Юнона (касмічны апарат)

У чэрвені 2005 года місія знаходзілася ў стадыі папярэдняга праектавання. Будаўніцтвам апарата займалася кампанія Lockheed Martin Space Systems пад кіраваннем Лабараторыі рэактыўнага руху НАСА. Кіраўнік дырэктарата навуковых праграм НАСА Алан Штэрн у маі 2007 года заявіў^[2], што ў 2008 фінансавым годзе будуць скончаны фазы папярэдняга праектавання і дасягнута стан гатоўнасці праекта да рэалізацыі^[3].

У працэсе работ час распрацоўкі некаторых кампанентаў «Юноны» было падоўжана ў параўнанні з запланаванымі тэрмінамі. Адной з прычын затрымкі стала землетрасенне ў Цэнтральнай Італіі ў 2009 годзе, якое нанесла пашкоджанні заводу, што вырабляе кампанент АМС^[4].

Запуск зроблены 5 жніўня 2011. Для запуску выкарыстаная ракета-носьбіт Атлас-5 версіі 551. Час палёту да Юпітэра складзе 5,2 года. Дата выхаду на арбіту — жнівень 2016^[1]. Зонд плануецца накіраваць па выцягнутай палярнай арбіце з перыядам звароту каля 11 зямных сутак, з максімальным набліжэннем да планеце менш 5000 км^[5][6].

Асноўная місія павінна працягнуцца больш за год. У адрозненне ад папярэдніх апаратаў, якія даследавалі Юпітэр і якія мелі радыеізатопныя тэрмагенератары (РІТЭГ) для забеспячэння энергіяй, на «Юноне» будуць стаяць тры асабліва эфектыўныя сонечныя батарэі памерам ≈ 2×9 м. Агульная магутнасць вырабленай энергіі — 400 Вт^[7].

Выпрабаванні

13 сакавіка 2011 на выпрабавальным стэндзе Lockheed Martin Space Systems «Юнона» паспяхова прайшла двухтыднёвыя тэмпературныя выпрабаванні ў вакуумнай камеры^[8].

Кошт

На пачатковым этапе праектавання, у 2005 годзе, планавалася, што кошт місіі не перавысіць 700 мільёнаў долараў ЗША пры ўмове, што пуск будзе ажыццёўлены не пазней за 30 чэрвеня 2010 г.^[9]. Аднак, пасля сума выдаткаў была перагледжана ў большы бок. У снежні 2008 года было заяўлена, што ўлічваючы інфляцыю і перанос запуску на жнівень 2011 года, агульны бюджэт місіі трохі перавысіць 1 мільярд долараў^[10].

• 30 жніўня 2012 г на адлегласці 483 мільёна кіламетраў ад Зямлі была выканана першая карэкцыя траекторыі палёту. Галоўны рухавік Leros −1b быў уключаны на 29 хвілін 39 секунд^[11].

• 14 верасня 2012 года была выканана другая карэкцыя арбіты. Галоўны рухавік Юноны пачаў працаваць у пятніцу ў 15.30 UTC, калі апарат знаходзіўся ў 480 мільёнах кіламетраў ад Зямлі^[12]. Ён прапрацаваў каля 30 хвілін і выдаткаваў 376 кілаграм паліва. Пасля выканання манеўру хуткасць зонда змянілася на 388 метраў у секунду^[13]. Абедзве карэкцыі былі выкананы для правядзення гравітацыйнага манеўру з аблётам Зямлі, запланаванага на 9 кастрычніка 2013 г.^[11].

• Люты 2013 — зонд пераадолеў адлегласць у 1 млрд км.

• 17 сакавіка 2013 г. «Юнона» перасекла арбіту Марса і накіравалася ў бок Зямлі.

• З 29 мая 2013 года станцыя знаходзілася ў фазе палёту, якая атрымала назву «Унутраны рэйс № 3» («Inner Cruise 3»), які доўжыўся да лістапада 2013 года^[14].

• 5 ліпеня 2016 года касмічны зонд «Юнона», пераадолеўшы 2,8 мільярда км (18,7 а. а.), дасягнуў арбіты Юпітэра.

