Юпитер - грозный гигант
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Юпитер
 Исследователи
Станция "Juno"
Страница: Старт "Юноны" к Юпитеру, Юнона на подлете к Юпитеру, Выход на орбиту Юпитера (Part #1, Part #2);
Гигант Юпитер

Юнона на подлете к Юпитеру

    4 июля в 20:53 PDT (5 июля в 03:53 UTC) станции слежения NASA получили подтверждение выхода автоматического зонда Juno («Юнона») на орбиту вокруг Юпитера. После почти пятилетнего путешествия он успешно произвел маневр торможения в окрестностях самой большой планеты Солнечной системы, включив на 35 минут свой маршевый двигатель, и в результате этого включения был выведен на начальную околоюпитерианскую орбиту.

    Ее расчетные параметры составили:
    - наклонение – 89.8°;
    - высота в перииовии - около 4700 км;
    - высота в апоиовии - более 8 000 000 км (39 радиусов Юпитера);
    - период обращения - 53 сут 10 час 03 мин.


"ЮНОНА" (JUNO, NASA)

    Таким образом, Juno стал вторым в истории космонавтики аппаратом, вышедшим на орбиту вокруг Юпитера, после станции Galileo, выполнявшей свою миссию в период с 1995 по 2003 год, а также девятым посланцем Земли в окрестностях этой планеты.

ИССЛЕДОВАНИЯ ЮПИТЕРА КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ
Миссия Тип Дата Высота, км Наиболее значимые результаты
Pioneer 10
Пролет 04.12.1973 131 360
Обнаружение магнитосферы и радиационных поясов
Pioneer 11
Пролет 03.12.1974 42 450
Выявление структуры облаков
Voyager 1
Пролет 05.03.1979 277 600
Обнаружение полярных сияний и гроз, кольца Юпитера и вулканов Ио, наиболее подробная съемка Юпитера и поверхности спутников
Voyager 2
Пролет 09.07.1979 650 300
Ulysses
Облет 08.02.1992 379 000
Уточнение геометрии магнитосферы Юпитера
Galileo Probe
Спуск 07.12.1995 0
Спуск в атмосферу с измерениями ее параметров
Galileo Orbiter
Орбита 08.12.1995 – 21.09.2003 214 569
Наблюдение падения кометы Шумейкеров–Леви 9 на поверхность Юпитера, многократные пролеты спутников, обнаружение подледного океана на Европе
Cassini
Пролет 30.12.2000 9 700 000
Фотографирование Юпитера
New Horizons
Пролет 28.02.2007 2 305 000
Фотографии с высоким разрешением
ИССЛЕДОВАНИЯ ЮПИТЕРА КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ

