Europe’s First Mission To Jupiter Poised For Launch From South America

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

החללית של סוכנות החלל האירופית Jupiter Icy Moons Explorer, או JUICE, מכופתרת לשיגור בתוך יריעת המטען של טיל אריאן 5. האיור על ירידת המטען של Ariane 5 הייתה ההגשה הזוכה בתחרות אמנות לילדים, שצוירה על ידי Yaryna בת השמונה מאוקראינה. אַשׁרַאי:
ESA-מנואל פדוסו

המשימה הרובוטית של סוכנות החלל האירופית, בסך 1.7 מיליארד דולר, מוכנה להמריא ביום חמישי מגיאנה הצרפתית, מתחילה בשייט של שמונה שנים לכוכב הלכת הגדול ביותר של מערכת השמש לפני שהפכה לחללית הראשונה אי פעם שהקיפה את אחד מירחי צדק בשנות ה-2030.

המשימה, הידועה בראשי התיבות JUICE, נושאת מצלמה ברזולוציה גבוהה ומכ"ם חודר פני הקרקע כדי למפות את הנופים הקפואים של שלושה מהירחים הגדולים ביותר של צדק - גנימד, קליסטו ואירופה - וכן חבילה של ספקטרומטרים למדידת הרכב שלהם. קרום קפואים. לאחר השיגור, החללית JUICE תפרוס מערך דמוי חרקים של אנטנות ובומים עם חיישנים כדי לחקור חלקיקים ושדות פלזמה דינמיים סביב צדק וירחיו.

"נחקור את צדק ואת הירחים הקפואים שלו, שהם אירופה, גנימד וקליסטו, עם התמקדות מיוחדת בגנימד, שהוא עצם ייחודי במערכת השמש, הירח היחיד עם שדה מגנטי והירח הגדול ביותר של השמש מערכת", אמר אוליבייה ויטאסה, מדען פרויקט עבור משימת JUICE בסוכנות החלל האירופית. "המטרה העיקרית היא להבין אם יש סביבות ראויות למגורים בין אותם ירחים קפואים סביב כוכב לכת ענק כמו צדק."

מדענים מאמינים שאירופה, גנימד וקליסטו שוכנים אוקיינוסים של מים נוזליים מתחת לקרום הקרח שלהם.

"נאפיין, במיוחד, את אוקיינוס המים הנוזלים שנמצאים בתוך הירחים הקפואים", אמר ויטאס. "אז השאלה היא, היכן נמצאים אותם אוקיינוסים, באיזה מרחק מתחת לפני השטח של הירחים, מהו עומק האוקיינוס הזה? כמה מים יש לנו? מה ההרכב של המים האלה?"

ל-JUICE יש 10 מכשירים מדעיים שפותחו על ידי צוותי מחקר ברחבי אירופה, ארצות הברית ויפן. לפי ESA, המשימה מצוידת ב"תוסף החישה מרחוק, הגיאופיזי והמטען באתר העוצמתי ביותר שהוטס אי פעם למערכת השמש החיצונית".

קולר מכ"ם בהובלה איטלקית יחקור את הקרום הקפוא המכסה את ירחי צדק, ויחשוף מבנים בעומק של 6 קילומטרים מתחת לפני השטח. המצלמה הראשית של JUICE תצלם תמונות של דפוסי העננים של צדק, הטבעות והשטח הכאוטי והמכתש של אירופה, קליסטו וגנימד.

"כדי להבין את השאלה הזו של יכולת חיים, אנחנו צריכים לחקור את מערכת צדק ברחבי העולם", אמר ויטאס. "אז לחקור את צדק, האטמוספירה שלו, מזג האוויר שלו, השדה המגנטי המסתובב החזק שלו, הירח הוולקני Io, שאר הירחים במערכת, ואיך כל הגופים האלה מחוברים זה לזה."

