошло 2 февраля 2017 года, когда все инструменты работали. [22] Perijove 5 произошло 27 марта 2017 года. [48] Perijove 6 произошло 19 мая 2017 года. [48] [49]

Хотя срок службы миссии ограничен радиационным воздействием, почти всю эту дозу планировалось получить во время перихов. По состоянию на 2017 год53,4-дневную орбиту планировалось сохранить до июля 2018 года, что составит в общей сложности двенадцать научных сборов. В конце этой основной миссии планировалось, что проект будет подвергнут научной проверке Отделом планетологии НАСА, чтобы определить, получит ли он финансирование для расширенной миссии. [22]

В июне 2018 года НАСА продлило план операций миссии до июля 2021 года. [50] Когда « Юнона» завершит свою миссию, она выполнит управляемый спуск с орбиты и растворится в атмосфере Юпитера. Во время миссии космический корабль будет подвергаться воздействию высоких уровней излучения из магнитосферы Юпитера , что может вызвать в будущем отказ некоторых инструментов и риск столкновения со спутниками Юпитера. [51] [52]

В январе 2021 года НАСА продлило полеты миссии до сентября 2025 года. [53] На этом этапе Юнона начнет исследовать внутренние спутники Юпитера, Ганимед , Европу и Ио . Облет Ганимеда произойдет в середине 2021 года на расстоянии 1000 километров (600 миль). Затем в конце 2022 года произойдет облет Европы на расстояние 320 километров (200 миль). Наконец, космический корабль совершит два облета Ио в 2024 году на расстояние 1500 километров (900 миль). Этот облет будет способствовать помощи предстоящим миссий , таким как НАСА Europa Clipper миссия и Европейскому космическому агентство JUICE (Юпитер луны Icy Explorer). А также потенциальную миссию класса Discovery под названием Io Volcano Observer, которая является финалистом Discovery 15, 16 . [54] В случае выбора он будет запущен примерно в 2026-2028 годах и выйдет на орбиту в 2031 году. [55]

Планируемый сход с орбиты и дезинтеграция

Первоначально НАСА планировало спустить космический аппарат в атмосферу Юпитера 30 июля 2021 года, но с тех пор продлило миссию до сентября 2025 года. [56] [53] Управляемый спуск с орбиты предназначен для устранения космического мусора и рисков загрязнения в соответствии с рекомендациями НАСА. Руководство по планетарной защите . [52] [51] [57]

Команда

Скотт Болтон из Юго-западного исследовательского института в Сан-Антонио , штат Техас, является главным исследователем и отвечает за все аспекты миссии. Лаборатория реактивного движения в Калифорнии , руководит миссией и Lockheed Martin Corporation отвечает за разработку космических аппаратов и строительство. Миссия выполняется при участии нескольких институциональных партнеров. Соисследователи включают Тоби Оуэна из Гавайского университета , Эндрю Ингерсолла из Калифорнийского технологического института , Фрэнсис Багенал из Университета Колорадо в Боулдере и Кэнди Хансен из Института планетологии . Джек Коннерни из Центра космических полетов Годдарда был руководителем по приборам. [58] [59]

Стоимость

Первоначально стоимость запуска Juno в июне 2009 года составляла около 700 миллионов долларов США (2003 финансовый год). Бюджетные ограничения НАСА привели к отсрочке до августа 2011 года и запуску на борту ракеты Atlas V в конфигурации 551 . По состоянию на 2019 годПредполагалось, что стоимость миссии до 2022 года составит 1,46 миллиарда долларов США на операции и анализ данных [60].

Научные цели

Изображение Юпитера было получено с помощью прибора VISIR на VLT . Эти наблюдения послужат основой для работы, которую предстоит проделать Juno . [61]

В Juno свита космического аппарата научных приборов будет: [62]

