Имена | Новые рубежи 2 |
---|---|
Тип миссии | Орбитальный аппарат Юпитера |
Оператор | НАСА / Лаборатория реактивного движения |
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПАР | 2011-040А |
Номер SATCAT | 37773 |
Веб-сайт |
|
Продолжительность миссии | План: 7 лет Прошло: 13 лет, 2 месяца, 15 дней Круиз: 4 года, 10 месяцев, 29 дней Научная фаза: 3 года, 2 месяца и 21 день (в процессе; продлено до сентября 2025 г.) |
Свойства космического корабля | |
Производитель | Локхид Мартин Спейс |
Стартовая масса | 3625 кг (7992 фунта) [1] |
Сухая масса | 1593 кг (3512 фунтов) [2] |
Размеры | 20,1 × 4,6 м (66 × 15 футов) [2] |
Власть | 14 кВт на Земле [2] , 435 Вт на Юпитере [1] 2 × 55- ампер-час литий-ионных аккумулятора [2] |
Начало миссии | |
Дата запуска | 5 августа 2011 г., 16:25:00 UTC |
Ракета | Атлас V 551 (AV-029) |
Стартовая площадка | Мыс Канаверал , SLC-41 |
Подрядчик | Объединенный альянс запуска |
Пролет Земли | |
Ближайший подход | 9 октября 2013 г. |
Расстояние | 559 км (347 миль) |
Орбитальный аппарат Юпитера | |
Орбитальная вставка | 5 июля 2016 г., [3] 8 лет, 3 месяца, 16 дней назад |
Орбиты | 76 (планируется) [4] [5] |
Параметры орбиты | |
Перийовий высота | 4200 км (2600 миль) высота 75 600 км (47 000 миль) радиус |
высота Апойове | 8,1 × 10 6 км (5,0 × 10 6 миль) |
Наклон | 90° (полярная орбита) |
Патч миссии «Джуно» |
Juno — космический зонд НАСА, вращающийся вокруг планеты Юпитер . Он был построен компанией Lockheed Martin и эксплуатируется Лабораторией реактивного движения НАСА . Космический аппарат был запущен с военно-воздушной базы на мысе Канаверал 5 августа 2011 года по всемирному координированному времени в рамках программы New Frontiers . [6] Juno вышла на полярную орбиту Юпитера 5 июля 2016 года по всемирному координированному времени [4] [7] , чтобы начать научное исследование планеты. [8] После завершения своей миссии Juno изначально планировалось намеренно свести с орбиты в атмосферу Юпитера [8] , но с тех пор было одобрено продолжение нахождения на орбите до тех пор, пока связь с космическим аппаратом не будет потеряна.
Миссия Juno заключается в измерении состава Юпитера, гравитационного поля , магнитного поля и полярной магнитосферы . Он также будет искать подсказки о том, как образовалась планета, включая наличие у нее каменистого ядра, количество воды, присутствующей в глубокой атмосфере, распределение массы и ее глубокие ветры, которые могут достигать скорости до 620 км/ч (390 миль/ч). [9]
Juno — второй космический аппарат, вышедший на орбиту Юпитера после атомного орбитального аппарата Galileo , который находился на орбите с 1995 по 2003 год. [8] В отличие от всех предыдущих космических аппаратов, отправленных к внешним планетам, [8] Juno питается от солнечных панелей , обычно используемых спутниками, вращающимися вокруг Земли и работающими во внутренней Солнечной системе , тогда как радиоизотопные термоэлектрические генераторы обычно используются для миссий во внешнюю Солнечную систему и за ее пределы. Однако для Juno три самых больших крыла солнечных панелей, когда-либо развернутых на планетарном зонде (во время запуска), играют неотъемлемую роль в стабилизации космического аппарата, а также в выработке энергии. [10]
Имя Юнона происходит из греческой и римской мифологии . Бог Юпитер окружил себя завесой облаков, чтобы скрыть свои проделки, а его жена, богиня Юнона , смогла заглянуть сквозь облака и раскрыть истинную природу Юпитера.
— НАСА [11]
Компиляция NASA названий миссий и аббревиатур, ссылающихся на миссию под бэкронимом Jupiter Near-polar Orbiter . [12] Однако сам проект последовательно описывал его как имя с мифологическими ассоциациями [13] , а не как аббревиатуру. Текущее название космического корабля отсылает к римской богине Юноне . [11] Juno иногда называют New Frontiers 2 как вторую миссию в программе New Frontiers, [14] [15] но ее не следует путать с New Horizons 2 , предложенной, но не выбранной миссией New Frontiers.