    Баллистическая схема перелета была составлена с таким расчетом, чтобы прибытие к цели совпало с Днем незавиимости США.
    «День независимости всегда достоин празднования, но сегодня мы можем добавить ко дню рождения Америки еще один повод для радости: Juno достиг Юпитера! – заявил практически сразу после подтверждения выхода станции на орбиту администратор NASA Чарлз Болден (Charles F. Bolden). – Что может быть более «американским», чем космический аппарат, смело идущий туда, где до него не бывал никто? С помощью Juno мы будем исследовать неизвестные доселе особенности мощных радиационных поясов Юпитера, проникая не только в тайны недр планеты, но и в тайны ее зарождения и эволюции всей Солнечной системы вообще».
    «Это был первый случай, когда я не возражал против того, чтобы вечером 4 июля быть запертым в комнате без окон, – признался Скотт Болтон (Scott J. Bolton), научный руководитель проекта Juno и директор Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио. – Команда миссии отработала отлично, космический аппарат отработал отлично. Все мы молодцы. Это великий день!»
    «Наш космический аппарат отработал прекрасно, а это всегда приятно, когда вы ведете машину с пробегом в 1.7 миллиарда миль, – отметил Рик Найбаккен (Rick Nybakken), менеджер проекта Juno от Лаборатории реактивного движения. – Выход на орбиту вокруг Юпитера был большим шагом и самым сложным из остававшихся в плане полета. Но впереди нас ждут и другие, и они должны произойти прежде, чем мы сможем передать научной группе работу, которой они так ждут».
    В течение следующих нескольких месяцев специалистам предстоит сформировать рабочую орбиту, выполнить окончательное тестирование подсистем КА и калибровку научных инструментов. Официально научная фаза миссии начнется в октябре, но, как сказал Болтон, «мы нашли способ собрать данные намного раньше этого срока, и это замечательно, когда речь идет о самой большой планете Солнечной системы». Он добавил, что уже к 1 сентября рассчитывает выдать первую научную информацию.
    Основной научной целью миссии Juno является изучение Юпитера с целью расширения наших знаний о его происхождении и эволюции. Комплекс бортовой научной аппаратуры станции включает девять научных инструментов, которые призваны изучить состав ядра планеты, измерить количество воды и аммиака в глубинных слоях атмосферы, составить карту интенсивного магнитного поля Юпитера, а также регистрировать и наблюдать полярные сияния. Разработчики обещают сделать «гигантский шаг вперед в нашем понимании того, как формируются планеты-гиганты и какую роль они играют в формировании остальной части Солнечной системы». Более того, в качестве образцовой планеты-гиганта Юпитер может предоставить важные знания для понимания процесса образования планетных систем у других звезд, которые в настоящее время представлены в основном планетами того же класса.
    Предполагается, что Juno совершит 37 витков вокруг Юпитера, проходя в перицентре на высоте примерно 4100 км от верхней границы облачного покрова. Каждое такое сближение с оранжево-бело-красно-коричневой облачной поверхностью планеты будет невероятно рискованным шагом в неведомое.
    Juno является одной из трех межпланетных станций флагманского класса, которые работают или готовятся к старту в рамках программы New Frontiers. В это число входит станция New Horizons, осуществившая в июле 2015 г. первый пролет Плутона, а также аппарат OSIRIS-REx для доставки образцов грунта с астероида 101955 Bennu, старт которого запланирован на 8 сентября этого года. Четвертая миссия в рамках указанной программы должна быть выбрана в ноябре 2017 г.
    Космический аппарат Juno стартовал 5 августа 2011 г. с полигона ВВС США на мысе Канаверал во Флориде. Руководство миссией осуществляет JPL, а непосредственно проектированием и изготовлением станции занималась компания Lockheed Martin Space Systems в Денвере.

От Земли до Юпитера

    Включение маршевой двигательной установки для выхода на орбиту – маневр JOI (Jupiter Orbit Insertion), как он назывался в плане полета, – стало кульминационным моментом экспедиции Juno. У операторов не было права на ошибку, так как срыв маневра означал бы пролет мимо планеты и потерю миссии.
    9 октября 2013 г. в результате встречи с Землей и гравитационного маневра Juno получил наконец необходимую скорость для полета к Юпитеру. Отлетная траектория оказалась настолько близка к расчетной, что запланированную на 9 апреля 2014 г. коррекцию TCM-10 отменили.

Встреча с Землей 9 октября 2013 г.
"ЮНОНА" (JUNO, NASA)

    Во время перелета КА был стабилизирован вращением со скоростью 1 об/мин. В январе 2014 г. научная группа закончила тестирование прибора JADE, а в июне – инструмента JEDI. Между ними, в апреле, была проведена ежегодная проверка всей научной аппаратуры.
    В соответствии с планом по мере удаления от Солнца потребовалось дважды подключать дополнительные секции солнечных батарей – 7 января и 18 июня 2014 г. С этого момента работали все 18 698 фотоэлементов на трех панелях суммарной площадью 60 м2.
    Об энергоустановке Juno следует упомянуть особо. Юпитер расположен в 5.2 раза дальше от Солнца, чем Земля, потому и солнечная постоянная – мощность излучения, падающая на 1 м2 поверхности, – на его орбите в 26 раз меньше, чем на земной. Вот почему на Juno установлены три панели размером 2.7 x 8.9 м, и при описании аппарата его часто сравнивают по размеру с баскетбольной площадкой.

