14 апреля 2023 года в 15:14 по московскому времени со стартового комплекса ELA-3 космического центра Куру (Французская Гвиана) отправилась в космос предпоследняя в истории космонавтики ракета «Ариан-5». Полезной нагрузкой ракеты являлась автоматическая межпланетная станция (АМС) «JUICE» Европейского космического агентства (ЕКА). Её цель – достигнуть планеты Юпитер для изучения четырёх крупнейших спутников, открытых Галилео Галилеем: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. И особенно АМС будет акцентировать своё внимание на двух последних. Запуск АМС первоначально был запланирован на 13 апреля. Однако его пришлось отложить на сутки из-за плохих погодных условий.
«JUICE» в космосе!
Старт прошёл без сучка и задоринки. Через 27 минут и 45 секунд зонд «JUICE» отделился от второй ступени ракеты-носителя. После чего вышел на траекторию ухода от Земли. В настоящее время «JUICE» находится на орбите вокруг Солнца. И готов начать своё восьмилетнее путешествие к системе Юпитера, где до 2035 года будет изучать его крупнейшие спутники.
«JUICE» является первым европейским космическим аппаратом, предназначенным для изучения Юпитера. И первой космической экспедицией ЕКА, отправившейся самостоятельно одиночку во внешнюю часть Солнечной системы.
Это будет четвёртый зонд с Земли, который, если всё будет хорошо, достигнет системы Юпитера. Ранее в этих далёких краях работали АМС «Юнона» и «Галилео». В 2024 году к Юпитеру будет запущена АМС «Европа Клиппер». Она прибудет к Юпитеру раньше, чем «JUICE».
В декабре 2034 года «JUICE» станет первым зондом на орбите Ганимеда, крупнейшего спутника Юпитера и всей Солнечной системы. Хотя это будет уже не первая миссия, которая находится на орбите вокруг спутника другой планеты. Поскольку японский зонд MMX будет выведен на орбиту возле Фобоса, спутника Марса, чуть раньше.
«JUICE» прибудет к Юпитеру в июле 2031 года. И до ноября 2034 года совершит 35 облётов Европы, Ганимеда и Каллисто. Если быть точнее – 2 облёта Европы, 12 облётов Ганимеда и 21 облёт Каллисто. Зонду поставлена задача собрать максимально возможное количество информации о внутренних океанах этих космических тел.
В декабре 2034 года зонд будет выведен на орбиту вокруг Ганимеда, где и останется до сентября 2035 года. «JUICE» будет изучать систему Юпитера вместе с зондом NASA «Европа Клиппер», который отправится в космос в октябре 2024 года. Однако достигнет места назначения этот зонд немного раньше, как уже отмечалось выше. Это станет возможно по причине использования более мощной ракеты «Фалкон Хэви», производимой компанией «SpaceX». АМС «Европа Клиппер» прибудет в систему Юпитера в апреле 2030 года.
ТТХ зонда
JUICE имеет массу 6,2 тонны. Его построило для ЕКА «космическое» подразделение фирмы «Эйрбас» – «Airbus Defense and Space». Сухая масса космического аппарата составляет 2420 кг, масса топлива, которое он несёт – около 3650 кг. Вес десяти научных приборов – около 280 кг. Зонд имеет прямоугольную призматическую структуру, по форме похожую на форму геостационарного спутника связи. Размеры зонда 2,86 х 4,09 х 4,35 метра. Он имеет внутренний цилиндр диаметром 1,4 метра, в котором расположены два топливных бака ёмкостью 1622 литра каждый.
После того как солнечные панели и мачты приборов будут развёрнуты, «размах крыльев» зонда составит 27,1 метра.
Космический аппарат оснащён самыми большими солнечными панелями, когда-либо разработанными для космического зонда. Площадь их поверхности составляет 85 квадратных метров.
Каждая панель разделена на пять секций размером 2,5 х 3,5 метра каждая. Такие огромные размеры солнечных панелей необходимы для того, чтобы зонд мог устойчиво обеспечиваться энергией на расстоянии почти 750 миллионов километров от Солнца. Панели «JUICE» способны обеспечить минимальную электрическую мощность 725 Вт в системе Юпитера. Они были построены итальянской компанией «Leonardo Space».