Juno был выбран 9 июня 2005 года в качестве следующей миссии New Frontiers после New Horizons . [16] Желание исследовать Юпитер было сильным в годы, предшествовавшие этому, но не было одобрено ни одной миссии. [17] [18] Программа Discovery обошла стороной несколько похожее, но более ограниченное предложение о внутренней структуре и внутренней динамической эволюции Юпитера (INSIDE Jupiter), [18] и проект Europa Orbiter на рубеже веков был отменен в 2002 году. [17] Флагманская миссия Europa Jupiter System находилась в разработке в начале 2000-х годов, но проблемы с финансированием привели к ее преобразованию в Jupiter Icy Moons Explorer ЕКА . [19]
Juno завершил пятилетний круиз к Юпитеру, прибыв туда 5 июля 2016 года. [7] Космический корабль преодолел в общей сложности расстояние примерно 2,8 × 10 9 км (19 а.е.; 1,7 × 10 9 миль), чтобы достичь Юпитера. [20] Космический корабль был спроектирован так, чтобы совершить 37 оборотов вокруг Юпитера в течение своей миссии. Первоначально планировалось, что это займет 20 месяцев. [4] [5]^^
Траектория Juno использовала гравитационное ускорение с Земли, достигнутое при пролете Земли в октябре 2013 года, через два года после его запуска 5 августа 2011 года. [21] Космический корабль выполнил запуск на орбиту, чтобы замедлить его достаточно для захвата. Ожидалось, что он сделает три 53-дневных витка, прежде чем выполнить еще один запуск 11 декабря 2016 года, который выведет его на 14-дневную полярную орбиту, называемую научной орбитой. Из-за предполагаемой проблемы в главном двигателе Juno запуск, запланированный на 11 декабря 2016 года, был отменен, и Juno оставался на своей 53-дневной орбите до первого столкновения с Ганимедом в рамках своей расширенной миссии. [22] Эта расширенная миссия началась с пролета Ганимеда 7 июня 2021 года. [23] [24] Последующие пролеты Европы, а затем Ио еще больше сократят орбитальный период до 33 дней к февралю 2024 года. [25]
Во время научной миссии инфракрасные и микроволновые приборы будут измерять тепловое излучение, исходящее из глубин атмосферы Юпитера . Эти наблюдения дополнят предыдущие исследования его состава, оценив обилие и распределение воды и, следовательно, кислорода. Эти данные дадут представление о происхождении Юпитера. Juno также исследует конвекцию , которая управляет естественными моделями циркуляции в атмосфере Юпитера. Другие приборы на борту Juno будут собирать данные о его гравитационном поле и полярной магнитосфере . Миссия Juno должна была завершиться в феврале 2018 года после завершения 37 оборотов вокруг Юпитера, но теперь она была заказана до 2025 года для выполнения еще 42 дополнительных оборотов вокруг Юпитера, а также близких пролетов Ганимеда, Европы и Ио. [26] Затем зонд должен был быть сведен с орбиты и сожжен во внешней атмосфере Юпитера [4] [5], чтобы избежать любой возможности воздействия и биологического загрязнения одного из его спутников. [27]
Juno был запущен на вершине Atlas V ( конфигурация 551 ) на станции ВВС Кейп-Канаверал (CCAFS), Флорида , 5 августа 2011 года, 16:25:00 UTC. Atlas V (AV-029) использовал основной двигатель российского производства РД-180 , работающий на керосине и жидком кислороде . Основной двигатель запустился и прошел проверку, затем, через 3,8 секунды, запустились пять навесных твердотопливных ракетных ускорителей (SRB). После сгорания SRB, примерно через 93 секунды полета, два из отработанных ускорителей отвалились от транспортного средства, а через 1,5 секунды — оставшиеся три. Когда уровень нагрева упал ниже заданных пределов, обтекатель полезной нагрузки , защищавший Juno во время запуска и прохождения через самую плотную часть атмосферы, отделился примерно через 3 минуты 24 секунды полета. Основной двигатель Atlas V отключился через 4 минуты 26 секунд после старта. Шестнадцать секунд спустя загорелась вторая ступень Centaur , которая горела около 6 минут, выведя спутник на начальную парковочную орбиту . [28] Ракета летала по инерции около 30 минут, а затем Centaur был повторно запущен для второго запуска продолжительностью 9 минут, выведя космический корабль на траекторию отхода от Земли на гелиоцентрической орбите . [28]
Перед разделением ступень Centaur использовала бортовые реактивные двигатели для вращения Juno до 1,4 об/мин. Примерно через 54 минуты после запуска космический корабль отделился от Centaur и начал выдвигать свои солнечные панели . [28] После полного развертывания и фиксации солнечных панелей батареи Juno начали перезаряжаться. Развертывание солнечных панелей снизило скорость вращения Juno на две трети. Зонд вращается, чтобы обеспечить устойчивость во время полета и чтобы все приборы на зонде могли наблюдать за Юпитером. [27] [29]
Путешествие к Юпитеру заняло пять лет и включало два орбитальных маневра в августе и сентябре 2012 года и пролет мимо Земли 9 октября 2013 года. [30] [31] Когда Juno достигла системы Юпитера , она преодолела расстояние примерно в 19 астрономических единиц (2,8 миллиарда километров). [32]