"ЮНОНА" (JUNO, NASA)

    В прочем, возможность работать на солнечной энергии достигается не только увеличением площади батарей, но и применением наиболее эффективных фотоэлектронных преобразователей, энергоэффективных инструментов, отсутствием теневых участков на орбите и минимизацией уровня поглощенной радиации. Однако даже при этом система энергоснабжения, которая на околоземной орбите была бы в состоянии производить 14 кВт электроэнергии, возле Юпитера выдает лишь около 450 Вт.
    Никаких сбоев на Juno не было, и год 2015-й не был отмечен ничем существенным.
    8 января 2016 г. началась фаза подлета продолжительностью 178 суток. В этот день до Юпитера оставалось 104 млн км, и Juno приближался к цели со скоростью 5.4 км/с, причем гелиоцентрическая скорость уже упала до 7.6 км/с. Через пять дней, 13 января, Juno стал рекордсменом по удалению от Солнца среди КА, запитываемых от солнечных батарей. Европейская Rosetta в афелии своей орбиты достигла отметки 792 млн км, но она при этом находилась в «спячке», а Juno работал.
    3 февраля 2016 г. на расстоянии 82 млн км от Юпитера была проведена первая подлетная коррекция TCM-11. Двигатели были включены в 10:38 PST (18:38 UTC) и, израсходовав 0.6 кг топлива, изменили скорость КА на 0.3 м/с. В результате маневра время прибытия к Юпитеру 4 июля сдвинулось на полчаса – с 19:47 на рассчитанное еще до запуска 20:18 PDT.
    27 мая Juno вошел в сферу действия Юпитера. «Сегодня гравитационное воздействие Юпитера [на Juno] сравнялось с воздействием Солнца, – пояснил Рик Найбаккен. – С завтрашнего дня и на всем дальнейшем протяжении миссии гравитация Юпитера будет доминировать, а возмущающее траекторию воздействие других небесных тел снизится до незначительной величины».
    Чтобы окончательно вывести КА в нужный момент в заданную точку в окрестности Юпитера, планом предусматривались еще две коррекции: TCM-12 (31 мая, запасная дата 15 июня) и TCM-13 (26 июня). Ни одна из них не потребовалась – и без того время прибытия, заданное февральской коррекцией, было выдержано с точностью до 1 сек, и место также находилось в пределах допуска.
    С 11 июня начался круглосуточный радио обмен КА с Землей. Теперь команда миссии могла узнать о любых событиях на борту с задержкой от 45 до 48 минут.

"ЮНОНА" (JUNO, NASA)

    20 июня была открыта защитная крышка, предохраняющая маршевый двигатель Juno от микрометеоритов и межзвездной пыли, а также загружена бортовая программа на этап прибытия к Юпитеру, управляющая всеми необходимыми для выхода на орбиту операциями.
    21 июня бортовая камера JunoCam засняла с расстояния 10.9 млн км Юпитер и его основные спутники. Фотография получилась необычной, так как Juno подходил не в плоскости экватора планеты, как все его предшественники, а с большим наклонением, и четыре галилеевы луны распределились по довольно широкому сектору.

