أول مهمة أوروبية إلى كوكب المشتري تستعد للانطلاق من أمريكا الجنوبية

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

تم تجهيز المركبة الفضائية Jupiter Icy Moons Explorer، أو JUICE، التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، للإطلاق داخل واجهة الحمولة الصافية لصاروخ Ariane 5. كان الرسم التوضيحي الموجود على معرض الحمولة النافعة Ariane 5 هو العرض الفائز في مسابقة فنية للأطفال، قامت برسمه يارينا البالغة من العمر ثماني سنوات من أوكرانيا. ائتمان:
وكالة الفضاء الأوروبية-مانويل بيدوساوت

أصبحت مهمة Jupiter Icy Moons Explorer الروبوتية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية والتي تبلغ تكلفتها 1.7 مليار دولار جاهزة للانطلاق يوم الخميس من غيانا الفرنسية، لتبدأ رحلة بحرية مدتها ثماني سنوات إلى أكبر كوكب في النظام الشمسي قبل أن تصبح أول مركبة فضائية على الإطلاق تدور حول أحد أقمار المشتري في ثلاثينيات القرن الحالي.

تحمل المهمة، المعروفة بالاختصار JUICE، كاميرا عالية الدقة ورادارًا مخترقًا للأرض لرسم خريطة للمناظر الطبيعية المتجمدة لثلاثة من أكبر أقمار المشتري - جانيميد، وكاليستو، ويوروبا - ومجموعة من أجهزة قياس الطيف لقياس تكوين أقمارها. القشور الجليدية. بعد الإطلاق، ستنشر المركبة الفضائية JUICE مجموعة تشبه الحشرات من الهوائيات وأذرع الرافعة مع أجهزة استشعار لدراسة الجسيمات ومجالات البلازما الديناميكية حول كوكب المشتري وأقماره.

"سنستكشف كوكب المشتري وأقماره الجليدية ، وهي أوروبا وجانيميد وكاليستو ، مع التركيز بشكل خاص على جانيميد ، وهو جسم فريد من نوعه في النظام الشمسي ، وهو القمر الوحيد الذي يحتوي على مجال مغناطيسي وأكبر قمر للشمس. قال أوليفييه ويتاس ، عالم مشروع لبعثة JUICE في وكالة الفضاء الأوروبية. "الهدف الرئيسي هو فهم ما إذا كانت هناك بيئات صالحة للسكن بين تلك الأقمار الجليدية حول كوكب عملاق مثل المشتري."

يعتقد العلماء أن يوروبا وجانيميد وكاليستو تؤوي محيطات من المياه السائلة تحت قشورها الجليدية.

قال ويتاسى: "سنقوم بتمييز ، على وجه الخصوص ، المحيطات المائية السائلة الموجودة داخل الأقمار الجليدية". "إذن السؤال هو ، أين تقع تلك المحيطات ، وفي أي مسافة تحت سطح الأقمار ، ما هو عمق هذا المحيط؟ كم لدينا من الماء؟ ما هي تركيبة هذه المياه؟ "

لدى JUICE 10 أدوات علمية طورتها فرق بحثية في جميع أنحاء أوروبا والولايات المتحدة واليابان. وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية، فإن المهمة مُجهزة بـ "أقوى أجهزة الاستشعار عن بعد، والجيوفيزيائية، والحمولة الموقعية التي تم إرسالها على الإطلاق إلى النظام الشمسي الخارجي".

سوف يقوم مسبار رادار بقيادة إيطالية بفحص القشرة الجليدية التي تغطي أقمار المشتري، ويكشف عن هياكل يصل عمقها إلى 6 أميال (9 كيلومترات) تحت السطح. ستلتقط كاميرا JUICE الرئيسية صورًا لأنماط سحابة المشتري وحلقاته والتضاريس الفوضوية والمليءة بالفوهات في أوروبا وكاليستو وجانيميد.

قال ويتاسي: "لفهم مسألة القابلية للسكن ، نحتاج إلى استكشاف نظام كوكب المشتري على مستوى العالم". "لذا لدراسة كوكب المشتري ، غلافه الجوي ، طقسه ، مجاله المغناطيسي الدوار القوي ، القمر البركاني آيو ، الأقمار الأخرى في النظام ، وكيف ترتبط كل هذه الأجسام ببعضها البعض."