После путешествия в течение года по эллиптической гелиоцентрической орбите, Juno дважды запускала свой двигатель в 2012 году вблизи афелия (за орбитой Марса ), чтобы изменить свою орбиту и вернуться, чтобы пройти мимо Земли на расстоянии 559 километров в октябре 2013 года. [30] Он использовал гравитацию Земли, чтобы помочь себе выстрелить в сторону системы Юпитера в маневре, называемом гравитационным маневром . [34] Космический корабль получил ускорение более чем на 3,9 км/с (8700 миль в час), и он был установлен на курс к Юпитеру. [34] [35] [36] Пролет также использовался в качестве репетиции для научной группы Juno , чтобы проверить некоторые приборы и отработать определенные процедуры перед прибытием на Юпитер. [34] [37]
Гравитация Юпитера ускорила приближающийся космический корабль до скорости около 210 000 км/ч (130 000 миль/ч). [38] 5 июля 2016 года между 03:18 и 03:53 UTC по времени, полученному с Земли , включение двигателя, длившееся 2102 секунды, замедлило Juno на 542 м/с (1780 футов/с) [39] и изменило его траекторию с гиперболического пролета на эллиптическую полярную орбиту с периодом около 53,5 дней. [40] Космический корабль успешно вышел на орбиту Юпитера 5 июля 2016 года в 03:53 UTC. [3]
Первоначальная высокоэллиптическая полярная орбита Juno проходит в пределах 4200 км (2600 миль) от планеты и выходит на 8,1 × 10 6 км (5,0 × 10 6 миль), что намного дальше орбиты Каллисто . Планировалось сокращение эксцентриситета , называемое Маневром по сокращению периода, которое позволило бы перевести зонд на гораздо более короткую 14-дневную научную орбиту. [41] Первоначально предполагалось, что Juno совершит 37 оборотов за 20 месяцев до окончания своей миссии. Из-за проблем с гелиевыми клапанами, которые важны во время работы главного двигателя, руководители миссии объявили 17 февраля 2017 года, что Juno останется на своей первоначальной 53-дневной орбите, поскольку вероятность отказа двигателя, из-за которой космический аппарат окажется на плохой орбите, была слишком высока. [22] Juno завершила только 12 научных орбит до окончания запланированного плана миссии, который закончился в июле 2018 года. [42] В июне 2018 года НАСА продлило миссию до июля 2021 года, как описано ниже.^^
Орбиты были тщательно спланированы, чтобы свести к минимуму контакт с плотными радиационными поясами Юпитера , которые могут повредить электронику и солнечные панели космических аппаратов, используя зазор в радиационной оболочке вблизи планеты, проходя через область минимального излучения. [8] [43] « Радиационный сейф Juno » со стенками из титана толщиной 1 сантиметр (в три раза толще, чем у корпуса космического аппарата Galileo ) также помогает защищать электронику Juno , уменьшая поступающее излучение в 800 раз. [44] Несмотря на интенсивное излучение, ожидается, что JunoCam и Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) выдержат не менее восьми орбит, в то время как микроволновый радиометр (MWR) должен выдержать не менее одиннадцати орбит. [45] Хотя поток электронов вблизи Юпитера примерно в десять раз выше, чем вокруг спутника Юпитера Европы, [46] Juno все равно получит меньшую общую дозу радиации на своей полярной орбите (20 мрад до конца миссии) [47] , чем орбитальный аппарат Galileo получил на своей экваториальной орбите. Подсистемы Galileo были повреждены радиацией во время его миссии, включая светодиод в его системе регистрации данных. [48]
Космический аппарат совершил свой первый пролет мимо Юпитера ( перийовий 1) 26 августа 2016 года и сделал первые снимки северного полюса планеты. [49]
14 октября 2016 года, за несколько дней до перийовия 2 и запланированного Манёвра по сокращению периода, телеметрия показала, что некоторые гелиевые клапаны Juno не открывались должным образом. [50] 18 октября 2016 года, примерно за 13 часов до своего второго близкого сближения с Юпитером, Juno перешла в безопасный режим , рабочий режим, который включается, когда его бортовой компьютер сталкивается с непредвиденными условиями. Космический корабль отключил все некритические системы и переориентировался лицом к Солнцу, чтобы собрать как можно больше энергии. В связи с этим во время перийовия 2 не проводились никакие научные операции. [51]
11 декабря 2016 года космический аппарат завершил перихов 3, все приборы, кроме одного, работали и возвращали данные. Один прибор, JIRAM, был выключен в ожидании обновления программного обеспечения полета. [52] Перихов 4 произошел 2 февраля 2017 года, все приборы работали. [22] Перихов 5 произошел 27 марта 2017 года. [53] Перихов 6 произошел 19 мая 2017 года. [53] [54]
Хотя срок действия миссии изначально ограничен воздействием радиации, почти вся эта доза была запланирована на получение во время перийовий. По состоянию на 2017 год [обновлять], 53,4-дневная орбита планировалась поддерживаться до июля 2018 года в течение в общей сложности двенадцати научных перийовий. По окончании этой основной миссии планировалось, что проект пройдет процесс научной проверки Отделом планетарных наук НАСА , чтобы определить, получит ли он финансирование для расширенной миссии. [22]
В июне 2018 года НАСА продлило план операций миссии до июля 2021 года. [55]
В январе 2021 года НАСА продлило операции миссии до сентября 2025 года. [56] На этом этапе Juno начала изучать внутренние луны Юпитера, Ганимед , Европу и Ио. Пролет Ганимеда произошел 7 июня 2021 года в 17:35 UTC , на расстоянии 1038 км (645 миль), что является самым близким расстоянием, которое когда-либо проходил космический аппарат к луне со времен Галилея в 2000 году. [23] [24] [57] Пролет Европы состоялся 29 сентября 2022 года на расстоянии 352 км (219 миль). [58] [59] Juno выполнила два пролета Ио 30 декабря 2023 года и 3 февраля 2024 года, собрав данные наблюдений за вулканической активностью. С апреля 2024 года «Юнона» начнет серию экспериментов, чтобы узнать больше о внутренней форме и структуре Юпитера. [60]
