JUICE – місія до Юпітера, яка прибуде на місце лише через 8 років

З усією цією метушнею навколо SpaceX Starship ми забули розповісти про ще один, і, можливо, навіть цікавіший космічний запуск цього місяця. Йдеться про відправку місії JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) до, так, Юпітера. Виправляємось.

Місія JUICE та український слід

Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) – це довгострокова програма Європейського космічного агентства (ESA). Місія була затверджена у 2012 р., а у 2015 р. Airbus Defence and Space почала розробку та будівництво космічного апарату JUICE.

Цікаво, що з заводу Airbus у Тулузі (Франція) на космодром Куру (Французька Гвіана) космічний апарат доправив український літак Ан-124-100 «Авіаліній Антонова». І це не єдиний український слід в історії JUICE.

Головний обтічник ракети-носія Ariane 5 ECA, що вивела супутник у космос, було прикрашено дитячим малюнком, який переміг у конкурсі, запровадженому ESA у 2021 р. Авторка малюнка – українка Ярина Закалюжна, на момент перемоги дівчинці було 8 років.

Маневри у космосі

Місія JUICE стартувала з космодрома Куру 14 квітня 2023 р. Ariane 5 ECA (Evolution Cryotechnique type A – четверте і поточне покоління ракет Ariane 5, яке літає з 2005 р.) відпрацювала штатно, апарат відділився від ракети-носія та розкрив сонячні панелі. Але це лише початок Великої подорожі JUICE по Сонячній системі. Річ у тому, що JUICE відправився до Юпітера по дуже енергетично вигідній, але дуже довгій траєкторії, яка передбачає численні гравітаційні маневри.

Маневри JUICE:
серпень 2024 р. – гравітаційний маневр біля Місяця та Землі;
31 серпня 2025 р. – гравітаційний маневр біля Венери;
29 вересня 2026 р. – перший гравітаційний маневр біля Землі;
18 січня 2029 р. – другий гравітаційний маневр біля Землі;
15 жовтня 2029 р. – проліт біля астероїда 223 Rosa;
липень 2031 р. – прибуття на орбіту Юпітера;
грудень 2034 р. – прибуття на орбіту Ганімеда.

І це лише частка маневрів JUICE. У системі Юпітера апарат здійснить ще більше ніж 25 гравітаційних маневрів навколо супутників планети-гіганта, включаючи декілька прольотів повз Європу.

Планується, що наприкінці 2035 року JUICE зійде з орбіти Ганімеда і зіткнеться з поверхнею супутника. Звісно ж, з науковою метою.

Цікаво, що схожа місія NASA Europa Clipper, яка має стартувати у 2024 р., прибуде до Юпітера раніше за JUICE, ще у 2030 р.

Апарат JUICE

Через велику кількість маневрування основу масу JUICE складає саме паливо. При сухій масі апарата у 2 420 кг (включно з адаптером для розміщення під обтічник Ariane 5 ECA) маса палива складає 3 650 кг! Двигун JUICE використовує двокомпонентну гіперголічну (компоненти якої самозаймаються) паливну суміш монометилгідразину та суміші оксидів азоту. Тяги у 425 Н вистачає для орбітальних маневрів.

 

Інша проблема роботи на такій відстані від Сонця – енергоживлення. З РІТЕГами, які використовувалися апаратами Pioneer 10/11, Voyager 1/2, Cassini, New Horizons, марсіанськими роверами Curiosity та Perseverance, зараз складно, тому вчені покладаються на сонячні панелі. Але на орбіті Юпітера сонячне світло дає у 25 разів менше енергії, тому апарату потрібні ДУЖЕ великі сонячні панелі.

І у JUICE вони дійсно великі. Апарат, який має під обтічником ракети розміри лише 4,09 × 2,86 × 4,35 м, після розкриття сонячних панелей суттєво збільшується до 16,8 × 27,1 × 13,7 м. Сонячні панелі JUICE мають незвичну хрестоподібну форму, складаються з однакових блоків 2,5 × 3,5 м (по п’ять з кожної сторони) і мають загальну площу 85 м². Це рекорд для апаратів, які відправлялися в далекий космос.

 

Але навіть така велика площа панелей забезпечить на орбіті Юпітера сумарну потужність лише 850 Вт. Як жартують самі конструктори апарата, якщо на орбіті Землі таких панелей вистачить, щоб заживити будинки на цілій вулиці, то на орбіті Юпітера цього ледь вистачить на мікрохвильовку.

Крім сонячних панелей, JUICE має п’ять потужних акумуляторів, які живлять апарат, коли він знаходиться у тіні Юпітера, а такі періоди можуть тривати до 5 годин.

Наукові дані зберігаються на вбудований накопичувач місткістю 1,25 Тб. Цього має вистачити на декілька днів спостереження. За передачу інформації на Землю відповідають 2,5-м вузькоспрямована та широкоспрямована антени X- та K-діапазонів. Швидкість передачі через велику відстань складає лише 2 Гб на добу з використанням гігантських антен NASA Deep Space Network на Землі. Центр керування JUICE знаходиться у Дармштадті (Німеччина).

Наукові задачі

Місія JUICE, як можна побачити з його назви Jupiter Icy Moons Explorer – вивчення крижаних супутників Юпітера.

Більш за інші вчених цікавить Ганімед, а особливо його загадкове магнітне поле, складна кора, крига та підлідні океани. Крім того, JUICE буде шукати на Ганімеді біосигнатури.

Не менш цікава Європа. Тут вчені збираються «роздивитися» підлідний і потенційно пристосований для життя океан та вивчити загадкові розломи на поверхні супутника.

У Каллісто, як найдальшого і найстабільнішого з великих супутників Юпітера, вчених цікавить присутність океану під поверхнею, вивчення історії формування супутника, магнітного поля та іоносфери.

Крім того, JUICE планує вивчати й інші супутники Юпітера (нагадаємо, станом на 2023 р. їх знайдено вже 95) та усю систему загалом.

Наукове навантаження JUICE порівняно мале на фоні маси палива – лише 104 кг, але це сучасні та прогресивні інструменти. Серед них: камера JANUS з полем зору 1,3°, обладнана 13 світлофільтрами; мультиспектральний спектрометр MAJIS; ультрафіолетовий спектрограф UVS; субміліметровий спектрометр SWI; магнітометр J-MAG; альтиметр для вивчення приливної деформації Ганімеда GALA; підлідний радар RIME; плазмограф PEP; інструмент для вивчення радіовипромінювання RPWI; інструмент для вивчення гравітаційного поля 3GM; допплерівський інтерферометр PRIDE.

В розробці інструментів для JUICE приймали участь науковці Нідерландів, Італії, Швеції, Великої Британії, Німеччини та США. Тобто це дійсно міжнародний проєкт.

Нехай щастить, JUICE!

Будемо сподіватися, що під час довгої подорожі JUICE через Сонячну систему з апаратом нічого не станеться, і через 8 років ми отримаємо нові якісні фото Юпітера та його «родини». І звісно ж, нові наукові дані, які допоможуть вченим зрозуміти побудову систем газових гігантів, нюанси еволюції зоряних систем, а, можливо, і виникнення життя.

Ставимо у смартфонах нагадування на липень 2031 р.!