Юпитер и галилеевы спутники с подлетной траектории. Расстояние 5.3 млн км, 29 июня 2016 г.
"ЮНОНА" (JUNO, NASA)

    24 июня расстояние сократилось до 8.9 млн км. До «часа Ч» оставалось десять дней, и персонал центра управления все больше ощущал приближение события, которое при любом исходе стало бы для каждого из них главным событием года, а возможно, и жизни.
    По меткому выражению Рика Найбаккена, «сегодня у нас за спиной более пяти лет космического перелета, и осталось всего 10 дней до выхода на орбиту вокруг Юпитера. Какое великое чувство, когда все межпланетное пространство осталось в зеркале заднего вида, а самая большая планета Солнечной системы – впереди за ветровым стеклом».
    24 июня прибор Waves на борту Juno зафиксировал прохождение ударной волны, где потоки солнечного ветра со скоростью свыше миллиона километров в час встречаются с магнитосферой Юпитера и начинают замедляться и нагреваться. На следующий день КА пересек магнитопаузу – формальную границу области господства магнитосферы Юпитера, в которой плотность частиц меньше, а их движение контролируется уже не солнечным ветром, а магнитным полем самой планеты.

Прохождение ударной волны Юпитера
"ЮНОНА" (JUNO, NASA)

    Магнитосфера Юпитера является самой крупной природной структурой в Солнечной системе. Некоторое представление о ее размерах дает такая аналогия: если бы она вдруг засветилась в видимом диапазоне, то вокруг Юпитера мы бы увидели пятно, в два раза большее, чем полная Луна. Впечатляет, если вспомнить, что расстояние от Земли до Юпитера в момент наибольшего сближения планет более чем в 1500 раз превышает расстояние до Луны. Но, как несложно догадаться, даже этот круг был бы только ее «миделевым сечением»: во внешние области Солнечной системы магнитосфера Юпитера простирается на пять астрономических единиц, достигая орбиты Сатурна.
    Момент пересечения ударной волны был предсказан с достаточно высокой точностью. А вот сама структура этого образования оказалась для ученых миссии неожиданно сложной – инструменты передали весьма непредсказуемые данные как до, так и непосредственно после прохождения пограничной зоны. И теперь эта необычная граница сама станет объектом исследования.
    Сразу после входа в магнитосферу приборы КА отметили стократное снижение плотности частиц – с 1 до 0.01 на кубический сантиметр. По мере дальнейшего приближения к газовому гиганту концентрация частиц должна была снова пойти вверх. Эти наблюдения стали первыми из тех, что должны дать ключи к пониманию природы юпитерианской магнитосферы.
    28 июня провели наддув бортовой двигательной установки. На следующий день, 29 июня, было снято питание со всех приборов, которые не были необходимы для подготовки маневра JOI. Сделано это было для исключения любых непредсказуемых помех со стороны их электроники. «Все, что не помогает нам выйти на орбиту, должно быть выключено», – подчеркнул Скотт Болтон. Последнее изображение Юпитера с подлетной траектории было получено 29 июня с расстояния 5.3 млн км.
    30 июня примерно в 12:15 PDT (19:15 UTC) операторы центра управления передали на борт Juno командную последовательность с обозначением ji4040, предназначенную для перевода аппарата в автономный режим полета. Расстояние в 860 млн км сигнал преодолел за 48 минут. Среди четырех подобных «продуктов», переданных на борт в этот день, ji4040 имела для членов команды миссии особое значение: она содержала «ту самую» команду, с выполнения которой начинается циклограмма выхода на орбиту.
    С исполнением переданной программы завершился 26-месячный внешний этап перелета, в ходе которого Juno шел от Земли к Юпитеру, и шестимесячный этап сближения с планетой, когда команда еще могла осуществлять последние проверки инструментов и бортовой аппаратуры и вносить изменения в план. Теперь начался этап выхода на орбиту Юпитера – Jupiter Orbit Insertion Phase. С этого момента Juno исполнял заданную ему циклограмму без участия операторов. Но это вовсе не означало, что персонал центра управления мог расслабиться – наблюдение за работой систем продолжало осуществляться в круглосуточном режиме.
    Чтобы снизить вероятность неприятных сюрпризов типа внеплановой перезагрузки бортового компьютера в момент выполнения критического маневра, операторы временно отключили некоторые сценарии защиты от ошибок. На тот же случай, если сбой все-таки произойдет, была предусмотрена последняя возможность – ускоренная перезагрузка компьютера и систем Juno и возобновление работы.