Первоначально НАСА планировало спустить космический корабль с орбиты в атмосферу Юпитера после завершения 32 витков вокруг Юпитера, но с тех пор продлило миссию до сентября 2025 года. [61] [56] Управляемый сход с орбиты предназначен для устранения космического мусора и рисков загрязнения в соответствии с руководящими принципами НАСА по планетарной защите . [62] [63] [64]
Скотт Болтон из Юго-Западного научно-исследовательского института в Сан-Антонио , штат Техас, является главным исследователем и отвечает за все аспекты миссии. Лаборатория реактивного движения в Калифорнии управляет миссией, а корпорация Lockheed Martin отвечает за разработку и строительство космического корабля. 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 планетарных наук . Джек Коннерни из Центра космических полетов имени Годдарда был руководителем по приборам. [65] [66]
Первоначально предполагалось, что стоимость Juno составит около 700 миллионов долларов США (финансовый год 2003) для запуска в июне 2009 года (что эквивалентно 1159 миллионам долларов США в 2023 году). Бюджетные ограничения NASA привели к отсрочке до августа 2011 года и запуску на борту ракеты Atlas V в конфигурации 551. По состоянию на 2019 год [обновлять]предполагалось, что миссия будет стоить 1,46 миллиарда долларов США на операции и анализ данных до 2022 года. [67]
Комплект научных приборов космического корабля «Юнона» будет: [ 69 ]
Научные цели миссии «Юнона» достигаются с помощью девяти приборов на борту космического аппарата: [73] [74] [75] [76] [77]
Микроволновый радиометр состоит из шести 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, единственных микроволновых частотах, которые способны проходить через толстую атмосферу Юпитера. Радиометр будет измерять содержание воды и аммиака в глубоких слоях атмосферы до давления 200 бар (20 МПа; 2900 фунтов на квадратный дюйм) или на глубине 500–600 км (310–370 миль). Сочетание различных длин волн и угла излучения должно позволить получить температурный профиль на различных уровнях атмосферы. Собранные данные определят, насколько глубока циркуляция атмосферы. [78] [79] MWR предназначен для работы через орбиту 11 Юпитера. [80]
(Главный исследователь: Майк Янссен, Лаборатория реактивного движения )
Спектрометр-картограф JIRAM, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне (от 2 до 5 мкм), проводит исследования в верхних слоях атмосферы на глубине от 50 до 70 км (от 31 до 43 миль), где давление достигает от 5 до 7 бар (от 500 до 700 кПа). JIRAM предоставит изображения полярного сияния на длине волны 3,4 мкм в регионах с обильными ионами H 3+ . Измеряя тепло, излучаемое атмосферой Юпитера, JIRAM может определить, как облака с водой текут под поверхностью. Он также может обнаруживать метан , водяной пар , аммиак и фосфин . Не требовалось, чтобы это устройство соответствовало требованиям радиационной стойкости. [81] [82] [83] Ожидается, что прибор JIRAM будет работать на восьмой орбите Юпитера. [80]
(Главный исследователь: Альберто Адриани, Итальянский национальный институт астрофизики )
Зеркало компенсации спина JIRAM застряло с момента PJ44, но прибор работает. [84]
Исследование магнитного поля преследует три цели: картирование магнитного поля, определение динамики внутренней части Юпитера и определение трехмерной структуры полярной магнитосферы. Эксперимент с магнитометром состоит из Flux Gate Magnetometer ( FGM ), который будет наблюдать за силой и направлением линий магнитного поля, и Advanced Stellar Compass ( ASC ), который будет контролировать ориентацию датчиков магнитометра. [75] (Главный исследователь: Джек Коннерни, Центр космических полетов имени Годдарда
, НАСА )
Целью измерения гравитации с помощью радиоволн является создание карты распределения массы внутри Юпитера. Неравномерное распределение массы в Юпитере вызывает небольшие изменения гравитации по всей орбите, за которой следует зонд, когда он приближается к поверхности планеты. Эти изменения гравитации приводят к небольшим изменениям скорости зонда. Целью радионауки является обнаружение эффекта Доплера в радиопередачах, передаваемых Juno в направлении Земли в Ka-диапазоне и X-диапазоне , которые являются частотными диапазонами, которые могут проводить исследование с меньшими помехами, связанными с солнечным ветром или ионосферой Юпитера . [ 85] [86] [74] (Главный исследователь: Джон Андерсон, Лаборатория реактивного движения ; Главный исследователь (переводчик Ka-диапазона Juno): Лучано Иесс, Римский университет Ла Сапиенца )
Детектор энергичных частиц JADE будет измерять угловое распределение, энергию и вектор скорости ионов и электронов при низкой энергии (ионы от 13 эВ до 20 кэВ, электроны от 200 эВ до 40 кэВ), присутствующих в полярном сиянии Юпитера. На JADE, как и JEDI, электронные анализаторы установлены с трех сторон верхней пластины, что позволяет измерять частоту в три раза выше. [74] [87]
(Главный исследователь: Дэвид МакКомас , Юго-Западный исследовательский институт )
