Jupiter Icy Moon Explorer

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE)
JUICE spacecraft concept.jpg
Zaangażowani ESA
Rakieta nośna Ariane 5
Miejsce startu Gujańskie Centrum Kosmiczne, Gujana Francuska
Cel misji księżyce Jowisza
Orbita (docelowa, początkowa)
Czas trwania
Początek misji czerwiec 2022
Wymiary

Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) – planowana sonda Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) mająca dotrzeć do układu Jowisza, w celu przebadania trzech jego księżyców: Ganimedesa, Kallisto i Europy[1]. Sonda ma przeprowadzić poszukiwania płynnej wody znajdującej się pod powierzchnią tych obiektów, pod kątem możliwości występowania na nich życia. Ogłoszenie wyboru misji nastąpiło 2 maja 2012[2].

Historia[edytuj | edytuj kod]

Projekt misji został opracowany na podstawie wcześniejszego projektu Jupiter Ganymede Orbiter, który miał stanowić wkład ESA do misji Europa Jupiter System Mission – Laplace (EJSM/Laplace)[3]. Stanie się pierwszą misją klasy L (Large mission), L1 w Wizji Kosmicznej ESA. W kwietniu 2012 r. misja JUICE została wybrana przez ESA do realizacji, konkurując z projektem LISA (Laser Interferometer Space Antenna lub New Gravitational Wave Observatory), mającym na celu bezpośrednie wykrycie fal grawitacyjnych[4][5].

Plany[edytuj | edytuj kod]

Według planu start ma odbyć się w 2022 za pomocą rakiety nośnej Ariane 5, natomiast dotarcie do systemu Jowisza przewidziane jest na rok 2030[6]. Do 2033 r., po przeprowadzeniu manewrów wokół Jowisza i jego księżyców, sonda wejdzie na orbitę księżyca Jowisza – Ganimedesa. W aparaturze badawczej znajdą się kamery, spektrometry i radar.

Cele naukowe[edytuj | edytuj kod]

Ganimedes
Kallisto
Europa

Misja Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) przeprowadzi szczegółowe badania Ganimedesa jako obiektu planetarnego oraz dokona oceny potencjału do występowania na nim życia. Badania pozostałych księżyców galileuszowych, Europy i Kallisto, pozwolą na przeprowadzenie analiz porównawczych[7]. Uważa się, że te trzy księżyce mogą zawierać wewnętrzne oceany ciekłej wody, a ich zbadanie pomogłyby w zrozumieniu możliwości występowania życia w lodowych światach.

Główne cele naukowe przewidziane dla badań Ganimedesa i (w mniejszym stopniu) dla Kallisto są następujące:

  • zbadanie powierzchniowych oceanów oraz wykrycie przypuszczalnych podpowierzchniowych zbiorników wodnych;
  • zmapowanie topograficzne, geologiczne oraz wyglądu powierzchni;
  • zbadanie fizycznych właściwości skorupy lodowej;
  • zbadanie wewnętrznego rozkładu masy księżyca, dynamiki i ewolucji jego wnętrza;
  • zbadanie jego atmosfery;
  • zbadanie jego pola magnetycznego oraz jego oddziaływania z magnetosferą Jowisza.

Badania Europy będą skupiały się na określeniu składu chemicznego atmosfery pod kątem możliwości występowania życia, w tym istnienia w niej cząsteczek organicznych, oraz właściwości ukształtowania powierzchni i niewodnego lodu. Ponadto JUICE przeprowadzi po raz pierwszy podpowierzchniowe sondowanie tego księżyca, w tym badanie minimalnej grubości pokrywy lodowej w najbardziej obecnie aktywnych regionach.

Sonda[edytuj | edytuj kod]

Główne założenia projektu sondy wynikają z dużych odległości od Słońca, wykorzystaniu energii słonecznej oraz wysokiego promieniowania Jowisza. Parametry orbit Jowisza i Ganimedesa oraz duża liczba manewrów przelotowych (ponad 25 asyst grawitacyjnych i dwa przeloty w pobliżu Europy) wymagają, by sonda miała duży zapas paliwa chemicznego w ilości około 3 ton[8].