  • Определите отношение кислорода к водороду , эффективно измеряя содержание воды на Юпитере, что поможет различить преобладающие теории, связывающие образование Юпитера с Солнечной системой.
  • Получите более точную оценку массы ядра Юпитера, которая также поможет различить преобладающие теории, связывающие образование Юпитера с Солнечной системой.
  • Точно нанесите на карту гравитационное поле Юпитера, чтобы оценить распределение массы внутри Юпитера, включая свойства его структуры и динамики.
  • Точно нанесите на карту магнитное поле Юпитера, чтобы оценить происхождение и структуру поля, а также то, насколько глубоко в Юпитере создается магнитное поле. Этот эксперимент также поможет ученым понять фундаментальную физику теории динамо .
  • Нанесите на карту изменение состава атмосферы, температуры, структуры, непрозрачности и динамики облаков до давлений, намного превышающих 100 бар (10 МПа; 1500 фунтов на кв. Дюйм) на всех широтах.
  • Охарактеризуйте и исследовать трехмерную структуру полярной Юпитера магнитосферы и полярными сияниями . [62]
  • Измерьте орбитальное торможение системы отсчета , известное также как прецессия Лензе – Тирринга, вызванное угловым моментом Юпитера, [63] [64] и, возможно, новый тест эффектов общей теории относительности, связанных с вращением Юпитера. [65]

В Juno научных целей миссии будут достигнуты с полезной нагрузкой девяти инструментов на борту космического аппарата: [66] [67] [68] [69] [70]

СВЧ радиометр (МВР)

MWR(juno).jpg

Микроволновый радиометр включает в себя шесть антенн , установленных на двух сторонах корпуса зонда. Они будут выполнять измерения электромагнитных волн на частотах в микроволновом диапазоне: 600 МГц , 1,2, 2,4, 4,8, 9,6 и 22 ГГц, единственные микроволновые частоты, которые могут проходить через толстую атмосферу Юпитера. Радиометр будет измерять содержание воды и аммиака в глубоких слоях атмосферы при давлении до 200 бар (20 МПа; 2900 фунтов на кв. Дюйм) или на глубине 500–600 км (310–370 миль). Комбинация различных длин волн и угла излучения должна позволить получить профиль температуры на различных уровнях атмосферы. Собранные данные определят глубину атмосферной циркуляции. [71] [72] MWR предназначен для работы на орбите 11 Юпитера. [73]
(Главный исследователь: Майк Янссен, Лаборатория реактивного движения )

Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM)

JIRAM(juno).jpg

Картограф-спектрометр JIRAM, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне (от 2 до 5 мкм), проводит исследования в верхних слоях атмосферы на глубине от 50 до 70 км (31 и 43 мили), где давление достигает 5-7 бар. (От 500 до 700 кПа). JIRAM предоставит изображения полярных сияний на длине волны 3,4 мкм в регионах с большим количеством ионов H 3 + . Измеряя тепло, излучаемое атмосферой Юпитера, JIRAM может определить, как облака с водой движутся под поверхностью. Он также может обнаруживать метан , водяной пар , аммиак и фосфин . Не требовалось, чтобы это устройство отвечало требованиям радиационной стойкости. [74] [75] [76] Предполагается, что инструмент JIRAM будет работать на восьмой орбите Юпитера. [73]
(Главный исследователь: Альберто Адриани, Итальянский национальный институт астрофизики )

Магнитометр (MAG)

MAG(Juno).png

Исследование магнитного поля преследует три цели: составление карты магнитного поля, определение динамики внутренней части Юпитера и определение трехмерной структуры полярной магнитосферы. Эксперимент с магнитометром состоит из магнитометра с магнитным затвором ( FGM ), который будет измерять силу и направление силовых линий магнитного поля, и усовершенствованного звездного компаса ( ASC ), который будет контролировать ориентацию датчиков магнитометра.
(Главный исследователь: Джек Коннерни, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА )

Наука о гравитации (GS)

GS(Juno).png

Цель измерения силы тяжести с помощью радиоволн - составить карту распределения массы внутри Юпитера. Неравномерное распределение массы на Юпитере вызывает небольшие изменения силы тяжести по всей орбите, за которой следует зонд, когда он приближается к поверхности планеты. Эти изменения силы тяжести вызывают небольшие изменения скорости зонда. Цель радио науки обнаружить эффект Доплер на радиопередачи , эмитированных Juno к Земле в Ка-диапазоне и X-диапазоне , которые являются частотными диапазонами , которые могут проводить исследования с меньшим количеством сбоев , связанных с солнечным ветром или Jupiter «s ионосферой . [77] [78] [67]
(Главный исследователь: Джон Андерсон, Лаборатория реактивного движения ; Главный исследователь (переводчик Ka-диапазона Juno): Лучано Иесс, Римский университет Ла Сапиенца )