Детектор энергичных частиц JEDI будет измерять угловое распределение и вектор скорости ионов и электронов при высокой энергии (ионы от 20 кэВ до 1 МэВ, электроны от 40 до 500 кэВ), присутствующих в полярной магнитосфере Юпитера. JEDI имеет три идентичных датчика, предназначенных для изучения определенных ионов водорода , гелия , кислорода и серы . [74] [88]
(Главный исследователь: Барри Маук, Лаборатория прикладной физики )
Этот инструмент будет определять области авроральных токов, которые определяют радиоизлучение Юпитера и ускорение авроральных частиц путем измерения радио- и плазменных спектров в авроральной области. Он также будет наблюдать за взаимодействием между атмосферой и магнитосферой Юпитера . Инструмент состоит из двух антенн, которые обнаруживают радио- и плазменные волны. [75] (Главный исследователь: Уильям Курт, Университет Айовы )
UVS будет регистрировать длину волны, положение и время прибытия обнаруженных ультрафиолетовых фотонов в то время, когда щель спектрографа просматривает Юпитер во время каждого поворота космического корабля. Инструмент будет предоставлять спектральные изображения УФ-авроральных излучений в полярной магнитосфере. [75]
(Главный исследователь: Г. Рэндалл Гладстоун, Юго-Западный исследовательский институт )
Видимая световая камера/телескоп, включенная в полезную нагрузку для содействия образованию и работе с общественностью ; позже перепрофилированная для изучения динамики облаков Юпитера, особенно тех, что находятся на полюсах. [89] Предполагалось, что она будет работать только в течение восьми орбит Юпитера, заканчивающихся в сентябре 2017 года [90] из-за разрушительного излучения и магнитного поля планеты, [80] но по состоянию на октябрь 2023 года (55 орбит) JunoCam остается работоспособной. [91]
(Главный исследователь: Майкл К. Малин , Malin Space Science Systems )
Juno — первая миссия к Юпитеру, в которой вместо радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ), используемых Pioneer 10 , Pioneer 11 , программой Voyager , Ulysses , Cassini–Huygens , New Horizons и орбитальным аппаратом Galileo , использовались солнечные батареи . [92] Это также самое дальнее путешествие на солнечной энергии в истории освоения космоса. [93] Оказавшись на орбите вокруг Юпитера, Juno получает всего 4% от того количества солнечного света, которое она получала бы на Земле , но глобальный дефицит плутония-238 в то время, [94] [95] [96] [97] , а также достижения в области технологии солнечных элементов за последние несколько десятилетий делают экономически предпочтительным использование солнечных батарей практичного размера для обеспечения электроэнергией на расстоянии 5 а.е. от Солнца . [98]
Космический корабль Juno использует три солнечные панели, симметрично расположенные вокруг космического корабля. Вскоре после того, как он покинул атмосферу Земли, панели были развернуты. Две из панелей имеют четыре шарнирных сегмента каждая, а третья панель имеет три сегмента и магнитометр . Каждая панель имеет размеры 2,7 на 8,9 м (8 футов 10 дюймов на 29 футов 2 дюйма) [99], обеспечивая 50 квадратных метров (540 квадратных футов) активных ячеек [100] [101] — самые большие среди всех зондов дальнего космоса НАСА на момент запуска. [102]
Общая масса трех панелей составляет около 340 кг (750 фунтов). [103] Если бы панели были оптимизированы для работы на Земле, они бы производили от 12 до 14 киловатт мощности. Когда Juno прибыла на Юпитер, было выработано всего около 486 Вт, и, как прогнозируется, эта мощность снизится до почти 420 Вт, поскольку радиация разрушает элементы. [104] Солнечные панели будут оставаться под солнечным светом непрерывно с момента запуска до конца миссии, за исключением коротких периодов во время работы главного двигателя и затмений Юпитером. Центральный блок распределения и привода мощности 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 , способные выдерживать радиационную среду Юпитера, обеспечивают питание, когда Juno проходит через затмение. [105]
Juno использует внутриполосную сигнализацию («тоны») для нескольких критических операций, а также для отчетов о состоянии в режиме крейсерского полета, [106] но ожидается, что она будет использоваться нечасто. Связь осуществляется через антенны 34 м (112 футов) и 70 м (230 футов) сети NASA Deep Space Network (DSN) с использованием прямой связи в диапазоне X. [105] Управление и обработка данных космического корабля Juno включают бортовой компьютер, способный обеспечить около 50 Мбит/с пропускной способности прибора. Подсистемы гравитационной науки используют доплеровское отслеживание и автоматическое определение диапазона в диапазоне X и диапазоне K. [107]
Из-за ограничений телекоммуникаций Juno сможет вернуть только около 40 мегабайт данных JunoCam в течение каждого 11-дневного орбитального периода, что ограничивает количество изображений, которые захватываются и передаются в течение каждой орбиты, где-то между 10 и 100 в зависимости от используемого уровня сжатия. [108] [ требуется обновление ] Общий объем данных, передаваемых на каждой орбите, значительно выше и используется для научных инструментов миссии; JunoCam предназначен для охвата общественности и, таким образом, является вторичным по отношению к научным данным. Это сопоставимо с предыдущей миссией Galileo , которая вращалась вокруг Юпитера, в ходе которой были получены тысячи изображений [109], несмотря на низкую скорость передачи данных в 1000 бит/с (при максимальном уровне сжатия) из-за отказа ее антенны с высоким коэффициентом усиления .