تم بناء المركبة الفضائية JUICE بواسطة شركة إيرباص، وهي محاطة بمخروط مقدمة منصة الإطلاق Arianespace Ariane 5 للإقلاع في الساعة 8:15:01 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة (1215:01 بالتوقيت العالمي) من مركز جويانا الفضائي، الميناء الفضائي الذي يديره الأوروبيون في كورو، فرنسا. غيانا. سوف تقفز Ariane 5 من منصة الإطلاق بقوة دفع تبلغ 2.9 مليون رطل من محركها الرئيسي الذي يعمل بوقود الهيدروجين واثنين من معززات الصواريخ الصلبة المثبتة على الجانب.

يقوم الصاروخ الأوروبي برحلته قبل الأخيرة على متن المركبة الفضائية JUICE. ومن المقرر إطلاق نهائي لصاروخ Ariane 5 مع قمرين صناعيين للاتصالات في يونيو/حزيران، ثم سيتم إيقاف الصاروخ العملي لصالح الجيل الجديد من صاروخ Ariane 6 الأوروبي، والذي لا يزال قيد التطوير.

يعد Ariane 5 أحد أقوى الصواريخ العاملة في العالم، حيث سجل له 115 مهمة، بما في ذلك الإطلاق التاريخي لتلسكوب جيمس ويب الفضائي في يوم عيد الميلاد عام 2021.

المركبة الفضائية JUICE داخل غرفة نظيفة في مركز غيانا للفضاء. الائتمان: ESA / CNES / Arianespace / P. بودون

ستركب المركبة الفضائية JUICE التي يبلغ وزنها 13,141 رطلاً (5,961 كيلوغرامًا) صاروخ Ariane 5 لمدة 28 دقيقة تقريبًا، لتحصل على ما يكفي من السرعة للهروب من جاذبية الأرض والتوجه إلى النظام الشمسي. بعد الانفصال عن المرحلة العليا لـ Ariane 5، ستتصل JUICE بمحطة أرضية وتكشف عن جناحيها المولدين للطاقة الشمسية، كل منهما مرتب في تشكيل متقاطع مميز.

تعد الألواح الشمسية هي الأكبر على الإطلاق لمركبة فضائية بين الكواكب، وتمتد حوالي 89 قدمًا (27.1 مترًا) من طرف إلى طرف بمساحة 915 قدمًا مربعًا (85 مترًا مربعًا). سيسمح حجمها الكبير لـ JUICE بتوليد طاقة كافية للمركبة الفضائية وأدواتها العلمية في كوكب المشتري، الذي يبعد حوالي خمس مرات عن الشمس عن الأرض. ستولد الخلايا الشمسية للمركبة الفضائية البالغ عددها 23,560 خلية 850 واط من الطاقة.

وكتب مسؤولو وكالة الفضاء الأوروبية في مجموعة JUICE الصحفية: "في الأرض، يمكن لمثل هذه المساحة السطحية (المصفوفة الشمسية) أن تزود طريقًا كاملاً من المنازل بالطاقة، ولكن في كوكب المشتري، يمكنها تشغيل ميكروويف واحد مرة واحدة فقط".

سيشرف المراقبون الأرضيون في مركز عمليات المركبات الفضائية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية في دارمشتات بألمانيا على رحلة JUICE إلى كوكب المشتري. ستتضمن أول 17 يومًا بعد الإطلاق سلسلة من عمليات نشر الأجهزة والهوائيات وذراع الرافعة.

قال أليساندرو أتزي ، مهندس نظام الحمولة النافعة في وكالة الفضاء الأوروبية لمهمة JUICE: "لقد استغرقت المركبة الفضائية الجزء الأكبر من العقد الماضي لتصميمها وتطويرها ، وهي الآن جاهزة للإطلاق فوق قاذفة آريان 5". "لذلك نحن نتحدث عن مركبة فضائية كبيرة إلى حد ما مع العديد من الميزات الرئيسية المدهشة حقًا. الهوائي الكبير للغاية عالي الكسب ، والمصفوفات الشمسية الضخمة ، 85 مترًا مربعًا ، والعديد والعديد من حواجز التطويق القابلة للنشر. لذلك بعد الإطلاق مباشرة ، سيكون هناك الكثير من العمل للتأكد من نشر كل شيء بشكل صحيح حتى نتمكن من بدء مهمتنا ".

