Entdecker der Jupiter-Eismonde -Jupiter Icy Moons Explorer

Jupiter-Eismond-Explorer
Juice Launch Kit Cover close-up.png
Künstlerische Darstellung der Raumsonde JUICE
Namen SAFT
Missionstyp Planetarische Wissenschaft
Operator ESA
COSPAR-ID 2023-053A Bearbeiten Sie dies bei Wikidata
SATCAT -Nr. 56176Bearbeiten Sie dies auf Wikidata
Missionsdauer Kreuzfahrtphase: 8 Jahre
Wissenschaftsphase: 3,5 Jahre
Verstrichen: 5 Tage
Eigenschaften von Raumfahrzeugen
Hersteller Airbus Defence and Space
Masse starten 6.070 kg (13.380 lb)
Trockenmasse 2.420 kg
Maße 16,8 x 27,1 x 13,7 Meter
Leistung 850 Watt von einem Solarpanel ~85 m 2 (910 sq ft)
Missionsbeginn
Erscheinungsdatum 14. April 2023 12:14:36 ​​UTC
Rakete Ariane 5 ECA
Startplatz Räumliches Zentrum Guyanais , ELA-3
Auftragnehmer Arianespace
Vorbeiflug des Mondes
Engste Annäherung August 2024
Vorbeiflug der Erde
Engste Annäherung August 2024
Vorbeiflug der Venus
Engste Annäherung 31. August 2025
Vorbeiflug der Erde
Engste Annäherung 29. September 2026
Vorbeiflug der Erde
Engste Annäherung 18. Januar 2029
Vorbeiflug von 223 Rosa
Engste Annäherung 15. Oktober 2029 (vorgeschlagen)
Jupiter- Orbiter
Orbitale Insertion Juli 2031 (geplant)
Orbitale Abfahrt Dezember 2034 (geplant)
Ganymed- Orbiter
Orbitale Insertion Dezember 2034 (geplant)
Orbitale Parameter
Periapsishöhe 500 km (310 Meilen)
Apoapsis-Höhe 500 km (310 Meilen)
JUICE-Missionslogo
JUICE-Missionsabzeichen
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Der Jupiter Icy Moons Explorer ( JUICE ) ist ein interplanetares Raumschiff , das am 14. April 2023 vom Raumfahrtzentrum Guayana in Französisch-Guayana von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) mit Airbus Defence and Space als Hauptauftragnehmer gestartet wurde. Die Mission soll Ganymed , Callisto und Europa , drei der galiläischen Jupitermonde, untersuchen . Es wird angenommen, dass sie unter ihren eisigen Oberflächen beträchtliche Mengen an flüssigem Wasser haben, was sie zu potenziell bewohnbaren Umgebungen machen würde.

Das Raumschiff startete am 14. April 2023 um 12:14:36 ​​UTC Zitierfehler: Einem <ref>Tag fehlt der Abschluss </ref>(siehe Hilfeseite ). Im Dezember 2034 wird das Raumschiff für seine wissenschaftliche Nahmission in die Umlaufbahn um Ganymed eintreten. Zitierfehler: Bei einem <ref>Tag fehlt der Abschluss </ref>(siehe Hilfeseite ). Es wurde ein Kandidat für die erste Mission der Klasse L (L1) des ESA- Programms Cosmic Vision , und seine Auswahl wurde am 2. Mai 2012 bekannt gegeben.

Im April 2012 wurde JUICE dem vorgeschlagenen Advanced Telescope for High Energy Astrophysics (ATHENA) Röntgenteleskop und einem Gravitationswellen- Observatorium ( New Gravitational wave Observatory (NGO)) vorgezogen .

Im Juli 2015 wurde Airbus Defence and Space als Hauptauftragnehmer für die Konstruktion und den Bau der Sonde ausgewählt, die in Toulouse , Frankreich, montiert werden soll.

Raumfahrzeug

Die Haupttreiber für das Design von Raumfahrzeugen hängen mit der großen Entfernung zur Sonne, der Nutzung von Solarenergie und der rauen Strahlungsumgebung von Jupiter zusammen. Die Einfügungen in die Umlaufbahn bei Jupiter und Ganymed und die große Anzahl von Vorbeiflugmanövern (mehr als 25 Schwerkraftunterstützungen und zwei Europa-Vorbeiflüge) erfordern, dass das Raumschiff etwa 3.000 kg (6.600 lb) chemischen Treibstoff trägt.