Система связи также используется как часть эксперимента по гравитации . [110]
Juno использует главный двигатель LEROS 1b с гиперголическим топливом , произведенный Moog Inc в Уэсткотте, Бакингемшир , Англия. [111] Он использует около 2000 кг (4400 фунтов) гидразина и тетраоксида азота для движения, включая 1232 кг (2716 фунтов), доступных для вывода на орбиту Юпитера, а также последующих орбитальных маневров. Двигатель обеспечивает тягу 645 ньютонов . Колокол двигателя заключен в защитный щит, закрепленный на корпусе космического корабля, и используется для основных сжиганий. Для управления ориентацией корабля ( управление ориентацией ) и для выполнения маневров коррекции траектории Juno использует систему управления реакцией на монотопливе (RCS), состоящую из двенадцати небольших двигателей, которые установлены на четырех модулях двигателя. [105]
Юнона несет мемориальную доску Юпитеру, посвященную Галилео Галилею . Мемориальная доска была предоставлена Итальянским космическим агентством (ASI) и имеет размеры 7,1 на 5,1 см (2,8 на 2,0 дюйма). Она изготовлена из алюминия, пригодного для полетов , и весит 6 г (0,21 унции). [112] На мемориальной доске изображен портрет Галилея и текст, написанный рукой самого Галилея в январе 1610 года во время наблюдения за тем, что позже станет известно как галилеевские луны . [112] Текст переводится как:
11-го числа она находилась в таком положении — и ближайшая к Юпитеру звезда была вдвое меньше другой и находилась очень близко к другой, так что в предыдущие ночи все три наблюдаемые звезды выглядели одинакового размера и находились на одинаковом расстоянии друг от друга; так что очевидно, что вокруг Юпитера движутся три 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 набросил завесу облаков вокруг себя, чтобы скрыть свое озорство. Юнона смогла заглянуть сквозь облака и раскрыть истинную природу Юпитера. Минифигурка Юноны держит увеличительное стекло в знак поиска истины, а Юпитер держит молнию. Третий член экипажа Lego, Галилео Галилей, берет с собой в путешествие свой телескоп. [113] Фигурки были изготовлены в партнерстве между NASA и Lego в рамках программы по работе с детьми, чтобы пробудить интерес к науке, технологиям, инженерии и математике (STEM). [114] Хотя большинство игрушек Lego сделаны из пластика, Lego специально изготовила эти минифигурки из алюминия, чтобы выдержать экстремальные условия космического полета. [115]
Среди первых результатов Juno собрала информацию о молниях Юпитера, которая пересмотрела более ранние теории. [116] Juno предоставила первые виды северного полюса Юпитера, а также предоставила информацию о полярных сияниях, магнитном поле и атмосфере Юпитера. [117]
В 2021 году анализ частоты столкновений межпланетной пыли (в основном с тыльной стороной солнечных панелей) при прохождении «Юноны» между Землей и поясом астероидов показал, что эта пыль, вызывающая зодиакальный свет , исходит от Марса , а не от комет или астероидов, прилетающих из внешней части Солнечной системы, как считалось ранее. [118]
Juno сделала много открытий, которые бросают вызов существующим теориям о формировании Юпитера. Когда Juno пролетала над полюсами Юпитера, она сфотографировала скопления устойчивых циклонов, которые существуют на полюсах. [119] Она обнаружила, что магнитосфера Юпитера неравномерна и хаотична. Используя свой микроволновый радиометр, Juno обнаружила, что красные и белые полосы, которые можно увидеть на Юпитере, простираются на сотни километров в атмосферу Юпитера, однако внутренняя часть Юпитера неравномерно перемешана. Это привело к теории, что у Юпитера нет твердого ядра, как считалось ранее, а есть «размытое» ядро, состоящее из кусков камня и металлического водорода . Это своеобразное ядро может быть результатом столкновения, которое произошло на ранней стадии формирования Юпитера. [120]
