13 апреля с космодрома Куру во Французской Гвиане должен состояться один из наиболее важных космических пусков 2023 года. Ракета Ariane 5 отправит в космос JUICE: наиболее амбициозную межпланетную миссию Европейского космического агентства (ESA). В этом материале мы расскажем про историю, техническое устройство и основные задачи этого проекта.
История проекта
В конце нулевых у ESA родилась идея миссии JGO (Jupiter Ganymede Orbiter). Ее целью должен был стать Ганимед: крупнейший спутник планеты в Солнечной системе, который по своим размерам даже превосходит Меркурий. Европейский аппарат должен был выйти на постоянную орбиту вокруг небесного тела и изучать его в течение нескольких лет.
JGO задумывался как часть совместного с NASA проекта — EJSM-Laplace. Но из-за разразившихся на стыке десятилетий финансовых трудностей, американской аэрокосмической администрации пришлось выйти из программы (к слову, аналогичная ситуация сложилась и с печально известной миссией ExoMars).
Что же касается ESA, то руководство организации не стало отказываться от идеи запуска миссии к Юпитеру. Однако ее концепция была полностью переработана. ESA решило существенно ее расширить и сделать своей флагманской миссией на 2020-е года. Обновленный проект получил название JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer).
JUICE был одобрен в 2012 году. Строительство аппарата началось в 2015 году. Основным подрядчиком проекта был Airbus, в работах также принимало участие свыше 80 различных европейских компаний. Сборка JUICE была закончена в мае 2022 года, общая стоимость его строительства составила 870 млн евро. После завершения многочисленных тестов, его переправили на космодром Куру во Французской Гвиане и подготовили к запуску.
Основные задачи JUICE
Миссия JUICE будет исследовать Ганимед, Каллисто и Европу. Это три крупнейших ледяных спутника Юпитера. Их общей чертой, с высокой степенью вероятности, является наличие подповерхностных океанов жидкой воды. А где есть вода, там, как известно, может быть и жизнь.
Конечно, JUICE не предназначен для прямой посадки на спутники Юпитера с целью бурения поверхности и непосредственного поиска жизни. Подобные задачи могут быть возложены на последующие миссии. Но прежде чем их запускать, ученым необходимо получить подтверждение, что под ледяной поверхностью лун Юпитера действительно скрываются океаны, а также выяснить их основные свойства. Именно это и является одной из ключевых задач JUICE. Аппарат должен определить характеристики океанов Ганимеда, Европы и Каллисто, что в свою очередь даст возможность провести базовую оценку их жизнепригодности.
JUICE также осуществит детальное сканирование спутников, составит их подробные топографические карты и определит химический состав поверхности. Еще одна важная задача миссии — изучение магнитосферы Ганимеда. Это единственный спутник в Солнечной системе, обладающий собственным магнитным полем. Ученых очень интересует механизм его происхождения и то, как именно оно взаимодействует с магнитосферой Юпитера.
Техническое устройство JUICE
Масса JUICE (с учетом топлива) составляет 6042 кг. Это самый тяжелый межпланетный аппарат, когда-либо созданный ESA.
JUICE получил весьма внушительный научный инструментарий, состоящий из десяти приборов, созданных различными европейскими научными учреждениями при поддержке NASA и JAXA. В их числе — камеры высокого разрешения, спектрометры, магнитометр, радар, лазерный альтиметр, а также приборы для измерения характеристик заряженных частиц и гравитационных полей.
Аппарат будет получать энергию от солнечных батарей. В развернутом состоянии их площадь составит почти 90 м². Столь внушительные размеры объясняются тем, что окрестности Юпитера получают в 27 раз меньше света, нежели Земля. Кроме того, поскольку Юпитер обладает весьма мощными радиационными поясами, инженерам пришлось оснастить электронику аппарата усиленной защитой.