Эксперимент по распределению полярных сияний Юпитера (JADE)

JADE(juno).jpg

Детектор энергичных частиц JADE будет измерять угловое распределение, энергию и вектор скорости ионов и электронов с низкой энергией (ионы от 13 эВ до 20 кэВ, электроны от 200 эВ до 40 кэВ), присутствующие в полярных сияниях Юпитера. В JADE, как и в JEDI, электронные анализаторы установлены с трех сторон верхней пластины, что позволяет измерять частоту в три раза выше. [67] [79]
(Главный исследователь: Дэвид МакКомас , Юго-западный исследовательский институт )

Детектор энергетических частиц Jovian (JEDI)

JEDI(juno).jpg

Детектор энергичных частиц JEDI будет измерять угловое распределение и вектор скорости ионов и электронов с высокой энергией (ионы от 20 кэВ до 1 МэВ, электроны от 40 до 500 кэВ), присутствующих в полярной магнитосфере Юпитера. У JEDI есть три идентичных датчика, предназначенных для исследования определенных ионов водорода , гелия , кислорода и серы . [67] [80]
(Главный исследователь: Барри Маук, Лаборатория прикладной физики )

Датчик радио и плазменных волн (волны)

Wave(juno).jpg

Этот инструмент определит области авроральных токов, которые определяют радиоизлучение Юпитера и ускорение авроральных частиц, путем измерения радиоспектров и спектров плазмы в авроральной области.
(Главный исследователь: Уильям Курт, Университет Айовы )

Ультрафиолетовый спектрограф (UVS)

UVS(juno).jpg

UVS будет записывать длину волны, положение и время прибытия обнаруженных ультрафиолетовых фотонов в то время, когда щель спектрографа просматривает Юпитер во время каждого поворота космического корабля. Используя микроканальный пластинчатый детектор 1024 × 256, он будет обеспечивать спектральные изображения ультрафиолетового аврорального излучения в полярной магнитосфере.
(Главный исследователь: Дж. Рэндалл Гладстон, Юго-Западный исследовательский институт )

JunoCam (JCM)

JunoCam(juno).jpg

Камера / телескоп видимого света, включенная в полезную нагрузку для облегчения обучения и работы с общественностью ; позже переориентирован на изучение динамики облаков Юпитера, особенно на полюсах. [81] Ожидалось, что он будет работать только на восьми орбитах Юпитера, закончившихся в сентябре 2017 года [82] из-за разрушающего излучения и магнитного поля планеты, [73] но по состоянию на сентябрь 2020 года (29 витков) JunoCam продолжает работать. [83]
(Главный исследователь: Майкл К. Малин , Malin Space Science Systems )

Места расположения Juno «S научных инструментов
Интерактивная 3D модель Юноны

Солнечные панели

Освещение испытания на одном из Juno «s солнечных панелей

Juno - это первая миссия к Юпитеру, в которой вместо радиоизотопных термоэлектрических генераторов (RTG) используются солнечные батареи, используемые в Pioneer 10 , Pioneer 11 , программе Voyager , Ulysses , Cassini-Huygens , New Horizons и орбитальном аппарате Galileo . Это также самое дальнее путешествие на солнечной энергии в истории освоения космоса. [84] Оказавшись на орбите вокруг Юпитера, Юнона получает только 4% от количества солнечного света, чем было бы на Земле , но глобальная нехватка плутония-238 , [85] [86] [87] [88], а также успехи, достигнутые в Технология солнечных батарей в течение последних нескольких десятилетий делает экономически более предпочтительным использование солнечных панелей практического размера для обеспечения питания на расстоянии 5 а.е. от Солнца .