נבנתה על ידי איירבוס, חללית JUICE סגורה בתוך חרוט האף של משגר Arianespace Ariane 5 להמראה בשעה 8:15:01 בבוקר EDT (1215:01 UTC) ממרכז החלל גיאנה, נמל החלל המנוהל על ידי אירופה בקורו, צרפת גיאנה. ה-Ariane 5 יקפוץ מעל משטח השיגור עם 2.9 מיליון פאונד של דחף מהמנוע הראשי המונע במימן ושני מאיצי רקטות מוצקים המורכבים בצד.

הרקטה האירופית עושה את הטיסה הלפני אחרונה שלה עם חללית JUICE. שיגור סופי של Ariane 5 עם שני לווייני תקשורת מתוכנן ליוני, ואז רקטת סוס העבודה תופסק לטובת רקטת Ariane 6 מהדור החדש של אירופה, שעדיין בפיתוח.

ה-Ariane 5 היא אחת הרקטות המבצעיות החזקות ביותר בעולם, עם 115 משימות לזכותה, כולל השיגור ההיסטורי של טלסקופ החלל ג'יימס ווב ביום חג המולד 2021.

החללית JUICE בתוך חדר נקי במרכז החלל גיאנה. קרדיט: ESA/CNES/Arianespace/P. באודון

החללית JUICE במשקל 13,141 פאונד (5,961 קילוגרם) תרכב על הטיל אריאן 5 במשך כמעט 28 דקות, ותזכה להגברת מהירות מספקת כדי להימלט מכוח המשיכה של כדור הארץ ולצאת אל מערכת השמש. לאחר ההפרדה מהשלב העליון של ה-Ariane 5, JUICE תיצור קשר עם תחנת קרקע ותפרוס את שתי כנפי מערך השמש המייצרות חשמל, כל אחת מסודרת במבנה דמוי צלב ייחודי.

הפאנלים הסולאריים הם הגדולים ביותר שנבנו אי פעם עבור חללית בין-פלנטרית, הנמתחים כמעט 89 רגל (27.1 מטר) מקצה לקצה עם שטח של 915 רגל מרובע (85 מטר רבוע). גודלם הגדול יאפשר ל-JUICE לייצר מספיק כוח עבור החללית והמכשירים המדעיים שלה בצדק, במרחק של פי חמישה מהשמש מכדור הארץ. 23,560 התאים הסולאריים של החללית יפיקו 850 וואט של כוח.

"בכדור הארץ, שטח פנים כזה (מערך שמש) יכול להפעיל כביש שלם של בתים, אבל בצדק, הוא יכול להפעיל מיקרוגל בודד רק פעם אחת", כתבו בכירי ESA בערכת העיתונות של JUICE.

בקרי קרקע במרכז התפעול של החללית של ESA בדרמשטאדט, גרמניה, יפקחו על השיוט של JUICE לצדק. 17 הימים הראשונים לאחר ההשקה יכללו סדרה של פריסות מכשירים, אנטנות ופריסות.

"JUICE היא חללית שלקחה את החלק הטוב יותר מהעשור האחרון כדי שתוכננה ופותחה, והיא מוכנה כעת לשיגור על גבי משגר Ariane 5", אמר אלסנדרו אציי, מהנדס מערכת המטען של ESA למשימת JUICE. "אז אנחנו מדברים על חללית די גדולה עם הרבה תכונות מפתח שבאמת מרשימות. האנטנה הגדולה מאוד עם רווח גבוה, מערכי השמש הענקיים, 85 מטרים רבועים, והרבה הרבה בומים ניתנים לפריסה. אז מיד לאחר ההשקה, תהיה עבודה רבה כדי לוודא שהכל יתפרס כמו שצריך כדי שנוכל להתחיל את המשימה שלנו".

סוכנות החלל האירופית בחר את משימת JUICE לפיתוח בשנת 2012, כשהם דוחים את ההצעות למצפה אסטרופיזיקה בקרני רנטגן ומשימת גלאי גלי כבידה בתחרות למימון בתוכנית מדעי החלל Cosmic Vision של הסוכנות.