Главное – это радиационная защита

    Прохождение на высоте менее 5000 км над Юпитером, конечно, было риском, но это был осознанный риск, без которого в новом полете к планете не было бы смысла.
    Предыдущий рекорд сближения с Юпитером принадлежал аппарату Pioneer 11, который в 1974 г. совершил пролет в 42 450 км над верхушками облаков планеты, чтобы выполнить разворот на 90° и направиться к Сатурну. Juno же должен был не просто пройти один раз на вдесятеро меньшей высоте, но и сделать 37 полных витков с перицентром на высоте около 4100 км.
    «Мы не ищем неприятностей, мы ищем данные, – говорил Стив Болтон. – Проблема заключается в том, что у Юпитера в поисках тех данных, за которыми охотится Juno, приходится идти в такие места, где можно получить проблему довольно быстро».
    Главный источник опасностей, поджидающих космический аппарат, находится, как ни странно, внутри самого Юпитера. Под его облачным слоем, по мнению ученых, содержится слой водорода, причем благодаря мощной гравитации планеты-гиганта этот слой подвергается такому невероятному давлению, при которым водород приобретает электропроводные свойства. Ученые считают, что именно сочетание этого «металлического» водорода с быстрым вращением Юпитера с периодом всего лишь 9.925 часа и создает мощнейшее магнитное поле. Это самое магнитное поле окружает планету облаком энергичных электронов, протонов и ионов, движущихся почти со скоростью света. Любой аппарат, вошедший в этот «бублик» из частиц высоких энергий, попадет под удар сильнейшей в Солнечной системе радиации.

Члены команды миссии Juno держат в руках инженерный образец специального фейерверка, который предполагалось запустить 4 июля на стадионе Rose Bowl в Пасадене в ходе фестиваля AmericaFest. Слева направо: руководитель проекта Рик Найбаккен из Лаборатории реактивного движения, заместитель научного руководителя проекта из Центра космических полетов имени Годдарда Джек Коннерни (Jack Connerney), научный руководитель Скотт Болтон из Юго-западного исследовательского института и руководитель программы Juno в штаб-квартире NASA Диана Браун (Diane Brown)
"ЮНОНА" (JUNO, NASA)