JUICE verfügt über eine feste High-Gain-Antenne mit einem Durchmesser von 2,5 Metern und eine lenkbare Medium-Gain-Antenne, sowohl das X- als auch das K-Band werden verwendet. Mit bodengestützten Deep-Space-Antennen sind Downlink-Raten von 2 Gb/Tag möglich. Die integrierte Datenspeicherkapazität beträgt 1,25 TB.

Der JUICE-Hauptmotor ist ein hypergolischer Bi-Treibstoff ( Monomethylhydrazin und gemischte Stickoxide) mit 425 N Triebwerk. Eine 100 kg mehrschichtige Isolierung sorgt für Wärmekontrolle. Das Raumschiff ist mit Schwungrädern dreiachsig stabilisiert. Strahlungsabschirmung wird verwendet, um Bordelektronik vor der Jupiter-Umgebung zu schützen.

Die wissenschaftliche Nutzlast von JUICE hat eine Masse von 280 kg und umfasst das JANUS-Kamerasystem, das MAJIS-Spektrometer für sichtbares und infrarotes Bild, den UVS-Ultraviolett-Spektrographen, das RIME-Radarlot, den GALA-Laser-Höhenmesser, das SWI-Submillimeterwelleninstrument, das J-MAG-Magnetometer und PEP Teilchen- und Plasmapaket, RPWI-Radio- und Plasmawellenuntersuchung, 3GM-Radiowissenschaftspaket, das PRIDE-Radiowissenschaftsinstrument und der RADEM-Strahlungsmonitor. Ein 10,6 Meter langer ausfahrbarer Ausleger wird J-MAG und RPWI halten, eine 16 Meter lange ausfahrbare Antenne wird für RIME verwendet. Vier 3-Meter-Ausleger tragen Teile des RPWI-Instruments. Die anderen Instrumente sind am Körper des Raumfahrzeugs oder für 3GM im Bus des Raumfahrzeugs montiert .

Zeitleiste

Start und Flugbahn
Start der Ariane 5 der ESA-Raumsonde Juice

JUICE wurde am 14. April 2023 vom Raumfahrtzentrum Guayana mit einer Ariane-5- Rakete ins All geschossen. Dies war der letzte Start einer wissenschaftlichen ESA-Mission mit dem Ariane-5-Fahrzeug und wird voraussichtlich der vorletzte Start der Rakete insgesamt sein.

Der Start war ursprünglich für den 13. April 2023 geplant, wurde aber wegen schlechten Wetters verschoben. Am nächsten Tag gelang ein zweiter Startversuch, der Start erfolgte um 12:14:36 ​​UTC. Nachdem sich das Raumschiff von der Rakete getrennt hatte, stellte es um 13:04 UTC eine erfolgreiche Funksignalverbindung zum Boden her. Die Solaranlagen von JUICE wurden etwa eine halbe Stunde später ausgefahren, was die ESA dazu veranlasste, den Start als Erfolg zu werten. Zitierfehler: Bei einem <ref>Tag fehlt der Abschluss </ref>(siehe Hilfeseite ).

Zu den Schwerkrafthilfen gehören:

  • Interplanetarer Transfer (Erde, Venus, Erde, Mars, Erde)
  • Jupiter- Umlaufbahneinfügung und Apozentrumsreduktion mit mehreren Ganymed-Schwerkrafthilfen
  • Reduzierung der Geschwindigkeit mit Ganymed-Callisto-Assists
  • Erhöhen Sie die Neigung mit 10–12 Callisto-Schwerkrafthilfen
Ankunft im Jupiter-System

Wenn es im Juli 2031 in Jupiters System eintrifft, wird JUICE zunächst einen Vorbeiflug an Ganymed durchführen, um sich etwa 7,5 Stunden später auf die Einfügung in die Umlaufbahn von Jupiter vorzubereiten. Die erste Umlaufbahn wird verlängert, wobei nachfolgende Umlaufbahnen im Laufe der Zeit allmählich abgesenkt werden, was zu einer kreisförmigen Umlaufbahn um Jupiter führt. Zitierfehler: Bei einem <ref>Tag fehlt der Abschluss </ref>(siehe Hilfeseite ). Es wird angenommen, dass die drei Monde innere Ozeane aus flüssigem Wasser beherbergen und daher von zentraler Bedeutung sind, um die Bewohnbarkeit eisiger Welten zu verstehen.