Что касается связи с Землей, то для нее будет использоваться 3,2-метровая антенна. Ожидается, что она обеспечит передачу порядка 1,4 Гбайт данных в сутки.
Последним штрихом стала установка на корпус JUICE мемориальной таблички. На ней нанесено изображение нескольких страниц из опубликованного в 1610 году трактата Sidereus Nuncius. В нем Галилео Галилей впервые поведал всему миру об обнаружении четырех крупнейших спутников Юпитера.
Восьмилетнее путешествие до Юпитера
Баллистическое окно для запуска JUICE будет открыто в период с 14 по 30 апреля 2023 года. Для миссии будет задействована ракета Ariane 5, головной обтекатель которой украсил рисунок украинской девочки. JUICE станет последним аппаратом, отправленным носителем в космос. После запуска главная рабочая лошадка ESA последних десятилетий, уйдет на заслуженный отдых.
Но даже мощности Ariane 5 не хватит, чтобы напрямую отправить JUICE к Юпитеру. Чтобы набрать необходимую скорость для достижения пятой планеты Солнечной системы, зонд осуществит четыре гравитационных маневра для ускорения. Первый состоится в августе 2024 года, когда JUICE совершит пролет Луны и Земли. Спустя год аппарат навестит окрестности Венеры. В сентябре 2026 года JUICE во второй раз сблизится с Землей, затем пройдет через пояс астероидов, а потом вновь вернется к нашей планете. Финальный гравитационный маневр у Земли состоится в январе 2029 года. Он наконец-то позволит аппарату лечь на курс к Юпитеру.
JUICE достигнет Юпитера в 2031 году. Таким образом, европейскому исследователю потребуется восемь лет, чтобы добраться до цели.
В окрестностях Юпитера
В июле 2031 года JUICE выполнит пролет Ганимеда. Этот маневр позволит ему выйти на первоначальную орбиту вокруг Юпитера. Ровно через год JUICE осуществит первый из двух намеченных планом миссии пролетов Европы. Основное внимание будет уделено изучению ее активных зон. Результаты наблюдений говорят о возможности существования гейзеров, подпитываемых небольшими подповерхностными водоемами, которые возможно связаны с океаном. Если JUICE повезет пролететь через один из произведенных гейзерами выбросов, он сможет провести детальный химический анализ воды.
После рандеву с Европой JUICE приступит к серии сближений с Каллисто. В общей сложности, за время своей миссии он выполнит 21 пролет спутника. JUICE тщательно исследует эту луну и использует ее гравитацию, чтобы увеличить наклонение своей орбиты. Это даст аппарату возможность изучить полярные регионы Юпитера.
В декабре 2034 года JUICE приступит к следующему этапу своей миссии. Аппарат выполнит маневр, который переведет его на орбиту вокруг Ганимеда. Таким образом JUICE станет первым в истории земным посланцем, который выйдет на постоянную орбиту вокруг спутника другой планеты.
Несмотря на то, что у Ганимеда нет значимой атмосферы, орбита JUICE будет постепенно снижаться. Это будет происходить под действием совокупности различных факторов, включающих неоднородности гравитационного поля самого спутника, а также влияние Юпитера и других его лун.
Чтобы противостоять снижению высоты, JUICE придется использовать двигатели. Со временем земной посланец полностью исчерпает запасы топлива, потеряет возможность удерживать орбиту, после чего разобьется о ледяную поверхность Ганимеда. По предварительным оценкам, это произойдет где-то в конце 2035 года. Впрочем, нельзя исключать, что европейские специалисты найдут какой-то хитрый способ продлить срок миссии. Благо, что в истории космонавтики хватает подобных примеров.
Но какой бы финал не ожидал JUICE, собранные аппаратом данные наверняка существенно изменят научные представления о ледяных мирах крупнейшей планеты Солнечной системы. И кто знает? Возможно европейскому исследователю действительно удастся обнаружить какие-то признаки, указывающие на их обитаемость.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