Зонд имеет внутреннюю память ёмкостью 1,25 Тб. Ожидается, что объём данных от АМС может достигать от 2 до 1,4 Гб в сутки. Они будут передаваться через антенну с высоким коэффициентом усиления — FHGA (Fixed High Gain Antenna).
Гравитационные рогатки
Первоначально планировалось, что зонд «JUICE» отправится в своё путешествие в период с мая по июнь 2022 года. Это позволило бы ему достичь Юпитера за семь с половиной лет, в октябре 2029 года. Зонд достиг бы самой большой планеты Солнечной системы после трёх пролётов Земли, одного Венеры и одного Марса.
К сожалению, миссия была отложена до апреля 2023 года. В том числе из-за пандемии ковида. Конфигурация расположения планет за это время изменилась. И теперь «JUICE» потребуется восемь лет, чтобы достичь газового гиганта. АМС совершит облёт Земли в августе 2024 года. Облёт Венеры произойдёт в августе 2025 года. Минимальное расстояние до этой планеты составит около 10 000 километров.
Следующие гравитационные манёвры будут осуществляться посредством облётов Земли, которые состоятся в сентябре 2026 года и январе 2029 года соответственно. Расстояния до нашей планеты составят от 1000 до 3500 километров.
После выхода на орбиту Юпитера «JUICE» совершит три облёта Ганимеда на расстоянии от 300 до 1400 километров, и один облёт Каллисто на расстоянии 2200 километров. Затем мы увидим один из самых важных этапов миссии: два облёта Европы, которые произойдут с разницей всего в 14 дней. Каждый из них, по расчётам, позволит собрать около 73 Гб данных. Потребуется более трёх месяцев, чтобы отправить их на Землю.
После двух облётов Европы «JUICE» приступит к следующей фазе своей работы, в ходе которой увеличит наклонение орбиты до 28º. Этот манёвр позволит лучше изучить трёхмерную структуру магнитосферы Юпитера. И собрать информацию о самых высоких широтах планеты. После завершения этого исследования зонд совершит до десяти облётов Каллисто на расстоянии около 200 километров от спутника.
Затем будет проведена корректировка траектории движения для выхода на орбиту вокруг Ганимеда. Для этого потребуется несколько облётов самого Ганимеда и около трёх Каллисто на расстоянии около 800 километров. В период с декабря 2034 года по сентябрь 2035 года «JUICE» будет вращаться вокруг Ганимеда сначала в течение 150 дней по эллиптической орбите с параметрами 200 х 10 000 километров, затем по круговой орбите высотой 5 000 километров. И, наконец, по круговой орбите высотой 500 километров.
Эта орбита нестабильна. И «JUICE» необходимо будет расходовать топливо для её поддержания. Как только топливо закончится, зонд на огромной скорости врежется в ледяную поверхность Ганимеда.
10 инструментов. Вооружён до зубов!
«JUICE» несёт на борту десять научных инструментов. Это делает космический аппарат самым продвинутым из когда-либо запущенных во внешнюю часть Солнечной системы.
Но почему «JUICE» сосредоточится свои основные усилия на Ганимеде, а не на Европе? Которая без сомнения является самым интересным миром в Солнечной системе с астробиологической точки зрения? Причина в том, что зонд изначально родился в первом десятилетии этого века в рамках совместной миссии с НАСА. Американское агентство должно было предоставить зонд под названием JEO для изучения Европы, а ЕКА – зонд JGO, который должен был работать возле Ганимеда.
Однако НАСА вдруг решило в одностороннем порядке отменить создание амбициозного зонда JEO. И оставило ЕКА наедине со своим JGO. Европейцы не испугались. И, несмотря на довольно неожиданную «подставу» от уважаемых американских партнёров, продолжили разработку миссии. Хотя некоторые её цели пришлось пересмотреть.
В результате было принято решение добавить в неё два облёта Европы для повышения научной заинтересованности в проекте.
Ганимед, в общем-то, тоже весьма интересен. Он является крупнейшим спутником в Солнечной системе. Он даже больше по размерам, чем планета Меркурий! Считается, что как и Каллисто, Ганимед имеет мантию, состоящую из жидкой воды. И она может быть потенциально обитаемой. Отсюда и интерес к исследованиям этого спутника. Изучение галилеевых спутников является ключом к лучшему пониманию возможностей существования жизни за пределами обитаемой зоны Солнечной системы.
Очевидно, что благодаря «JUICE» через восемь лет мы будем лучше понимать эти увлекательные миры.