Die wichtigsten wissenschaftlichen Ziele für Ganymed und in geringerem Maße für Callisto sind:

  • Charakterisierung der Ozeanschichten und Erkennung mutmaßlicher unterirdischer Wasserreservoirs
  • Topografische, geologische und kompositorische Kartierung der Oberfläche
  • Untersuchung der physikalischen Eigenschaften der Eiskrusten
  • Charakterisierung der internen Massenverteilung, Dynamik und Entwicklung der Innenräume
  • Untersuchung der schwachen Atmosphäre von Ganymed
  • Untersuchung des intrinsischen Magnetfelds von Ganymed und seiner Wechselwirkungen mit der Jupiter-Magnetosphäre .

Für Europa liegt der Fokus auf der lebenswichtigen Chemie, einschließlich organischer Moleküle , und auf dem Verständnis der Bildung von Oberflächenmerkmalen und der Zusammensetzung des Nicht-Wassereis-Materials. Darüber hinaus wird JUICE die erste Untergrundsondierung des Mondes liefern, einschließlich der ersten Bestimmung der minimalen Dicke der Eiskruste über den zuletzt vulkanisch aktiven Regionen.

Weiter entfernte ortsaufgelöste Beobachtungen werden auch für mehrere kleinere irreguläre Satelliten und den vulkanisch aktiven Mond Io durchgeführt .

Wissenschaftliche Instrumente

JUICE-Instrumente

Am 21. Februar 2013 wurden nach einem Wettbewerb 11 wissenschaftliche Instrumente von der ESA ausgewählt, die von Wissenschafts- und Ingenieurteams aus ganz Europa unter Beteiligung der USA entwickelt wurden. Japan steuerte auch mehrere Komponenten für SWI-, RPWI-, GALA-, PEP-, JANUS- und J-MAG-Instrumente bei und wird das Testen erleichtern.

Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator (JANUS)

Der Name ist lateinisch für „umfassende Beobachtung von Jupiter, seinen Liebschaften und Nachkommen“. Ein Kamerasystem zur Abbildung von Ganymed und interessanten Teilen der Oberfläche von Callisto mit mehr als 400 m/Pixel (Auflösung begrenzt durch Missionsdatenvolumen). Ausgewählte Ziele werden in hoher Auflösung mit einer räumlichen Auflösung von 25 m/Pixel bis hinunter zu 2,4 m/Pixel mit einem Sichtfeld von 1,3° untersucht. Das Kamerasystem verfügt über 13 panchromatische, breit- und schmalbandige Filter im Bereich von 0,36 µm bis 1,1 µm und bietet Stereo-Bildgebungsfunktionen. JANUS wird es auch ermöglichen, Spektral-, Laser- und Radarmessungen mit der Geomorphologie in Verbindung zu bringen und somit den geologischen Gesamtkontext bereitzustellen.

Bildgebendes Spektrometer für Monde und Jupiter (MAJIS)

Ein bildgebender Spektrograph im sichtbaren und infraroten Bereich, der von 400 nm bis 5,70 µm mit einer spektralen Auflösung von 3–7 nm arbeitet und troposphärische Wolkenmerkmale und kleinere Gasarten auf Jupiter beobachten und die Zusammensetzung von Eis und Mineralien auf den Oberflächen des Eises untersuchen wird Monde. Die räumliche Auflösung wird auf Ganymed bis zu 75 m (246 ft) und auf Jupiter etwa 100 km (62 mi) betragen.