ESA اختارت مهمة JUICE من أجل التنمية في عام 2012 ، متغلبًا على المقترحات الخاصة بمرصد الفيزياء الفلكية للأشعة السينية وبعثة لكشف الموجات الثقالية في مسابقة للحصول على تمويل في برنامج الرؤية الكونية لعلوم الفضاء التابع للوكالة.

على الرغم من التعزيز الكبير من صاروخ آريان 5 ، فإن المركبة الفضائية JUICE لن تسلك طريقًا مباشرًا إلى كوكب المشتري. ستدور حول الشمس مرة واحدة قبل أن تعود لتحليق بالقرب من الأرض والقمر في أغسطس 2024 ، وهي مناورة لاستخدام الجاذبية لبدء إعادة تشكيل مدار المسبار. ستكون رحلة الطيران هي المرة الأولى التي تقوم فيها مركبة فضائية بمناورة مساعدة الجاذبية مع كل من الأرض والقمر.

ومن المقرر أن تحلق طائرة مماثلة بمساعدة الجاذبية مع كوكب الزهرة في أغسطس 2025 ، تليها رحلتان أخريان على الأرض في عامي 2026 و 2029. في لحظة حاسمة للمهمة ، ستطلق JUICE محركها الرئيسي ليتم التقاطها في المدار بواسطة جاذبية المشتري في يوليو 2031. سيبدأ هذا الإنجاز سلسلة من 35 رحلة طيران من جانيميد وكاليستو ويوروبا ، وإجراء قياسات دقيقة لسماكة الغطاء الجليدي العالمي يوروبا والبحث عن الجزيئات العضوية.

قال ويتاسى: "كوكب المشتري ، إنه حقًا نظام شمسي مصغر".

بعد ذلك ، في عام 2034 ، سوف يدور JUICE في مدار حول Ganymede نفسها لإجراء مسح تفصيلي.

ستحاول المركبة الفضائية تأكيد وجود محيط عميق تحت السطح في جانيميد. ستعمل أداة قياس الارتفاع بالليزر الممولة بشكل أساسي من ألمانيا على قياس تشوه المد والجزر لمساعدة العلماء على معرفة المزيد عن المحيط الداخلي المفترض لغانيميد ، وجمع البيانات لخريطة طبوغرافية عالمية لأكبر قمر في النظام الشمسي.

ستنشئ أدوات JUICE خريطة عالية الدقة لسطحها الجليدي ، وتحقق من المجال المغناطيسي لـ Ganymede. عندما ينخفض وقود JUICE ، ستوجه وحدات التحكم الأرضية المركبة الفضائية في مسار تصادم مع Ganymede للتأكد من أنها لا تلوث أي أقمار أخرى في نظام المشتري ، مما قد يعيق المهمات المستقبلية التي تبحث عن الحياة.

تتابع العديد من أهداف JUICE الاكتشافات التي حققتها مهمة Galileo التابعة لناسا ، والتي قامت بجولة في نظام المشتري من عام 1995 إلى عام 2003.

لن تكون مهمة JUICE وحدها في كوكب المشتري. تخطط ناسا لإطلاق المركبة الفضائية يوروبا كليبر الخاصة بالمشتري والتي تبلغ تكلفتها مليارات الدولارات من مركز كينيدي للفضاء في فلوريدا في أكتوبر 2024.

سيتم إطلاق Europa Clipper على صاروخ أكثر قوة ، وهو صاروخ Falcon Heavy من SpaceX ، وسيصل إلى مدار حول كوكب المشتري في أبريل 2030 ، قبل عام من JUICE. المهمتان مكملتان لبعضهما البعض ، حيث يركز JUICE على Ganymede و Europa Clipper المستعدان لدراسة Europa ، وهو أحد أفضل المرشحين لعالم صالح للسكن في مكان آخر في النظام الشمسي.

قال ويتاسى: "كوكب المشتري ، إنه حقًا نظام شمسي مصغر".

تأخر رسم فنان لمركبة الفضاء JUICE ، مع صفائفها الشمسية ، وهوائياتها ، وأدواتها العلمية أثناء تحليقها فوق قمر كوكب المشتري Europa. الائتمان: وكالة الفضاء الأوروبية

يبحث العلماء في الولايات المتحدة وأوروبا عن فرص لإجراء عمليات رصد منسقة بين المركبة الفضائية Europa Clipper والمركبة الفضائية JUICE.