    Безусловно, разработчики миссии это понимали. По словам Рика Найбаккена, «за время своего существования Juno подвергнется дозе радиации, которая эквивалентна более чем 100 миллионам рентгенов челюсти». Для тех, кому астрономия ближе, чем стоматология, приведем другое сравнение: напряженность магнитосферы Юпитера в 20 000 раз больше, чем земной. Соваться в нее – все равно что спускаться в жерло действующего вулкана. Поэтому баллистики при подготовке миссии спроектировали для аппарата такую орбиту вокруг Юпитера, которая сводит к минимуму воздействие столь суровых условий. Эта орбита позволяет Juno относительно безопасно существовать на протяжении достаточного времени для того, чтобы получить столь ценные для науки данные.
    На каждом витке Juno подходит к Юпитеру со стороны северного полюса и быстро ныряет под радиационный пояс, чтобы подняться вновь над южным полюсом. Этот самый опасный участок проходится примерно за сутки, а затем КА уходит по восходящей ветви орбиты в зону, где радиационные пояса уже не столь сильны.
    Кроме того, в конструкции Juno применяется специальная радиационно-защищенная электропроводка, а множество датчиков укрыты экранами. Однако основной «изюминкой» миссии является контейнер с титановыми стенками толщиной по 13 мм, в котором смонтированы бортовой компьютер и «электронные сердца» многих научных инструментов миссии. В целом это «хранилище» имеет массу около 170 кг – согласитесь, немало для межпланетного космического аппарата, где каждый грамм на счету. Однако оно необходимо: в пределах укрытия действующий на приборы уровень радиации по сравнению с наружным снижается примерно в 800 раз. Звездную камеру, которую спрятать в такое «убежище» никак не получится, пришлось оснастить своей собственной защитой, из-за которой она получилась тяжелее аналогичных образцов в четыре раза.
    При отсутствии этой защиты электронный мозг Juno, скорее всего, не дожил бы даже до окончания самого первого пролета мимо планеты. Но хотя килограммы титана и могут делать немного волшебные вещи, законы физики непоколебимы, а радиационный фон Юпитера слишком силен. Поэтому все принятые меры позволяют не предотвратить, а лишь замедлить процесс деградации электронных компонентов, выгадывая для космического аппарата драгоценные 20 месяцев научных наблюдений. По расчетам, за 37 витков электроника наберет «всего лишь» 25 крад, что примерно в 50 раз больше смертельной дозы для человека. В конце концов высокоэнергичные частицы, проникающие в «хранилище» и создающие потоки вторичных фотонов и частиц, нарушат атомные связи в электронике Juno – и аппарат рано или поздно «сойдет с ума».
    И вот тут возникает еще одна проблема: допустить внезапного выхода аппаратуры из строя ни в коем случае нельзя! Дело в том, что в случае потери управления существует вероятность захвата неуправляемого аппарата одним из спутников Юпитера с последующим падением на поверхность. Что, мягко говоря, нежелательно – ведь аппарат не стерилизован, а ученые до сих пор не теряют надежды взять пробы из подледного океана Европы и обнаружить там присутствие жизни…
    В общем, скорее всего, срок работы Juno после выполнения основной научной программы продлевать не будут. Даже если по итогам анализа технического состояния будет казаться, что КА все еще в норме, после запланированных 37 витков его контролируемо затопят в атмосфере Юпитера. По плану этот последний нырок должен состояться 20 февраля 2018 г.