למרות דחיפה גדולה מהטיל אריאן 5, החללית JUICE לא תפנה למסלול ישיר לצדק. הוא יקיף את השמש פעם אחת לפני שיחזור למעבר כדור הארץ והירח באוגוסט 2024, תמרון להשתמש בכוח הכבידה כדי להתחיל לעצב מחדש את מסלול הגשושית. הטיסה תהיה הפעם הראשונה בה חללית מבצעת תמרון סיוע בכוח הכבידה הן עם כדור הארץ והן עם הירח.

טיסה דומה בכוח הכבידה עם נוגה מתוכננת באוגוסט 2025, ואחריה עוד שתי נסיעות כדור הארץ ב-2026 וב-2029. ברגע של יצירה או הפסקה של המשימה, JUICE תפעיל את המנוע הראשי שלה כדי להיתפס למסלול על ידי כוח הכבידה של צדק ביולי 2031. ציון דרך זה יתחיל סדרה של 35 טיסות לוואי של גנימד, קליסטו ואירופה, תוך ביצוע מדידות מדויקות של עובי מעטפת הקרח העולמית של אירופה וחיפוש אחר מולקולות אורגניות.

"יופיטר, זו באמת מערכת שמש ממוזערת," אמר ויטאס.

לאחר מכן, בשנת 2034, JUICE תתמרן למסלול סביב גנימד עצמו לסקר מפורט.

החללית תנסה לאשר את קיומו של אוקיינוס תת קרקעי עמוק על גנימד. מכשיר מד גובה לייזר הממומן בעיקר על ידי גרמניה ימדוד עיוות גאות ושפל כדי לעזור למדענים ללמוד יותר על האוקיינוס הפנימי המשוער של גנימד, ולאסוף נתונים למפה טופוגרפית עולמית של הירח הגדול ביותר של מערכת השמש.

המכשירים של JUICE ייצרו מפה ברזולוציה גבוהה של פני השטח הקפואים שלו, ויחקרו את השדה המגנטי של גנימד. כאשר דלק של JUICE הולך ואוזל, בקרי הקרקע ינחו את החללית במסלול התנגשות עם גנימד כדי להבטיח שהיא לא תזהם אף ירחים אחרים במערכת צדק, מה שעלול להפריע למשימות עתידיות המחפשות חיים.

רבים מהמטרות של JUICE עוקבות אחר תגליות שהתגלו על ידי משימת גלילאו של נאס"א, שסיירה במערכת צדק בין השנים 1995 ל-2003.

משימת JUICE לא תהיה לבד ביופיטר. נאס"א מתכננת לשגר חללית משלה בעלות של מיליארדי דולרים הקשורים לצדק, אירופה קליפר, ממרכז החלל קנדי בפלורידה באוקטובר 2024.

אירופה קליפר תשגר על רקטה חזקה יותר, Falcon Heavy של SpaceX, ותגיע למסלול סביב צדק באפריל 2030, שנה לפני JUICE. שתי המשימות משלימות, כאשר JUICE מתמקדת בגנימד ובאירופה קליפר נועדה ללמוד את אירופה, אחד המועמדים הטובים ביותר לעולם ראוי למגורים במקומות אחרים במערכת השמש.

"יופיטר, זו באמת מערכת שמש ממוזערת," אמר ויטאס.

איור של אמן של חללית JUICE, עם מערכי השמש, האנטנות והמכשירים המדעיים שלה שהתעכבו במהלך טיסה של ירח צדק אירופה. קרדיט: סוכנות החלל האירופית

מדענים בארצות הברית ובאירופה חוקרים הזדמנויות לתצפיות מתואמות בין אירופה קליפר לחללית JUICE.