قال ويتاس: "لقد درسنا المسارين في النظام ، ويمكننا أن نرى أنه يمكننا القيام بعلوم عظيمة في يوروبا ، عندما تتمكن المركبتان الفضائيتان من رصد هذا القمر معًا". "أحد الأمثلة على ذلك هو التحليق فوق Clipper ، متبوعًا بتحليق JUICE بعد أربع ساعات فقط."

مهمة روبوتية أخرى تدور حاليًا حول كوكب المشتري هي مركبة الفضاء جونو التابعة لناسا ، والتي وصلت إلى عملاق الغاز في عام 2016 وأكملت الآن 50 دورة حول الكوكب. تم تصميم الحمولة العلمية لجونو لدراسة الغلاف الجوي والبنية الداخلية لكوكب المشتري ، لكن العلماء قاموا مؤخرًا بتوسيع نطاق المهمة لتصوير أكبر أقمار المشتري.

ستصبح Europa Clipper و JUICE المركبة الفضائية الثالثة والرابعة التي تدور حول كوكب المشتري ، بعد سلسلة من التحليق من طلقة واحدة والتي بدأت مع مسبار Pioneer 10 و 11 التابعين لوكالة ناسا في 1973 و 1974.

يتم احتواء إلكترونيات الطيران الحساسة للمركبة الفضائية JUICE داخل قبو مبطن بالرصاص لحمايتها من الإشعاع القاسي حول المشتري.

قال جاستن بيرن ، رئيس البرامج العلمية في شركة بناء المركبات الفضائية إيرباص للدفاع والفضاء: "الكتلة والقوة وكل شيء تم تحسينه حقًا لهذه الأنواع من المهام". "الإشعاع قاتل للإلكترونيات ، وما لم تحميه ، ستبدأ الإلكترونيات في الانهيار. سيكون لدينا فساد في الذاكرة ومن ثم فشل ذريع لأجهزة الكمبيوتر في نهاية المطاف. "

سوف يتجه JUICE إلى الكون بشكل أعمق من أي مركبة فضائية أوروبية قطعتها بمفردها. انطلق مسبار Huygens التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، والذي هبط على قمر زحل تيتان ، في رحلة إلى زحل مع مركبة الفضاء كاسيني التابعة لناسا.

سيستغرق وصول المركبة الفضائية JUICE إلى كوكب المشتري أكثر من ثماني سنوات. الائتمان: وكالة الفضاء الأوروبية

صُممت المركبة الفضائية JUICE بتكرار ، مع جهازي كمبيوتر ونسخ احتياطية لمعظم الأنظمة الرئيسية ، وفقًا لبيرن.

قال بايرن: "بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن كوكب المشتري بعيد جدًا ، لا يمكننا التحكم فيه بشكل مباشر".

تستغرق الإشارات اللاسلكية حوالي ساعة ونصف الساعة للقيام برحلة ذهابًا وإيابًا بين الأرض والمشتري. تطلب ذلك من المهندسين تصميم مركبة الفضاء JUICE ببرنامج مستقل لاكتشاف المشاكل ووضع نفسها في تكوين آمن لفترة كافية لانتظار أوامر من وحدات التحكم مرة أخرى على الأرض.

سيعيد هوائي JUICE الذي يبلغ عرضه 8.2 قدمًا (2.5 متر) عالي الكسب إرسال الصور والبيانات العلمية إلى الأرض. سيقوم العلماء في المؤسسات البحثية حول العالم بتحليل القياسات.

قال ويتاسى: "لن نكتشف الحياة باستخدام العصير". "ولكن مع ذلك ، سنقوم بدراسة الجوانب المثيرة للاهتمام المتعلقة بالحياة وإمكانية السكن."

سيقيس مطياف الكتلة الأيونية على JUICE بخار الماء والجزيئات الأخرى في الأجواء الضعيفة للأقمار الجليدية. ستقوم أداة أخرى بقياس الملامح الرأسية للأغلفة الجوية للأقمار.

"حقًا ، الجانب الأكثر إثارة للاهتمام في المهمة لمعرفة أين هذه المياه؟" قال ويتاسى. "ما هي التركيبة من حيث الملح؟ كيف يرتبط ذلك بصلاحية تلك الأقمار للسكنى؟ "

البريد الإلكتروني المؤلف.

تابع ستيفن كلارك على تويتر: تضمين التغريدة.