В апреле 2020 года аппарат «Юнона» обнаружил падение метеорита на Юпитер , предполагаемая масса которого составляла 250–5000 кг. [121]
Результаты Juno по штормам показывают, что они намного выше, чем ожидалось, некоторые простираются на 60 миль (100 километров) ниже вершин облаков, а другие, включая Большое Красное Пятно, простираются более чем на 200 миль (350 километров). Когда Juno летит низко над облачным покровом Юпитера со скоростью около 130 000 миль в час (209 000 км в час), ученые Juno смогли измерить изменения скорости на уровне 0,01 миллиметра в секунду с помощью антенны слежения Deep Space Network NASA с расстояния более 400 миллионов миль (650 миллионов километров). Это позволило команде ограничить глубину Большого Красного Пятна примерно до 300 миль (500 километров) ниже вершин облаков. Новые результаты показывают, что циклоны теплее сверху, с более низкой плотностью атмосферы, в то время как они холоднее внизу, с более высокой плотностью. Антициклоны, которые вращаются в противоположном направлении, холоднее сверху, но теплее внизу. [122]
Дата ( UTC ) | Событие | Широта (центрическая) [123] | Долгота (Sys. III) [123] |
---|---|---|---|
5 августа 2011 г., 16:25:00 | Запущено [124] | ||
5 августа 2012 г., 06:57:00 | Маневры в глубоком космосе [125] (общая dV: 345 м/с + 385 м/с) [126] | ||
3 сентября 2012 г., 06:30:00 | |||
9 октября 2013 г., 19:21:00 | Гравитационный маневр Земли (от 126 000 до 150 000 км/ч (от 78 000 до 93 000 миль/ч)) [127] — Галерея | ||
5 июля 2016, 03:53:00 | Прибытие на Юпитер и выход на полярную орбиту (первая орбита). [4] [5] | 3° | 30° |
27 августа 2016 г., 12:50:44 | Перийов 1 [128] — Галерея | 4° | 100° |
19 октября 2016 г., 18:10:53 | Перихов 2: запланированный манёвр по сокращению периода, но система наддува топлива главного двигателя не сработала так, как ожидалось. [129] | 5° | 350° |
11 декабря 2016 г., 17:03:40 | Перийов 3 [130] [131] | 6° | 10° |
2 февраля 2017 г., 12:57:09 | Перийов 4 [131] [132] | 7° | 270° |
27 марта 2017 г., 08:51:51 | Перийов 5 [53] | 8° | 180° |
19 мая 2017 г., 06:00:47 | Перийов 6 [54] | 8° | 140° |
11 июля 2017 г., 01:54:42 | Перийов 7: Пролёт Большого Красного Пятна [133] [134] | 9° | 50° |
1 сентября 2017 г., 21:48:50 | Перийов 8 [135] | 10° | 320° |
24 октября 2017 г., 17:42:31 | Перийов 9 [136] | 11° | 230° |
16 декабря 2017 г., 17:56:59 | Перийов 10 [137] [138] | 12° | 300° |
7 февраля 2018 г., 13:51:49 | Перийов 11 [124] | 13° | 210° |
1 апреля 2018 г., 09:45:57 | Перийов 12 [124] | 14° | 110° |
24 мая 2018 г., 05:40:07 | Перийов 13 [124] | 15° | 20° |
16 июля 2018 г., 05:17:38 | Перийов 14 [124] | 16° | 70° |
7 сентября 2018 г., 01:11:55 | Перийов 15 [124] | 17° | 340° |
29 октября 2018 г., 21:06:15 | Перийов 16 [124] | 17° | 250° |
21 декабря 2018 г., 17:00:25 | Перийов 17 [139] [124] | 18° | 160° |
12 февраля 2019 г., 16:19:48 | Перийов 18 [124] | 19° | 240° |
6 апреля 2019 г., 12:13:58 | Перийов 19 [124] | 20° | 100° |
29 мая 2019, 08:08:13 | Перийов 20 [124] | 20° | 10° |
21 июля 2019 г., 04:02:44 | Перийов 21 [140] [124] | 21° | 280° |
12 сентября 2019 г., 03:40:47 | Перийов 22 [140] [124] | 22° | 320° |
3 ноября 2019 г., 23:32:56 | Перийов 23 [124] | 22° | 190° |
26 декабря 2019 г., 16:58:59 | Перийов 24: Далекий пролет Ганимеда [124] [141] | 23° | 70° |
17 февраля 2020 г., 17:51:36 | Перийов 25 [124] | 23° | 140° |
10 апреля 2020 г., 14:24:34 | Перийов 26 [124] | 24° | 50° |
2 июня 2020 г., 10:19:55 | Перийов 27 [124] | 25° | 340° |
25 июля 2020 г., 06:15:21 | Перийов 28 [124] | 25° | 250° |
