Реклама

Jupiter Icy Moon Explorer

Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE)
Jupiter Icy Moon Explorer (рисунок художника)JUICE (рисунок художника)
Заказчик Европейское космическое агентство
Оператор Европейское космическое агентство
Задачи изучение системы Юпитера
Спутник Юпитер
Выход на орбиту июль 2030 года
Запуск май 2022 года
Ракета-носитель Ариан-5 (космодром Куру)
Стартовая площадка ELA-3
Длительность полёта 7,6 лет
Сход с орбиты июль 2033 года
Масса 5 т
Сайт проекта

Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) — автоматическая межпланетная станция Европейского космического агентства, проектируемая для изучения системы Юпитера, главным образом — спутников Ганимеда, Европы и Каллисто на предмет наличия у этих лун подповерхностных океанов жидкой воды. Исследования Ио будут вестись только дистанционно.

В цели миссии JUICE входит исследование Ганимеда как богатого водой мира, что имеет важнейшее значение для определения потенциальной обитаемости Солнечной системы вне Земли. Кроме того, особое внимание будет уделено исследованиям уникальных магнитных и плазменных взаимодействий Ганимеда и Юпитера. Миссия была утверждена 2 мая 2012 года в качестве основной класса L1 в рамках программы Cosmic Vision на 2015—2025 годы[1]. Примерная стоимость программы составляет 850 млн евро[2] (в ценах 2011 года). Научный руководитель проекта (Study Scientist) — Дмитрий Титов (ЕКА).

История программы

Планируемые события

Предпосылки миссии

В 1995 аппарат Галилео прибыл в систему Юпитера чтобы провести детальные исследования планеты и её спутников, вслед за миссиями Пионеров 10 и 11, Вояджеров 1 и 2 и Улисса. Особое внимание было уделено исследованиям четырех галилеевых спутников — Ио, Европе, Ганимеду и Каллисто — у которых (за исключением Ио) были обнаружены подповерхностные океаны. «Галилео» также удалось обнаружить у Ганимеда магнитное поле, которое генерируется, вероятно, в результате конвекции в жидком ядре.

Исследования, проведенные аппаратом Кассини в начале XXI столетия, показали, что спутники Сатурна — Энцелад и Титан — также имеют подповерхностные жидкие океаны.

Эти открытия привели к появлению новой парадигмы обитаемых миров, согласно которой ледяные спутники газовых гигантов являются благоприятными местами для зарождения жизни. Вероятно, экзопланеты, имеющие ледяные спутники с подповерхностным океаном, могут быть гораздо более распространенным явлением во Вселенной, чем планеты наподобие нашей Земли, для появления жизни на которых требуются особые условия. «Галилео» сделал важное открытие, а именно — наличие магнитного поля у Ганимеда, единственного спутника в солнечной системе, имеющего подобное поле. Ганимед и Европа, как считается, до сих пор внутренне активны из-за сильнейшего приливного воздействия Юпитера.

Еще в период функционирования «Галилео», а также после его схода с орбиты в 2003 году, научное сообщество неоднократно предпринимало попытки выбить финансирование на очередную миссию по исследованию системы Юпитера. Почти все они были отклонены по двум основным причинам — вследствие высокой сложности и недостатка средств.

Миссия запущенного 5 августа 2011 года зонда Юнона с прибытием к Юпитеру в 2016 году сфокусирована исключительно на изучении самого газового гиганта и не рассчитана на исследования его спутников. Теоретически возможности цветной камеры Юноны позволят получить изображения ближайшего галилеевого спутника Юпитера, Ио. Однако даже при самых благоприятных условиях размер изображений ввиду особенностей камеры Юноны будет ничтожно малым: если Ио будет находиться прямо над Юноной, на расстоянии около 345 тыс. км, то разрешение изображений составит всего лишь 232 км на пиксель или около 16 пикселей в поперечнике. Изображения остальных спутников будут еще менее четкими[6]. В то же время, научный интерес представляют лишь снимки, которые будут иметь разрешение от нескольких километров до нескольких метров на пиксель (например, максимальная детализация изображений камеры «Галилео» при съемке поверхности Европы составила 6 м на пиксель).

Сценарий миссии

Фаза межпланетного перелета[7]

Фаза Jupiter Tour

Фаза Ganymede Tour

Научные цели

JUICE охарактеризует Европу, Ганимед и Каллисто с точки зрения их внутреннего строения, состава и геологической активности, определит области с подповерхностными океанами и расширит наши знания касательно возможной обитаемости этих миров. JUICE сделает измерения толщины ледяной корки Европы и определит место для будущих исследований. Миссия предусматривает также изучение самого Юпитера и взаимодействие галилеевых спутников с газовым гигантом. Юпитер является архетипом планет-гигантов, которые во множестве были обнаружены вокруг других звезд. Миссия JUICE позволит лучше понимать потенциал газовых гигантов и их спутников для существования жизни. Общее время исследований — 3,5 года.

Ганимед

Большую часть своей миссии JUICE будет исследовать Ганимед: общее время изучения спутника составит 30% от общей программы миссии. Ганимед, прежде всего, интересен тем, что является единственным спутником в Солнечной системе, который генерирует собственное магнитное поле. Кроме того, существует гипотеза о наличии на нем подповерхностного океана жидкой воды. Общее время близких исследований — 280 дней, в течение которых JUICE совершит 15 облетов спутника на различной высоте, от 300 до 50000 км. Будет составлена глобальная карта спутника с разрешением 400 м на пиксель. Съемка наиболее интересных объектов будет произведена с разрешением до нескольких метров на пиксель.