Instrumenty sondy[edytuj | edytuj kod]

21 lutego 2013 ESA ogłosiła listę eksperymentów, które ma przeprowadzić sonda JUICE. Na jej pokładzie znajdzie się dziesięć instrumentów naukowych. Dodatkowy eksperyment wykorzysta system telekomunikacyjny sondy i sieć radioteleskopów na powierzchni Ziemi[9][10].

Dwa z instrumentów naukowych sondy: eksperyment fal submilimetrowych (SWI) oraz eksperyment fal radiowych i plazmowych (RPWI) powstają z udziałem Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk[11].

Instrument Opis instrumentu
  • Kierownik eksperymentu (Principal Investigator)
JANUS (Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator) Kamera optyczna przeznaczona do badania globalnej, regionalnej i lokalnej morfologii i procesów na księżycach oraz obserwacji chmur na Jowiszu.

Kamera wyposażona w 13 filtrów barwnych. Pole widzenia 1,3°. Rozdzielczość przestrzenna do 2,4 m na powierzchni Ganimedesa i ok. 10 km na Jowiszu.

  • P. Palumbo, Università degli Studi di Napoli "Parthenope", Włochy
MAJIS (Moons and Jupiter Imaging Spectrometer) Hiperspektralny spektrometr obrazujący w podczerwieni przeznaczony do obserwacji struktury chmur troposferycznych na Jowiszu oraz scharakteryzowania lodów i minerałów na powierzchni księżyców lodowych.

Obserwacje w zakresie długości fal 0,4 - 5,7 µm z rozdzielczością spektralną 3 - 7 nm. Rozdzielczość przestrzenna do 25 m na powierzchni Ganimedesa i ok. 100 km na Jowiszu.

  • Y. Langevin, Institut d'Astrophysique Spatiale, Francja
UVS (UV imaging Spectrograph) Spektrometr obrazujący w ultrafiolecie przeznaczony do scharakteryzowania składu i dynamiki egzosfer księżyców lodowych, badania jowiszowych zórz polarnych oraz składu i struktury górnych warstw atmosfery. Instrument posłuży do wykonywania obserwacji zarówno w nadirze, jak i do sondowania podczas okultacji słonecznych i gwiazdowych.

Obserwacje w zakresie długości fal 55 - 210 nm z rozdzielczością spektralną < 0,6 nm. Rozdzielczość przestrzenna do 0,5 km na powierzchni Ganimedesa i 250 km na Jowiszu.

  • R. Gladstone, Southwest Research Institute, Stany Zjednoczone
SWI (Sub-millimeter Wave Instrument) Instrument do obserwacji w zakresie fal submilimetrowych przeznaczony do badania rozkładu temperatury, składu i dynamiki stratosfery i troposfery Jowisza oraz egzosfer i powierzchni księżyców lodowych.

Spektrometr heterodynowy z anteną o średnicy 30 cm, pracujący w dwóch zakresach widmowych (1080 - 1275 GHz i 530 - 601 GHz) ze spektralną zdolnością rozdzielczą ok. 107.

  • P. Hartogh, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Niemcy
GALA (GAnymede Laser Altimeter) Wysokościomierz laserowy służący do badania deformacji pływowych Ganimedesa oraz morfologii i topografii powierzchni księżyców lodowych.

Rozdzielczość pozioma 20 m i pionowa 0,1 m z wysokości 200 km.

  • H. Hussmann, DLR, Institut für Planetenforschung, NIemcy
RIME (Radar for Icy Moons Exploration) Radar penetrujący lód przeznaczony do badania podpowierzchniowej struktury księżyców lodowych do głębokości 9 km z rozdzielczością pionową do 30 m wewnątrz lodu.

Radar pracujący na częstotliwości centralnej 9 MHz (szerokość pasma 1 i 3 MHz) z anteną o rozmiarze 16 m.

  • L. Bruzzone, Università degli Studi di Trento, Włochy
J-MAG (A magnetometer for JUICE) Magnetometr przeznaczony do scharakteryzowania jowiszowego pola magnetycznego, jego interakcji z wewnętrznym polem magnetycznym Ganimedesa oraz do zbadania podpowierzchniowych oceanów na księżycach lodowych.

Magnetometry transduktorowe (bliższy i dalszy) umieszczone na wysięgniku.