В космическом корабле Juno используются три солнечные панели, симметрично расположенные вокруг космического корабля. Вскоре после того, как он очистил атмосферу Земли, панели были развернуты. Каждая из двух панелей имеет четыре шарнирных сегмента, а третья панель - три сегмента и магнитометр . Каждая панель имеет длину 2,7 на 8,9 м (8 футов 10 дюймов на 29 футов 2 дюйма) [89], что является самым большим показателем среди всех зондов дальнего космоса НАСА. [90]

Общая масса трех панелей составляет почти 340 кг (750 фунтов). [91] Если бы панели были оптимизированы для работы на Земле, они бы производили от 12 до 14 киловатт энергии. Когда Юнона прибыла на Юпитер, было произведено всего около 486 ватт, которые , по прогнозам, снизятся до 420 ватт, поскольку радиация разрушает клетки. [92] Солнечные панели будут оставаться в солнечном свете непрерывно от запуска до конца миссии, за исключением коротких периодов во время работы главного двигателя и затмений Юпитером. Центральный блок распределения энергии и привода контролирует мощность, вырабатываемую солнечными панелями, и распределяет ее по приборам, нагревателям и экспериментальным датчикам, а также по батареям, которые заряжаются при наличии избыточной мощности. Две литий-ионные батареи емкостью 55 Ач , которые способны выдерживать радиационную среду Юпитера, обеспечивают питание, когда Juno проходит через затмение. [93]

Телекоммуникации

Установка антенны Juno с высоким коэффициентом усиления

Juno использует внутриполосную сигнализацию («тональные сигналы») для нескольких критических операций, а также для отчетов о состоянии в режиме круиза [94], но предполагается, что это будет использоваться нечасто. Связь осуществляется через антенны 34 м (112 футов) и 70 м (230 футов) сети NASA Deep Space Network (DSN) с использованием прямого канала X-диапазона . [93] Управление и обработка данных космического корабля Juno включает полетный компьютер, способный обеспечить пропускную способность инструмента около 50 Мбит / с. Подсистемы гравиметрии используют доплеровское слежение и автоматическое определение диапазона X-диапазона и K a- диапазона.

Из-за телекоммуникационных ограничений Juno сможет возвращать только около 40 мегабайт данных JunoCam в течение каждого 11-дневного орбитального периода, ограничивая количество изображений, которые захватываются и передаются во время каждой орбиты, где-то между 10 и 100 в зависимости от уровня сжатия. используемый. [95] [ необходимо обновить ] Общий объем данных, передаваемых по нисходящей линии связи на каждой орбите, значительно выше и используется для научных инструментов миссии; JunoCam предназначен для информирования общественности и поэтому вторичен по отношению к научным данным. Это сравнимо с предыдущей миссией Галилео на орбите Юпитера, в ходе которой были получены тысячи изображений [96], несмотря на его низкую скорость передачи данных 1000 бит / с (при максимальном уровне сжатия) из-за отказа антенны с высоким коэффициентом усиления .

Система связи также используется в рамках эксперимента по гравитации .

Движение

Juno использует главный двигатель LEROS 1b с гиперголическим ракетным топливом , производимый компанией Moog Inc в Весткотте, Бакингемшир , Англия . [97] Он использует гидразин и четырехокись азота для движения и обеспечивает тягу в 645 ньютонов . Колпак двигателя заключен в противоосколочный щит, прикрепленный к корпусу космического корабля, и используется при серьезных ожогах. Для управления ориентацией транспортного средства ( ориентации ) и выполнения маневров коррекции траектории Juno использует систему управления реакцией на одно топливо (RCS), состоящую из двенадцати малых подруливающих устройств, установленных на четырех модулях двигателей. [93]

Мемориальная доска Галилео Галилея

Юнона несет мемориальную доску Юпитеру, посвященную Галилео Галилею . Табличка была предоставлена Итальянским космическим агентством (ASI) и имеет размеры 7,1 на 5,1 см (2,8 на 2,0 дюйма). Он изготовлен из летного алюминия и весит 6 г (0,21 унции). [98] На мемориальной доске изображен портрет Галилея и текст, написанный рукой Галилея, написанный в январе 1610 года, во время наблюдений за тем, что позже станет известно как галилеевы луны . [98] Текст переводится как:

11-го числа она находилась в таком образовании - и ближайшая к Юпитеру звезда была вдвое меньше другой и очень близка к другой, так что в предыдущие ночи все три наблюдаемые звезды выглядели одинакового размера и среди них были одинаково далеки. ; так что очевидно, что вокруг Юпитера есть три движущиеся звезды, невидимые до сих пор для всех.