• У лістападзе 2016 года на працягу 20 дзён «Юнона» зробіць 2 калібравальных вітка вакол планеты для падладкі навуковай апаратуры.

• З дапамогай інструментаў, якія працуюць у інфрачырвоным і мікрахвалевым дыяпазонах, «Юнона» памерае цеплавое выпраменьванне, якое зыходзіць з глыбінь планеты. Гэтыя назіранні дазволяць дапоўніць карціну папярэдніх даследаванняў складу планеты, ацаніўшы колькасць і размеркаванне вады, і, такім чынам, кіслароду. Гэтыя дадзеныя дапамогуць даць прадстаўленне аб паходжанні Юпітэра. Акрамя таго, «Юнона» будзе даследаваць канвекцыйныя працэсы, якія кіруюць агульнай цыркуляцыяй атмасферы. З дапамогай іншых прыбораў будуць сабраны дадзеныя аб гравітацыйным полі планеты і пра палярных абласцях магнітасферы^[7].

• У кастрычніку 2017 апарат будзе зведзены з арбіты і накіраваны ў атмасферу газавага гіганта, дзе згарыць. Такім чынам будзе папярэджана магчымае сутыкненне ў будучыні з адным з галілеевых спадарожнікаў Юпітэра (дзе дапускаецца магчымасць існавання жыцця, таму іх забруджванне біялагічным матэрыялам з Зямлі непажадана).

Аналіз атрыманай ад апарата інфармацыі зойме некалькі гадоў.

Структура атмасферы:

Microwave Radiometer (MWR) — мікрахвалевы радыёметр; фіксуе выпраменьванне з даўжынёй хвалі 1,3-50 сантыметраў, складаецца з шасці асобных радыёметраў; асноўная мэта — даследаванне глыбокіх слаёў атмасферы Юпітэра. Пранікальная здольнасць — 550 кіламетраў углыб аблокаў планеты. MWR павінен дапамагчы адказаць на пытанне аб тым, як фармаваўся Юпітэр, а таксама пра тое, наколькі глыбока заходзіць цыркуляцыя атмасферы, выяўленая касмічным апаратам Галілеа. Радыёметр даследуе колькасць аміяку і вады ў атмасферы^[7][15].

Магнітнае поле:магнітfметры Flux Gate Magnetometer (FGM) і прыбор для рэгістрацыі палажэнні адносна магнітнага поля планеты Advanced Stellar Compass (ASC). Гэтыя прылады служаць мэтам карціравання магнітнага поля і вывучэнне дынамікі працэсаў у магнітасферы, а таксама вызначэнне трохмернай структуры магнітасферы на полюсах Юпітэра^[7][16].

Праграма для даследавання магнітасферы на полюсах:

Jovian Aurora Distribution Experiment (JADE) прызначаны для даследавання палярных ззянняў на Юпітэры;

Energetic Particle Detector (JEDI) будзе фіксаваць размеркаванне іонаў вадароду, гелія, кіслароду, серы і іншых на полюсах;

WAVES — спектраметр для даследавання абласцей палярных ззянняў;

UV spectrograph (UVS) — спектраграф ультрафіялетавага выпраменьвання; будзе фіксаваць даўжыню хвалі, становішча і час для фатонаў ультрафіялетавага спектру; будзе прадастаўляць спектраграмы ўльтрафіялетавага выпраменьвання з абласцей палярнага ззяння^[17].

Унутраная структура:Gravity Science Experiment (GCE) — шляхам вымярэння гравітацыйнага поля прыбор пабудуе карту размеркавання мас на Юпітэры^[18].

Здымка паверхні:JunoCam (JCM) — трохкаляровая відэакамера, адзіная на зондзе. Праведзена па той жа тэхналогіі, што і камера MARDI марсахода К’юріосіці і мае 2-МП сенсар (1600 на 1200 пікселяў) KODAK KAI-2020. Магчымасці камеры не дазволяць здымаць ёй спадарожнікі Юпітэра. Непасрэдныя здымкі Юпітэра будуць вырабляцца толькі падчас максімальнага збліжэння з планетай, з адлегласці 5000 км, разрозненне складзе 25 км на піксель. Мяркуецца, што перш чым радыяцыя Юпітэра выведзе з ладу электроніку камеры, той, што за сем віткоў апарата вакол планеты, паспее зрабіць дастатковую колькасць здымкаў^[19].