"למדנו את שני המסלולים במערכת, ואנחנו יכולים לראות שאנחנו יכולים לעשות מדע גדול באירופה, כאשר שתי החלליות יכולות לצפות בירח זה ביחד", אמר ויטאס. "דוגמה אחת תהיה הטיסה של קליפר, ואחריה הטיסה של JUICE רק ארבע שעות לאחר מכן."

משימה רובוטית נוספת המקיפה כיום את צדק היא חללית Juno של נאס"א, שהגיעה לענקית הגז ב-2016 וכעת השלימה 50 מסלולים סביב כוכב הלכת. המטען המדעי של ג'ונו נועד לחקור את האטמוספירה והמבנה הפנימי של צדק, אך מדענים הרחיבו לאחרונה את היקף המשימה לצלם את הירחים הגדולים ביותר של צדק.

אירופה קליפר ו-JUICE יהפכו לחללית השלישית והרביעית שמקיפה את צדק, בעקבות סדרה של טיסות יד אחת שהחלו עם הגשושיות Pioneer 10 ו-11 של נאס"א ב-1973 וב-1974.

האוויוניקה הרגישה של החללית JUICE מוכלת בתוך קמרון מצופה עופרת כדי להגן עליהם מפני הקרינה הקשה סביב צדק.

"מסה, כוח, הכל באמת מותאם למשימות מסוג זה", אמר ג'סטין ביירן, ראש תוכניות מדעיות בבונה החלליות איירבוס הגנה וחלל. "הקרינה היא רוצחת עבור האלקטרוניקה, ואם לא תגן עליה, האלקטרוניקה תתחיל להיכשל. יהיו לנו פגמים בזיכרון ואז כשל קטסטרופלי של המחשבים בסופו של דבר".

JUICE תיכנס עמוק יותר אל הקוסמוס מאשר כל חללית אירופאית הלכה בכוחות עצמה. הגשושית הויגנס של ESA, שנחתה על הירח טיטאן של שבתאי, נסעה לשבתאי עם חללית קאסיני של נאס"א.

יעברו יותר משמונה שנים עד שחללית JUICE תגיע לצדק. קרדיט: סוכנות החלל האירופית

החללית JUICE תוכננה עם יתירות, עם שני מחשבים וגיבויים עבור רוב המערכות הגדולות, לפי בירן.

"בנוסף, מכיוון שצדק רחוק משם, אנחנו לא יכולים לשלוט בו ישירות", אמר ביירן.

זה לוקח בערך שעה וחצי לאותות רדיו לעשות את המסע הלוך ושוב בין כדור הארץ לצדק. זה דרש מהנדסים לתכנן את חללית JUICE עם תוכנה אוטונומית כדי לזהות בעיות ולהכניס את עצמה לתצורה בטוחה מספיק זמן כדי להמתין לפקודות מבקרים על כדור הארץ.

האנטנה בעלת העוצמה הגבוהה של JUICE ברוחב 8.2 רגל (2.5 מטר) תקרין תמונות ונתוני מדע בחזרה לכדור הארץ. מדענים במוסדות מחקר ברחבי העולם ינתחו את המדידות.

"אנחנו לא מתכוונים לזהות חיים עם JUICE", אמר ויטאס. "אבל בכל זאת אנחנו הולכים ללמוד היבטים מעניינים הקשורים לחיים ולמגורים."

ספקטרומטר מסה יונים ב-JUICE ימדוד אדי מים ומולקולות אחרות באטמוספרות הרופפות של הירחים הקפואים. מכשיר אחר ימדוד פרופילים אנכיים של האטמוספרות של הירחים.

"באמת, ההיבט הכי מעניין של המשימה לדעת איפה המים האלה?" אמר ויטאס. "מה ההרכב מבחינת מלח? איך זה קשור למגורים של אותם ירחים?"

כתובת אימייל המחבר.

עקוב אחר סטיבן קלארק בטוויטר: @ StephenClark1.