Целевые научные исследования Ганимеда следующие:

Максимальные сближения:

Каллисто

Близкие исследования Каллисто продлятся 200 дней, общие — 2 года, в течение которых JUICE совершит 12 витков вокруг спутника. Общее время изучения спутника составит 14% от общей программы миссии.

Целевые научные исследования Каллисто следующие:

Максимальные сближения:

Европа

В связи с относительно невысоким уровнем радиационной защиты планируется только 2 облета Европы на высоте 400—500 км от поверхности спутника (полноценное изучение этого спутника потребовало бы от JUICE порядка 50—100 облётов). Общее время изучения спутника составит 10% от общей программы миссии. В качестве объектов исследования в период максимальных сближений зонда с поверхностью выбраны Thera и Thrace Macula, а также Lenticulae. Длительность подробного изучения Европы составит 36 дней, общее — около года (удаленные исследования). Акцент в исследовании Европы будет сделан не на поиск органики, а на понимание образования ледяной коры спутника и её состава. JUICE будет первым земным аппаратом, осуществившим сканирование поверхности Европы и определившим как минимальную толщину ледяной корки под самыми активными областями спутника, так и глубину океана под ними.

Целевые научные исследования Европы следующие:

Максимальные сближения:

Ио

В отличие от предшественника JUICE — аппарата «Галилео» — исследования Ио будут вестись только дистанционно, с расстояния не далее орбиты Европы, достигнув максимального сближения 430666 км в 2029 году. Это связано с тем, что в целях сохранения стоимости миссии в районе 1 млрд евро радиационная защита зонда будет не в состоянии обеспечивать защиту электроники вблизи Юпитера на требуемом уровне (по этой же причине запланировано только два облета Европы). Тем не менее, JUICE проведет дистанционные исследования вулканической активности спутника.

Юпитер

Исследования Юпитера составят более 40% от общей программы миссии:

Ганимед (множество облётов)
Каллисто (12 облётов)
Европа (два облёта)
Юпитер (пролётная траектория)

Характеристики

Ракета-носитель

Зонд JUICE будет выведен на орбиту либо европейской ракетой-носителем Ариан 5, либо российской ракетой-носителем Протон-М. В случае утверждения Ариан 5 полет потребует EVEE-маневра (Земля — Венера — Земля — Земля) и займет 7,6 лет.

Конструкция

Научная аппаратура

JUICE будет иметь 11 научных приборов общей массой 104 кг. В создании примут участие учёные из 15 европейских стран, а также из США, Японии и России. Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) разработает аппаратуру для приема и передачи сигнала радара на Землю. Полную сумму вложений в миссию НАСА оценивает в 114,4 млн долларов.

Инструменты дистанционного зондирования:

Инструменты для исследования магнитосфер Юпитера и Ганимеда:

Инструменты для исследования физической структуры лун во время близких облетов:

Схожие миссии

Современное поколение АМС, предназначенных для исследования системы Юпитера с прибытием в конце 2020-х гг., состоит из аппаратов европейского, российского и американского космических агентств. Это JUICE (ЕКА), Лаплас-П (Роскосмос) и еще не утвержденный Europa Clipper (НАСА). Успех этих миссий во многом обеспечит будущее развитие спускаемых аппаратов на поверхность галилеевых спутников в 2030-х и/или 2040-х гг.

Europa Clipper (НАСА)

Проект НАСА для исследования Европы, появившийся сразу после выхода США из международной программы Europa Jupiter System Mission и отмены миссии Jupiter Europa Orbiter. Оптимальная дата для запуска аппарата будет 21 ноября 2021 года. В этом случае зонд достигнет системы Юпитера спустя шесть лет, а непосредственные исследования Европы начнутся 4 апреля 2028 года[9].

Миссия Europa Clipper, в случае её утверждения, будет выгодно отличаться от миссии JUICE в части исследования Европы: номинальный гарантированный период работоспособности зонда в районе Европы составит не менее 109 дней (против 36 дней у JUICE). Общее время исследований Европы составит 3,5 года (против 1 года у JUICE), за которые зонд совершит 45 облетов спутника (против 2 облетов у JUICE) на высоте от 2700 до 25 км. Во время ближайшего сближения зонда с поверхностью (25 км от замороженной поверхности спутника против 400—500 км у JUICE) у радара будут максимальные шансы определить толщину ледяной коры Европы и глубину лежащего под ней водного океана (а при наиболее благоприятном стечении обстоятельств — даже его соленость). В течение номинальной миссии Clipper передаст терабит данных, включая изображения высокого разрешения с детализацией вплоть до 0,5 м на пиксель, данные радиолокационного зондирования и спектры поверхности, а также измерения магнитного поля. По полученным в ходе миссии результатам будет определено место посадки спускаемого аппарата в составе следующей миссии.

Лаплас — П (Роскосмос)

Роскосмос планирует в 2023 году на для изучения Ганимеда два зонда — орбитальный и посадочный. По состоянию на начало марта 2013 года обсуждается интеграция миссий «Лаплас-П» и JUICE.

Интересные факты

Примерно за 10 лет до прибытия JUICE в систему Юпитера в строй будет введен Тридцатиметровый телескоп, который сможет получать изображения с такой же детализацией, как у «Галилео» (35 километров на пиксель; в 10 раз лучше телескопа Хаббла)[10][11]. Европейский чрезвычайно большой телескоп, который будет введен в строй в 2025 году и иметь диаметр зеркала 39 метров, сможет получать изображения с разрешением примерно 25 км на пиксель (в 15 раз лучше телескопа Хаббла).

См. также

Примечания

Реклама