«Юнона» з’яўляецца першай місіяй да Юпітэра, якая выкарыстоўвае сонечныя панэлі замест радыеізатопных тэрмаэлектрычных генератараў. Знаходзячыся на арбіце Юпітэра, «Юнона» будзе атрымліваць усяго 4 % ад таго сонечнага святла, які апарат мог бы атрымліваць на Зямлі^[20], аднак паляпшэнні ў тэхналогіі вырабу і эфектыўнасці панэляў на працягу апошніх дзесяцігоддзяў змаглі дазволіць выкарыстоўваць сонечныя панэлі прымальных памераў на адлегласці ў 5 а.а. ад Сонца.

«Юнона» выкарыстоўвае тры сіметрычна размешчаных масівы сонечных панэлей. Кожны з гэтых масіваў складае 2,7 метра ў шырыню і 8,9 метраў у даўжыню. Адзін з масіваў трохі вузей іншых, яго шырыня складае 2,091 метраў, што зроблена для палягчэння складання панэлей пры старце. Агульная плошча ўсіх панэлей — 60 квадратных метраў. Калі б панэлі выкарыстоўваліся на арбіце Зямлі, яны б выраблялі каля 15 кілават энергіі. На арбіце Юпітэра магутнасць складзе ўсяго 486 ват, пры гэтым з часам яна паменшыцца да 420 ват з-за ўздзеяння радыяцыі^[21]. Сонечныя панэлі будуць знаходзіцца пад сонечным святлом практычна на працягу ўсёй місіі.

На борце таксама знаходзяцца два літый-іонных акумулятара, якія будуць сілкаваць апарат падчас праходжання ў цені. Акумулятары будуць зараджацца, калі даступныя лішкі энергіі^[7].

На борце касмічнага апарата знаходзіцца шыльда, прысвечаная Галілеа Галілею. Шыльда была прадстаўлена Італьянскім касмічным агенцтвам, яе памер складае 7,1 на 5,1 сантыметраў, а вага — 6 грам. На таблічцы намаляваны сам Галілей, а таксама надпіс, зробленая ім у студзені 1610, калі ён упершыню назіраў аб’екты, якія пасля сталі вядомыя як галілеевыя спадарожнікі.

Таксама на борце знаходзяцца тры фігуркі LEGO — Галілея, рымскага бога Юпітэра і яго жонкі Юноны^[22]. У рымскай міфалогіі Юпітэр ахутаў сябе покрывам аблокаў, каб схаваць свае правіны. Юнона ж назірала яго з гары Алімп над аблокамі і магла зразумець сапраўдную сутнасць Юпітэра. Фігурка Юноны трымае ў руках павелічальнае шкло, як сімвал пошуку ісціны, а Юпітэр — маланку.

Хоць усе фігуркі LEGO вырабляюцца з пластмасы, гэтыя фігуркі былі зробленыя з алюмінія, каб вытрымаць экстрэмальныя ўмовы падчас палёту^[23].

• Аппарат НАСА Juno готов к полёту на Юпитер Архівавана 16 лістапада 2011. — Компьюлента (28.07.2011)
• Афіцыйны сайт праекта Юнона (англ.)
• Юнона на сайте НАСА. Місіі па даследаванні Сонечнай сістэмы (англ.) Архівавана 23 верасня 2008.
• Юнона на сайце НАСА. Місіі ў рамках New Frontiers (англ.) Архівавана 3 лютага 2007.
• NASA Press-Release аж 1 чэрвеня 2005 Архівавана 15 кастрычніка 2011. (англ.)
• The Juno Mission to Jupiter (англ.)
• «Юнона» не сядзе на Еўропу
• Юпитер и Юнона откроют тайну эволюции Солнечной системы. Архівавана 2 снежня 2010.
• Місіі 2011-га года: Juno