Кульминация: выход на орбиту

    2 июля к 12:00 PDT станция Juno находилась на расстоянии 2.88 млн км от Юпитера и, подгоняемая тяготением планеты, увеличивала скорость. Операторы отслеживали исполнение очередных этапов бортовой программы, а научная группа тем временем собрала конференцию, где обсуждались планы по сбору данных в предстоящие месяцы и годы после выхода на орбиту вокруг Юпитера.
    «Мы готовы, – объявил Скотт Болтон. – Научная команда невероятно взволнована, но в то же время очень рада прибытию к Юпитеру… Юпитер выглядит впечатляюще даже издалека, а с близкого расстояния его вид будет абсолютно захватывающим». 3 июля около 11:00 PDT аппарат оказался на таком же расстоянии от Юпитера, как и Каллисто, внешний из галилеевых спутников. Рубежи Ганимеда, Европы и Ио были пересечены 4 июля примерно 04:00, 10:30 и 14:15 PDT соответственно. Назвать это пересечением орбит было бы некорректно, так как Juno подходил по траектории, близкой к полярной. Juno буквально падал к бурлящему облачному слою Юпитера.
    «Как и планировалось, к настоящему моменту мы оказались глубоко в гравитационном колодце Юпитера и ускоряемся, – пояснил Рик Найбаккен. – И даже после того, как мы включим двигатель, Юпитер будет продолжать тянуть нас, заставляя двигаться все быстрее и быстрее, вплоть до момента наибольшего сближения. Хитрость заключается в том, что к концу работы двигателя мы замедлимся достаточно, чтобы попасть на желаемую орбиту».
    К моменту включения двигательной установки гравитация Юпитера разогнала Juno до рекордной скорости – в 73.6 км/с относительно Земли. Столь странная точка отсчета использована для того, чтобы подчеркнуть: ни один сделанный человеком объект такой скорости еще не достигал. У германо-американских солнечных зондов Helios геоцентрическая скорость не превышала 70 км/с.
    И вот настал самый долгожданный и самый волнительный день. Напряжение достигло кульминации – ведь в случае какой-либо неполадки миссия, на которую ученые и инженеры все последние годы возлагали столько надежд и которая обошлась бюджету NASA в 1.13 млрд $, была бы безвозвратно потеряна. Аппарат в этом случае просто прошел бы мимо Юпитера «на всех парусах» и стал бы еще одной планетной Солнечной системы.
    4 июля в 18:16 PDT (5 июля в 01:16 UTC) по времени приема сигнала Juno (задержка прохождения сигнала от Юпитера до Земли составляла 48 минут 19 секунд), выполнявший до того полет в солнечной ориентации, начал медленно разворачиваться в сторону от светила в направлении, необходимом для выдачи тормозного импульса. Вначале был осуществлен медленный поворот на 15°, а начиная с 19:28 – быстрый разворот на оставшийся угол. В 19:41 PDT передачу информации переключили на торообразную широконаправленную антенну LGA. После гашения нутации и точной подстройки ориентации в 19:56 PDT скорость вращения КА была увеличена с двух до пяти оборотов в минуту. Это было необходимо для уверенной стабилизации во время выдачи импульса.
    Здесь следует пояснить: при работе через широконаправленную антенну LGA мощности сигнала не хватало для того, что-бы передавать на Землю телеметрическую информацию, содержащую параметры того или иного процесса. Вместо этого начиная с 18:13 PDT аппарат излучал тональные сигналы, каждый из которых имел определенное условное значение. Если аппарат просто продолжает полет в штатном режиме и с ним ничего не происходит, то на Земле слышат своеобразное «биение сердца» – периодически повторяющиеся сигналы длительностью 10 секунд. Когда не борту происходит какое-то событие, то каждому из них поставлено в соответствие два тональных сигнала – «позитивный», обозначающий успешное завершение, и «негативный», означающий неудачу.
    В 20:18 PDT по времени приема сигнала, то есть в 19:30 в реальности, приблизительно над северным полюсом Юпитера был включен маршевый двигатель Leros-1b, создающий тягу 645 Н. Он проработал 35 мин 02 сек, снизив подлетную иовоцентрическую скорость на 542 м/с. В ожидаемое время, в 20:53 PDT (23:53 EDT), антеннами сети DSN (Deep Space Network) в Голдстоуне, штат Калифорния, и в Канберре, Австралия, был получен тональный сигнал, означавший успешное завершение работы двигателя.

"ЮНОНА" (JUNO, NASA)

    После подтверждения выхода на орбиту комментатор в Центре управления воскликнул: «Welcome to Jupiter!» Весь зал взорвался ликующими возгласами, члены команды жали друг другу руки и обнимались. После того, как первая буря эмоций стихла, краткий итог подвел Джефф Йодер (Geoff Yoder), и.о. заместителя администратора NASA по Директорату научных миссий: «Это великое чувство – это феноменально!» Руководитель программы Juno от NASA Диана Браун в ходе пресс-конференции выразила и другую сторону эмоционального состояния сотрудников проекта: «Представьте, как можно себя чувствовать, зная, что мы все можем пойти сегодня вечером спать, не беспокоясь о том, что произойдет завтра!»
    Радость была столь велика, что команда даже позволила себе небольшой перерыв на празднование великого события. И лишь утром 5 июля начался прием телеметрической и траекторной информации, необходимой для детального анализа прошедшего маневра, работы двигательной установки, уточнения параметров орбиты.
    Аппарат к этому времени честно завершил программу торможения. Через две минуты после выключения двигателя, в 20:55 PDT, он начал снижать скорость вращения до 2 об/мин, а вслед за этим в 21:07 PDT стал разворачиваться в солнечную ориентацию. В 21:16 PDT была восстановлена передача телеметрии со скоростью 100 бит/с, а с переходом на узконаправленную антенну ее увеличили до 119.55 кбит/с.
    Навигационная служба JPL и операционный центр компании Lockheed Martin еще раз подтвердили успех торможения и выхода на расчетную орбиту вокруг Юпитера. Операторы установили, что в ходе маневра JOI было израсходовано 785 кг топлива (569 кг горючего и 216 кг окислителя), остаток на борту составляет 447 кг (241 кг горючего и 206 кг окислителя). Заданное приращение скорости было выдано с высокой точностью, период обращения на орбите захвата составил 53.4 часа и не требовал пересмотра баллистического плана полета.
    6 июля, спустя 50 часов после выхода на орбиту, было снова подано питание на пять научных инструментов. Оставшиеся приборы предполагалось запитать к концу месяца.

