Юнона (космічний апарат)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Юнона
Juno Mission to Jupiter (2010 Artist's Concept).jpg
Художнє зображення автоматичної міжпланетної станції «Юнона» на тлі Юпітера
Основні параметри
Повна назва Jupiter Polar Orbiter
Організація НАСА
Виготівник США Lockheed Martin
Оператор США НАСА
Тип апарата Міжпланетний зонд
Нині рухається до Юпітера
Вихід на орбіту липень 2016 року
Дата запуску 5 серпня 2011
Ракета-носій Атлас-5 версія 551
Тривалість польоту 5,2 роки
Технічні параметри
Маса 3625[1] кг
Потужність 600 Вт
Джерела живлення Сонячні батареї загальною площею 54 м²
Вебсторінка
Вебсторінка SWRI, НАСА

Юнона (англ. Juno, також Jupiter Polar Orbiter) — автоматична міжпланетна станція, що створена НАСА в рамках програми New Frontiers (другий проект цієї програми) для дослідження Юпітера. 5 серпня 2011 року НАСА запустило «Юнону» у відкритий космос з метою вивести в подальшому апарат на орбіту Юпітера. Оскільки основне завдання автоматичної міжпланетної станції полягає в дослідженні магнітного поля Юпітера, природи його полярного сяйва, що обумовлене потоком заряджених частинок з супутника Юпітера Іо, то орбіта «Юнони» пролягатиме над магнітними полюсами планети. Серед інших цілей цієї місії є перевірка гіпотези наявності у Юпітера твердого ядра шляхом вимірювання варіацій гравітаційного поля планети, дослідження атмосфери планети — визначення вмісту в ній води та аміаку, а також вивчення її турбулентності та постійних ураганів на кшалт Великої червоної плями.

Станцію названо на честь персонажа греко-римської міфології богині Юнони, дружини Юпітера. За легендою, Юпітер часто напускав хмари навколо себе, щоб приховати заподіяну ним шкоду. І лише дружина Юнона могла бачити крізь ці хмари всі таємниці Юпітера.

Проектування та підготовка[ред.ред. код]

У червні 2005 року місія перебувала в стадії попереднього проектування. Будівництво апарату здійснювала компанія Lockheed Martin Space Systems під управлінням Лабораторії реактивного руху НАСА. Голова директорату наукових програм НАСА Алан Штерн у травні 2007 заявив[2], що в 2008 фінансовому році буде закінчено фазу попереднього проектування і досягнуто стану готовності проекту до реалізації[3].

Юнона на стадії конструювання: тести на обертальному стенді

У процесі робіт час розробки деяких компонентів «Юнони» було подовжено, порівняно з запланованими термінами. Однією з причин затримки став землетрус у Центральній Італії 2009 року, який завдав пошкодження заводу, який виготовляв компоненти АМС[4].

13 березня 2011 на випробувальному стенді Lockheed Martin Space Systems «Юнона» успішно пройшла двотижневі температурні випробування у вакуумній камері[5].

Вартість[ред.ред. код]

На початковому етапі проектування, в 2005 році, планувалося, що вартість місії не перевищить 700 мільйонів доларів США за умови, що запуск буде здійснено не пізніше 30 червня 2010[6]. Однак, згодом суму витрат було збільшено. У грудні 2008 року було заявлено, що з огляду на інфляцію і перенесення запуску на серпень 2011 року, загальний бюджет місії дещо перевищить 1 мільярд доларів[7].

Запуск[ред.ред. код]

Запуск «Юнони»

Зонд масою 3,6 тонни було виведено у космічний простір 5 серпня 2011 року з космодрому на мисі Канаверал ракетою-носієм Atlas V 551, найпотужнішою з наявних у розпорядженні НАСА, разом із розгінним блоком «Кентавр».

Через значну масу «Юнони» її запустили до Юпітера не безпосередньо, а по складній траєкторії з низкою гравітаційних маневрів. 31 серпня 2012 двигуни Юнони відпрацювали перший маневр, який розгорнув апарат назад до Землі.[8] Тоді двигуни апарату пропрацювали в цілому 29 хвилин 39 секунд. За цей час апарат полегшав на 376 кілограмів — саме стільки палива було витрачено під час маневру.

9 жовтня 2013 Юнона пройшла повз нашу планету на висоті приблизно 500 кілометрів, отримавши від неї необхідний імпульс для виходу на фінішну ділянку траєкторії.[9] Перед цим маневром «Юнона» перейшла в так званий «безпечний режим» (safe mode), який передбачає відключення другорядного обладнання. Крім того, апарат автоматично розвернуло так, щоб його сонячні батареї збирали максимальну кількість світла. Перемикання в безпечний режим не вплинуло на траєкторію космічного зонда. Більше того, під час прольоту повз Землю основні прилади на борту продовжували працювати і потім передали вченим інформацію про магнітосфері планети.

