Европейское космическое агентство (ESA) готовит к запуску беспилотный космический зонд JUICE, который отправится к Юпитеру и исследует его спутники. Старт запланирован на 13 апреля в 14:15 по польскому времени с космодрома во Французской Гвиане. Это будет главная космическая миссия ЕКА в этом году. Польша имеет значительную долю в проекте.
Цель миссии JUICE — изучение Юпитера и нескольких его крупных спутников — Ганимеда, Каллисто и Европы. ЕКА определяет пять научных загадок, которые оно попытается решить. Их можно резюмировать в следующих предложениях: Почему луна Ганимед так уникальна? Как выглядят луны с океанами? Как сложное окружение Юпитера сформировало его спутники и как луны повлияли на это окружение? Что такое типичный газовый гигант, как он образовался и как работает? Есть ли или была ли жизнь в системе Юпитера?
Europa, Ganimedes i Kallisto
В более широкой перспективе миссия укладывается в две ключевые темы программы Cosmic Vision 2015-2025: каковы условия формирования планет и зарождения жизни и как работает Солнечная система.
У Юпитера много спутников (известно уже около 100), но среди них выделяются четыре, о существовании которых человечеству известно более 400 лет, то есть с того времени, когда Галилей навел телескоп на небо. По этой причине их называют галилеевыми спутниками. Три из них, Европа, Ганимед и Каллисто, будут тщательно изучены в рамках миссии JUICE. Это так называемые ледяные луны, и предполагается, что у них могут быть океаны жидкой воды под слоями льда.
Первоочередной задачей станет изучение Ганимеда, крупнейшего спутника Солнечной системы. Ганимед имеет радиус почти 5300 км и больше, чем планета Меркурий. Это единственная луна в нашей планетной системе, у которой есть собственное магнитное поле. ЕКА запланировало 12 пролетов JUICE над Ганимедом. Зонд подойдет на расстояние 400 км от поверхности. Затем он выйдет на орбиту вокруг этой луны на высоте, приближающейся к 500 км от поверхности. Он будет изучать магнитное поле, океан, скрытый под поверхностью, замысловатые недра Луны, лед, оболочку, взаимодействие с Юпитером, прошлую и настоящую активность, обитаемость.
Следующая цель — луна Каллисто, старейшая в Солнечной системе, с покрытой кратерами поверхностью, неактивная, остаток ранней системы Юпитера. У Каллисто также может быть подземный соленый океан. Запланирован 21 пролет возле Каллисто, а самый близкий к поверхности зонд будет находиться на высоте 200 км. Основная цель здесь — изучить среду ранней системы Юпитера.
Третий спутник для исследования — Европа, поверхность которой молода и активна. Планировалось два полета, с максимальным сближением на высоте 400 км. Среди целей здесь поиск биосигнатур и участков с водой, изучение геологии, поверхности, недр, деятельности и окружающей среды. В случае с Европой могут быть гейзеры, извергающие пар в космос.
Юпитер и его окрестности
Зонд также изучит сам Юпитер и его окрестности. Здесь определено довольно много целей, в том числе изучение атмосферы, магнитной среды, вулканического спутника Ио, пыльных колец и спутников меньшего размера. Например, ученые захотят узнать, как со временем меняются температура, ветер и химический состав верхних слоев атмосферы Юпитера, почему Большое Красное Пятно сжимается или каково влияние астероидов и комет на атмосферу планеты.
Исследователи также изучат полярные сияния Юпитера или ускорение частиц в магнитном поле, чтобы изучить основные законы физики. Другой интересный вопрос заключается в том, почему существует устойчивая связь между орбитами Ганимеда, Европы и Ио (орбитальный резонанс 1:2:4 в периодах обращения вокруг планеты) и из чего состоит поверхность Ио. Исследователи также попытаются определить, сколько лет кольцам Юпитера и постоянно ли они обновляются, из чего они сделаны и происходит ли этот материал с меньших спутников. Это лишь некоторые из вопросов, на которые попытаются ответить ученые из проекта JUICE.
Достичь Юпитера будет непросто. После запуска с Земли зонд снова пролетит мимо нашей планеты и Луны в августе 2024 года. В августе 2025 года будет пролет Венеры, в августе 2026 года еще один пролет Земли и еще один в 2029 году. Все это, чтобы получить от планет т.н. гравитационная помощь, позволяющая добраться до Юпитера с наименьшими затратами. Достижение газового гиганта ожидается в июле 2031 года, т.е. через 8 лет. Всего с июля 2031 года по ноябрь 2034 года будет совершено 35 облетов ледяных спутников Юпитера, а в декабре 2024 года космический корабль должен выйти на орбиту вокруг Ганимеда.
Старт миссии
Старт миссии JUICE запланирован на 13 апреля в 14:15. Прямая трансляция мероприятия будет доступна, например. на сайте ЕКА . Зонд будет запущен на ракете-носителе Ariane 5 с Европейского космодрома во Французской Гвиане. Это будет последний зонд ЕКА, запущенный в космос с помощью Ariane 5. Следующие будут запущены с использованием новых ракет Ariane 6.
Через 26 минут после запуска с Земли космический зонд отделится от ракеты, а через 32 минуты после запуска зондом будет управлять ЕКА. Через 99 минут будут развернуты солнечные панели, а между 16 часами и 17 днями после выхода с Земли развернутся антенны и стрела магнитометра.
СОНДА СОК
JUICE — зонд большого размера. Он имеет на борту 10 научных приборов (девять под руководством Европы и один под управлением НАСА), а также один эксперимент под названием PRIDE для точных измерений с помощью наземных радиотелескопов и один радиационный монитор (RADEM).
Инструменты включают систему оптических камер (JANUS), спектрометр видимого и инфракрасного диапазона (MAJIS), ультрафиолетовый спектрограф (UVS), субмиллиметровый волновой прибор (SWI), радиолокационный маяк (RIME), лазерный высотомер (GALA), радиоэксперимент (3GM), магнитометр. (J-MAG), пакет для изучения окружения частиц (PEP), прибор для исследования радиоволн и плазмы (RPWI).
JUICE станет первым космическим кораблем в истории, который выйдет на орбиту вокруг спутника, отличного от Земли. Он также будет первым, кто получит земно-лунную гравитацию. И он будет первым, кто изменит свою орбиту с обращения вокруг другой планеты на обращение вокруг луны этой планеты.
На данный момент девять космических аппаратов исследовали Юпитер. Сначала мимо него пролетели аппараты «Пионер-10» (в 1973 г.), «Пионер-11» (в 1974 г.), «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (в 1979 г.), «Улисс» (в 1992 г.). Затем планету облетел зонд Галилео (1995-2003 гг.), в 2000 г. - зонд "Кассини-Гюйгенс" (на пути к Сатурну) и в 2007 г. - зонд "Новые горизонты" (на пути к Плутону). Космический аппарат Juno находится на орбите планеты с 2016 года. Зонд JUICE должен проводить исследования в 2031–2035 годах, а Europa Clipper — в период с 2030 по 2035 год. Все эти зонды являются миссиями США, за исключением европейского JUICE и совместных американо-европейских Ulysses и Cassini-Huygens.
В проекте под руководством ESA участвуют 18 учреждений, 23 страны, 83 компании, подписано 116 промышленных контрактов, в работе приняли участие более 2000 человек, а стоимость миссии составляет примерно 1,6 млрд евро.