  • M. Dougherty, Imperial College London, Wielka Brytania
PEP (Particle Environment Package) Zestaw instrumentów przeznaczony do scharakteryzowania środowiska plazmowego w układzie Jowisza.

Pomiary gęstości i strumieni dodatnich i ujemnych jonów, elektronów, neutralnych gazów egzosferycznych, plazmy termicznej i wysokoenergetycznych atomów neutralnych w zakresie energii od < 0,001 eV do > 1 MeV. Skład egzosfer księżyców zostanie zmierzony ze zdolnością rozdzielczą powyżej 1000.

  • S. Barabash, Swedish Institute of Space Physics (Institutet för rymdfysik, IRF) w Kirunie, Szwecja
RPWI (Radio & Plasma Wave Investigation) Instrument do odbioru fal radiowych i plazmowych przeznaczony do scharakteryzowania emisji radiowych i środowiska plazmowego Jowisza i jego księżyców lodowych.

W skład RPWI wchodzą cztery eksperymenty: GANDALF, MIME, FRODO i JENRAGE. Zestaw czujników, w tym dwie sondy Langmuira, posłuży do pomiarów wektorów pola elektrycznego prądów stałych aż do częstotliwości 1,6 MHz oraz do scharakteryzowania plazmy termicznej. Anteny i odbiorniki średniej i wysokiej częstotliwości posłużą do pomiarów pól elektrycznych i magnetycznych w emisjach radiowych w zakresie częstotliwości 80 kHz - 45 MHz.

  • J.-E. Wahlund, Swedish Institute of Space Physics (Institutet för rymdfysik, IRF) w Uppsali, Szwecja
3GM (Gravity & Geophysics of Jupiter and Galilean Moons) Eksperyment radiowy składający się z transpondera w paśmie Ka i ultrastabilnego oscylatora.

Pomiary pola grawitacyjnego Ganimedesa (do 10. stopnia), rozmiarów podpowierzchniowych oceanów na księżycach lodowych oraz badania struktury neutralnych atmosfer i jonosfer Jowisza (w zakresie 0,1 - 800 mbar) i jego księżyców.

  • L. Iess, Università di Roma "La Sapienza", Włochy
PRIDE (Planetary Radio Interferometer & Doppler Experiment) Eksperyment wykorzystujący system telekomunikacyjny sondy JUICE i system obserwatoriów VLBI do wykonania precyzyjnych pomiarów pozycji i prędkości sondy, w celu zbadania pól grawitacyjnych Jowisza i księżyców lodowych.
  • L. Gurvits, Joint Institute for VLBI in Europe, Holandia

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. ESA – Selection of the L1 mission (ang.). Europejska Agencja Kosmiczna, 2012-04-17. [dostęp 2012-05-05].
  2. Jonathan Amos: Esa selects 1bn-euro Juice probe to Jupiter (ang.). BBC News Online, 2012-05-02. [dostęp 2012-05-05].
  3. JUICE (JUpiter ICy moon Explorer): a European-led mission to the Jupiter system (ang.). 2011. [dostęp 2012-05-05].
  4. Emily Lakdawalla: JUICE: Europe's next mission to Jupiter? (ang.). The Planetary Society, 2012-04-18. [dostęp 2012-05-05].
  5. Jonathan Amos: Disappointed astronomers battle on (ang.). BBC News Online, 2012-04-19. [dostęp 2012-05-05].
  6. ESA – Selection of the L1 mission (ang.). Europejska Agencja Kosmiczna, 2012-04-17. [dostęp 2012-05-05].
  7. JUICE. Science objectives (ang.). Europejska Agencja Kosmiczna, 2012-03-16. [dostęp 2012-05-05].
  8. JUICE. Spacecraft (ang.). Europejska Agencja Kosmiczna, 2012-03-16. [dostęp 2012-05-05].
  9. ESA: ESA chooses instruments for its Jupiter icy moons explorer (ang.). 2013-02-21. [dostęp 2013-03-07].
  10. ESA: JUICE. Science Payload (ang.). 2013-03-07. [dostęp 2013-03-07].
  11. Polskie instrumenty kosmiczne w misji JUICE (pol.). Ministerstwo Gospodarki, 2014-03-26. [dostęp 2014-03-27].

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]