Час польоту до Юпітера складе 5 років, орієнтовна дата виходу на орбіту — серпень 2016[10].

На відміну від попередніх апаратів, що досліджували Юпітер і мали радіоізотопні термогенератори для забезпечення енергією, на «Юноні» стоятимуть три високоефективні сонячні батареї розміром ≈2×9 м. Загальна потужність, що виробляється — 400 Вт. «Юнона» стане першим апаратом на сонячних батареях, призначеним для вивчення віддаленого від Сонця Юпітера, та першим зондом на сонячних батареях, який полетить так далеко від Сонця. Інтесивність сонячного світла на Юпітері у 25 разів менша, ніж на Землі. Тому космічні місії туди зазвичай використовують ядерні батареї з плутонію. «Юнона» натомість має три величезні панелі, вкриті 18 тисячами сонячних фотоелементів. Оскільки апарат живиться лише сонячною енергією, то його панелі завжди буде обернено до Сонця, і «Юнона» ніколи не заходитиме в тінь Юпітера.[10]

Місія[ред.ред. код]

Орбітальна траєкторія «Юнони», засічки проставлені з інтервалом у 30 діб

НАСА запустило «Юнону» з метою в подальшому вивести апарат на орбіту Юпітера. Зонд заплановано спрямувати на витягнуту полярну орбіту з періодом обертання близько 11 діб, з максимальним наближенням до планети менше 5000 км. Протягом планованого року роботи апарат має зробити 33 оберти навколо газового гіганта, збираючи дані за допомогою дев'яти приладів, серед яких НВЧ-радіометр, магнітометр, детектор часток, спектрографи і камера. Оскільки основне завдання автоматичної міжпланетної станції полягає в дослідженні магнітного поля Юпітера, природи його полярного сяйва, що обумовлене потоком заряджених частинок з супутника Юпітера Іо, то орбіта «Юнони» пролягатиме над магнітними полюсами планети.

Серед інших цілей цієї місії:

  • дослідження внутрішньої будови гіганта, розподілу маси в його надрах, перевірка гіпотези наявності у Юпітера твердого ядра шляхом вимірювання варіацій гравітаціного поля планети, визначення складу цього ядра
  • дослідження атмосфери планети — визначення в ній вмісту води та аміаку (ці величини допоможуть вченим скорегувати теорію формування планет),
  • а також вивчення турбулентності атмосфери та постійних ураганів на кшалт Великої червоної плями.

На борту в космос відправилися не лише наукові прилади, а й декілька незвичайних предметів. Так, на борту «Юнони» подорожуватимуть три фігурки "Лего": Юпітера, Юнони і Галілея. Окрім цього на апарат наклеєно табличку із зображенням самого вченого.

В історії NASA це є 9-та місія з вивчення Юпітера. «Юнона» призначена стати першим космічним апаратом, що має вийти на орбіту навколо найбільшої планети Сонячної системи для його постійного всебічного вивчення.

«Юнона» — це друга місія НАСА з так званої програми "Нові горизонти" (New Frontiers). Першу місію запущено 2006 року до Плутона, і вона має досягти мети 2015 року.

Завдання та інструменти[ред.ред. код]

Обладнання «Юнони»
Структура атмосфери
  • MWR (Microwave Radiometer) — мікрохвильовий радіометр, який фіксує випромінювання з довжиною хвилі 1,3-50 сантиметрів, складається з шести окремих радіометрів; основна мета - дослідження глибоких шарів атмосфери Юпітера шляхом вимірювання теплового випромінювання з його надр. MWR має допомогти відповісти на питання, як формувався Юпітер, а також про те, наскільки глибоко відбувається циркуляція атмосфери, виявлена космічним апаратом Галілео. Радіометр досліджує кількість аміаку і води в атмосфері
Магнітне поле

Дослідження магнітного поля включає в себе наступні три напрямки: проведення картографії (мапування) магнітного поля, визначення динаміки внутрішніх шарів Юпітера, рух яких генерує спостережувану конфігурацію магнітного поля планети, й реконструкція трьох вимірної структури магнітосфери Юпітера безпосередньо на та біля його магнітних полюсів. Згідно із зазначеними цілями борт Юнони обладнано наступними приладами:

  • Flux Gate Magnetometer (FGM) — вимірює напруженість на напрямок магнітного поля безпосередньо на самій станції. За його допомогою можна проводити картографію трьохвимірної структури магнітного поля по мірі обертання Юнони по орбіті навколо Юпітера.
  • Scalar Helium Magnetometer (SHM) — вимірює напруженість на напрямок магнітного поля на окремих ділянках видимої поверхні планети використовуючи залежність поглинання поляризованого інфрачервоного світла збудженими іонами гелію від конфігурації оточуючого магнітного поля.[11]
  • Advanced Stellar Compass (ASC) — прилад для визначення орієнтації станції по відношенню до віддалених зір.
Програма дослідження магнітосфери на полюсах.
Світлина полярного сяйва на магнітному полюсі Юпітера відзнята космічним телескопом Габбл в ультрафіолетових променях.