UV-Bildgebungsspektrograf (UVS)

Ein bildgebender Spektrograph , der im Wellenlängenbereich von 55–210 nm mit einer spektralen Auflösung von <0,6 nm arbeitet, der Exosphären und Polarlichter der Eismonde charakterisieren wird , einschließlich Plume-Suchen auf Europa, und die obere Jupiteratmosphäre und Polarlichter untersuchen wird. Auflösung bis zu 500 m (1.600 ft) bei der Beobachtung von Ganymed und bis zu 250 km (160 mi) bei der Beobachtung von Jupiter.

Submillimeterwelleninstrument (SWI)

Ein Spektrometer , das eine 30-cm-Antenne verwendet und bei 1080–1275 GHz und 530–601 GHz mit einem spektralen Auflösungsvermögen von ~10 7 arbeitet , das Jupiters Stratosphäre und Troposphäre sowie die Exosphären und Oberflächen der Eismonde untersuchen wird.

Ganymed-Laser-Höhenmesser (GALA)

Ein Laser-Höhenmesser mit einer Punktgröße von 20 m (66 ft) und einer vertikalen Auflösung von 10 cm (3,9 in) bei 200 km (120 mi), der für die Untersuchung der Topographie von Eismonden und Gezeitendeformationen von Ganymed bestimmt ist.

Radar für die Erkundung eisiger Monde (RIME)

Ein eisdurchdringendes Radar , das bei einer Frequenz von 9 MHz (1 und 3 MHz Bandbreite) arbeitet und von einer 16 m (52 ​​ft) langen Antenne ausgestrahlt wird; wird verwendet, um die unterirdische Struktur der Jupitermonde bis zu einer Tiefe von 9 km (5,6 mi) mit einer vertikalen Auflösung von bis zu 30 m (98 ft) im Eis zu untersuchen.

JUICE-Magnetometer (J-MAG)
Das skalare Subinstrument (MAGSCA) ist ein optisches Magnetometer mit geringem absoluten Fehler , das Teil von J-MAG ist

JUICE wird die unterirdischen Ozeane der Eismonde und die Wechselwirkung des Jupiter-Magnetfelds mit dem Magnetfeld von Ganymed unter Verwendung eines empfindlichen Magnetometers untersuchen .

Partikelumgebungspaket (PEP)

Eine Reihe von sechs Sensoren zur Untersuchung der Magnetosphäre des Jupiter und ihrer Wechselwirkungen mit den Jupitermonden. PEP wird positive und negative Ionen, Elektronen, exosphärisches neutrales Gas, thermisches Plasma und energiereiche neutrale Atome messen , die in allen Bereichen des Jupiter-Systems mit einer Energie von 1 meV bis 1 MeV vorhanden sind .

Radio- und Plasmawellenuntersuchung (RPWI)

RPWI wird die Plasmaumgebung und Funkemissionen um das Raumfahrzeug herum charakterisieren, es besteht aus vier Experimenten: GANDALF, MIME, FRODO und JENRAGE. RPWI wird vier Langmuir-Sonden verwenden, von denen jede am Ende ihres eigenen dedizierten Auslegers montiert und bis zu 1,6 MHz empfindlich ist, um Plasma und Empfänger im Frequenzbereich von 80 kHz bis 45 MHz zu charakterisieren, um Funkemissionen zu messen. Dieses wissenschaftliche Instrument ist etwas bemerkenswert für die Verwendung von Sonic the Hedgehog als Teil seines Logos.

Gravitation und Geophysik von Jupiter und Galileischen Monden (3GM)

3GM ist ein Radiowissenschaftspaket, das einen Ka- Transponder und einen ultrastabilen Oszillator umfasst . 3GM wird verwendet, um das Gravitationsfeld – bis Grad 10 – bei Ganymed und die Ausdehnung der inneren Ozeane auf den Eismonden zu untersuchen und um die Struktur der neutralen Atmosphären und Ionosphären von Jupiter (0,1 – 800 mbar) und seinen zu untersuchen Monde.

Planetary Radio Interferometer and Doppler Experiment (PRIDE)

Das Experiment wird spezifische Signale erzeugen, die von der JUICE-Antenne gesendet und durch Interferometrie mit sehr langer Basislinie empfangen werden , um Präzisionsmessungen der Gravitationsfelder von Jupiter und seinen Eismonden durchzuführen.

Siehe auch

Verweise

Externe Links