Космический корабль также несет три минифигурки Lego, представляющие Галилео Галилея, римского бога Юпитера , и его сестру и жену, богиню Юнону . В римской мифологии Юпитер обернул вокруг себя пелену облаков, чтобы скрыть свое зло. Юнона смогла заглянуть сквозь облака и раскрыть истинную природу Юпитера. Минифигурка Юноны держит увеличительное стекло в знак поиска истины, а Юпитер держит разряд молнии. Третий член команды Lego, Галилео Галилей, берет с собой телескоп в путешествие. [99] Фигурки были произведены в сотрудничестве между НАСА и Lego в рамках информационно-просветительской программы, призванной пробудить интерес детей к науке, технологиям, инженерии и математике (STEM). [100] Хотя большинство игрушек Lego сделаны из пластика, Lego специально изготовила эти минифигурки из алюминия, чтобы выдержать экстремальные условия космического полета. [101]

Среди первых результатов Юнона собрала информацию о молнии Юпитера, которая пересмотрела более ранние теории. [102]

Дата ( UTC )Мероприятие
5 августа 2011, 16:25:00 Запущен
5 августа 2012, 06:57:00 Коррекция траектории [103]
3 сентября 2012, 06:30:00
9 октября 2013, 19:21:00 Облет Земли для увеличения скорости (от 126 000 до 150 000 км / ч (от 78 000 до 93 000 миль / ч)) [104] - Галерея
5 июля 2016, 03:53:00 Прибытие на Юпитер и выход на полярную орбиту (1-я орбита). [4] [5]
27 августа 2016, 12:50:44 Perijove 1 [105] - Галерея
19 октября 2016, 18:10:53 Период 2: Маневр по сокращению планового периода, но
система поддержания давления топлива в главном двигателе не работает должным образом. [106]
11 декабря 2016, 17:03:40 Perijove 3 [107] [108]
2 февраля 2017, 12:57:09 Perijove 4 [108] [109]
27 марта 2017, 08:51:51 Perijove 5 [48]
19 мая 2017, 06:00:47 Perijove 6 [49]
11 июля 2017, 01:54:42 Perijove 7: Облет Большого Красного Пятна [110] [111]
1 сентября 2017, 21:48:50 Perijove 8 [112]
24 октября 2017, 17:42:31 Perijove 9 [113]
16 декабря 2017, 17:56:59 Perijove 10 [114] [115]
7 февраля 2018, 13:51:29 Perijove 11
1 апреля 2018, 09:45:42 Perijove 12
24 мая 2018, 05:39:50 Perijove 13
16 июля 2018, 05:17:22 Perijove 14
7 сентября 2018, 01:11:40 Perijove 15
29 октября 2018, 21:07:49 Perijove 16
21 декабря 2018, 17:01:52 Perijove 17 [116]
12 февраля 2019, 17:36:13 Perijove 18
6 апреля 2019, 13:30:13 Perijove 19
29 мая 2019 Perijove 20
21 июля 2019 г. Perijove 21 [117]
12 сентября 2019 г. Perijove 22
3 ноября 2019 г. Perijove 23
26 декабря 2019 г. Perijove 24
17 февраля 2020 г. Perijove 25
10 апреля 2020 г. Perijove 26
2 июнь 2020 Perijove 27
25 июля 2020 г. Perijove 28
16 сентября 2020 г. Perijove 29
8 ноября 2020 г. Perijove 30
30 декабря 2020 г. Perijove 31
21 февраля 2021 г. Perijove 32
15 апреля 2021 г. Perijove 33
7 июня 2021 г. Перизов 34: Облет Ганимеда. Орбитальный период сократился с 53 до 43 дней. [118]
20 июля 2021 г. Perijove 35: Конец продления первой миссии. [118]
Первоначально запланировано на 30 июля 2021 года до утверждения второго продления миссии. [119]
29 сентября 2022 г. Perijove 45: Облет Европы. Орбитальный период сократился с 43 до 38 дней. [118]
30 декабря 2023 г. Перижове 57: Облет Ио. [118]
3 февраля 2024 г. Perijove 58: Облет Ио. Орбитальный период сокращен до 33 суток. [118]
Сентябрь 2025 г. Perijove 76: Конец второго продления миссии. [118]