16 сентября 2020 г., 02:10:49 | Перийов 29 [124] | 26° | 160° |
8 ноября 2020 г., 01:49:39 | Перийов 30 [124] | 27° | 210° |
30 декабря 2020 г., 21:45:12 | Перийов 31 [124] | 27° | 120° |
21 февраля 2021 г., 17:40:31 | Перийов 32 [124] | 28° | 30° |
15 апреля 2021 г., 13:36:26 | Перийов 33 [124] [142] | 29° | 300° |
8 июня 2021 г., 07:46:00 | Перийов 34: пролёт Ганимеда на расстоянии 1038 км (645 миль) от поверхности луны. [23] Орбитальный период сокращён с 53 до 43 дней. [143] [124] [123] | 28° | 290° |
21 июля 2021 г., 08:15:05 | Перихов 35: Окончание первого продления миссии. [143] Первоначально планировалось на 30 июля 2021 года, до одобрения второго продления миссии. [144] | 29° | 300° |
2 сентября 2021 г. | Перийов 36 [124] | 30° | 100° |
16 октября 2021 г. | Перийов 37 [124] | 31° | 40° |
29 ноября 2021 г. | Перийов 38 [124] | 31° | 80° |
12 января 2022 г. | Перийов 39 [124] | 32° | 90° |
25 февраля 2022 г. | Перийов 40 [124] | 33° | 280° |
9 апреля 2022 г. | Перийов 41 [124] | 34° | 60° |
23 мая 2022 г. | Перийов 42 [124] | 35° | 70° |
5 июля 2022 г. | Перийов 43 [124] | 36° | 310° |
17 августа 2022 г. | Перийов 44 [124] | 37° | 150° |
29 сентября 2022 г., 09:36 | Перийов 45: пролет Европы. Ближайшее сближение: 352 км (219 миль). Орбитальный период сокращен с 43 до 38 дней. [58] [59] [123] | 37° | 230° |
6 ноября 2022 г. | Перийов 46 [124] | 38° | 350° |
15 декабря 2022 г. | Перихове 47: пролет над Ио , 14 декабря 2022 года. Максимальное сближение: 64 000 км (40 000 миль). [124] | 39° | 160° |
22 января 2023 г. | Перийов 48 [124] | 40° | 200° |
1 марта 2023 г. | Перийов 49 [124] | 41° | 170° |
8 апреля 2023 г. | Перийов 50 [124] | 42° | 210° |
16 мая 2023 г. | Перийов 51 [124] | 43° | 140° |
23 июня 2023 г. | Перийов 52 [124] | 44° | 80° |
31 июля 2023 г. | Перихове 53: пролет над Ио 30 июля 2023 года. Максимальное сближение: 22 000 км (14 000 миль). [145] | 45° | 120° |
7 сентября 2023 г. | Перийов 54 [124] | 45° | 190° |
15 октября 2023 г. | Перийов 55 [124] | 46° | 110° |
22 ноября 2023 г. | Перийов 56 [124] | 47° | 120° |
30 декабря 2023 г. | Перихове 57: пролет над Ио. Ближайший подход: 1500 км (930 миль). [146] | 47° | 90° |
3 февраля 2024 г. | Перийов 58: пролет Ио. Ближайшее сближение: 1500 км (930 миль). [146] Орбитальный период уменьшен с 38 до 33 дней. [143] [123] | 48° | 290° |
7 марта 2024 г. | Перийов 59 [123] | 49° | 0° |
9 апреля 2024 г. | Перийов 60 [123] | 50° | 40° |
12 мая 2024 г. | Перийов 61 [123] | 51° | 250° |
14 июня 2024 г. | Перийов 62 [123] | 52° | 60° |
17 июля 2024 г. | Перийов 63 [123] | 53° | 260° |
18 августа 2024 г. | Перийов 64 [123] | 54° | 40° |
20 сентября 2024 г. | Перийов 65 [123] | 55° | 240° |
23 октября 2024 г. | Перийов 66 [123] | 56° | 20° |
25 ноября 2024 г. | Перийов 67 [123] | 57° | 120° |
28 декабря 2024 г. | Перийов 68 [123] | 57° | 310° |
30 января 2025 г. | Перийов 69 [123] | 58° | 110° |
4 марта 2025 г. | Перийов 70 [123] | 59° | 0° |
5 апреля 2025 г. | Перийов 71 [123] | 60° | 210° |
8 мая 2025 г. | Перийов 72 [123] | 61° | 50° |
10 июня 2025 г. | Перийов 73 [123] | 62° | 320° |
13 июля 2025 г. | Перийов 74 [123] | 63° | 180° |
15 августа 2025 г. | Перийов 75 [123] | 63° | 80° |
17 сентября 2025 г. | Перийов 76: Конец второго продления миссии. [143] [123] | 64° | 320° |
Доплеровские измерения в диапазоне X (~8 ГГц) поддерживаются телекоммуникационной подсистемой космического корабля для команд и телеметрии и используются для навигации космического корабля, а также для гравитационной науки. Космический корабль также включает транслятор и усилитель Ka-диапазона (~32 ГГц) специально для исследования гравитационной науки, предоставленного Итальянским космическим агентством.