Полярне сяйво на ділянці магнітних полюсів Юпітера має природу, відмінну від земного полярного сяйва. Лінії магнітного поля Юпітера замикаються на лінії магнітного поля його супутника Іо, відомого також своєю вулканічною активністю. Електрично заряджені частинки, що викидаються з надр Іо внаслідок вулканічної діяльності, захоплюються магнітним полем і перекочовують на магнітні полюси Юпітера. Саме ці заряджені частинки, спочатку прискорені магнітним полем між супутником та планетою, гальмуються поблизу магнітних полюсів планети й спричиняють видиме полярне сяйво Юпітера. Щоб дослідити цей унікальний механізм, співробітники НАСА обладнали борт «Юнони» наступними спеціалізованими приладами:

  • Jovian Aurora Distribution Experiment (JADE) — призначений для дослідження полярного сяйва на Юпітері.
  • Energetic Particle Detector (JEDI) — прилад, що реєструє енергетичні частинки, буде фіксувати розподіл іонів водню, гелію, кисню, сірки та інших над полюсами й поблизу них.
  • Radio and Plasma Wave Sensor (WAVES) — радіо-спектрометр для дослідження випромінювання плазми та радіо-джерел в області полярного сяйва поблизу магнітних полюсів Юпітера.
  • UV spectrograph (UVS) — спектрограф ультрафіолетового випромінювання, — проводитиме картографію джерел ультрафіолетового випромінювання та фіксуватиме їх спектральні особливості; призначений для спектрального спостереження ультрафіолетового випромінювання з ділянок полярного сяйва на Юпітері.
Внутрішня структура
  • Gravity Science Experiment (GCE) - шляхом вимірювання гравітаційного поля, побудувати модель розподілу маси у зовнішніх шарах Юпітера.
Зйомка поверхні
  • JunoCam (JCM) — триколірна відеокамера-телескоп, яка працює в області видимого світла. Вона призначена для навчальних цілей й для ознайомлення широкої публіки з результатами відеозаписів поверхні Юпітера відзнятих з висоти орбіти Юнони. В наслідок шкідливого для відеокамери впливу магнітного поля та жорсткого випромінювання з боку Юпітера, вона зможе працювати лише на протязі приблизно семи орбітальних обертів Юнони навколо планети.

Виноски[ред.ред. код]

  1. «Juno Mission to Jupiter». NASA. 04/09. с. 2. Архів оригіналу за 2013-07-14. Процитовано 2011-04-05. 
  2. SpaceRef.Com (6 мая 2007). «Statement of Alan Stern before the Subcommittee on Space and Aeronautics, House Committee on Science and Technology (англ.)». Архів оригіналу за 2011-08-24. Процитовано 2007-05-27. 
  3. мається на увазі завершення фази «B» (Phase B) у стандартному процесі реалізації проектів НАСА (дивись [1])
  4. «NASA Juno spacecraft will target Jupiter» (англійською). NetworkWorld.com. 2010-04-06. Архів оригіналу за 2011-08-24. Процитовано 2011-03-25. 
  5. «Juno Marches On» (англійською). NASA. 2011-03-22. Архів оригіналу за 2011-08-24. Процитовано 2011-03-25. 
  6. «NASA Selects New Frontiers Mission Concept Study» (англійською). NASA Jet Propulsion Laboratory. 2005-06-01. Архів оригіналу за 2011-08-24. Процитовано 2011-03-25. 
  7. «NASA Moving Ahead with 2011 Juno Mission to Jupiter» (англійською). Spacenews (Space.com). 2008-12-09. Архів оригіналу за 2011-08-24. Процитовано 2011-03-25. 
  8. "Юнона" выполнила первый маневр на пути к Земле
  9. Juno spacecraft resumes full flight operations on its way to Jupiter
  10. а б НАСА запустило безпілотну місію на Юпітер
  11. Triaxial Low Field Helium Magnetometer - Mariner 5 mission National Space Science Data Center, NASA

Посилання[ред.ред. код]