План работы у Юпитера

    Итак – Рубикон перейден, Juno крепко завяз в мощных объятиях гравитации Юпитера, но орбита захвата еще не годится для получения научной информации, и Juno предстоит перейти на орбиту с более низким апоиовием и периодом обращения около 14 суток. Первоначально планировалось, что период орбиты научной фазы будет не 14, а 11 суток, однако при этом полное покрытие Юпитера инструментами Juno достигалось не за 8 витков, а за 15, что вызывало опасения, связанные со сроком жизни КА. Такая «двухступенчатая» схема выбрана для снижения гравитационных потерь и сокращения общего расхода рабочего тела: при ней потребный запас характеристической скорости на достижение рабочей орбиты снижается на 170 м/с.

Работа Juno в системе Юпитера рассчитана на 36 витков, из которых 33 посвящаются науке
"ЮНОНА" (JUNO, NASA)

    13 июля операторы провели коррекцию орбиты захвата; вторая, намечавшаяся на 27 июля, не потребовалась. 31 июля в 12:41 PDT аппарат прошел первый апоиовий на расстоянии около 8.1 млн км и начал снова приближаться к Юпитеру.
    Следующее знаковое событие произойдет 27 августа, когда аппарат пройдет перииовий на высоте 4150 км над облачным слоем и завершит первый виток по «парковочной» орбите. На этот раз все его научные приборы будут включены.
    Juno будет удаляться от Юпитера вплоть до 23 сентября, когда он должен пройти второй апоиовий. В районе апоцентра второго витка КА проведет коррекцию, задающую условия прохождения второго перицентра. Оно состоится 19 октября и будет ознаменовано четвертым и последним в ходе полета включением маршевого двигателя. Маневр сокращения периода PRM (Period Reduction Maneuver) должен начаться в 18:00 UTC по бортовому времени перед самым перииовием. Он продлится 22 минуты и затормозит Juno еще на 350 м/с. Расчетная величина периода рабочей орбиты – 13 сут 23 час 41 мин.

Проекция рабочих витков Juno на Юпитер
"ЮНОНА" (JUNO, NASA)

    Третий виток планируется как резервный, с возможностью коррекции ошибки маневра PRM и реактивации инструментов, но начиная со 2 ноября, когда Juno начнет 4-й виток, будет выполняться научная программа. И хотя до ее начала еще далеко, с борта станции уже поступают первые результаты.

Наука

    У большинства миссий к Юпитеру основной целью исследований являлись все же другие небесные тела, и на сбор информации о «царь-планете» времени у них было в обрез. Первая орбитальная миссия Galileo проходила на весьма большой высоте, потому наиболее интересные ее результаты относились скорее не к самому Юпитеру, а к его спутникам. Теперь же в распоряжение ученых на целых полтора года предоставлен аппарат, программа которого максимально посвящена именно изучению пятой планеты.
    Комплекс научных инструментов Juno позволит впервые в истории планетных исследований заглянуть глубоко под поверхность облачного покрова – в области, ранее принципиально недоступные для изучения. Собственно, именно это обстоятельство и дало новой миссии имя, происходящее из греко-римской мифологии. Согласно одному из преданий, бог Юпитер обернул завесу облаков вокруг себя, чтобы скрыть свое коварство, но его жена – богиня Юнона – смогла заглянуть сквозь облака и раскрыть истинную природу бога Юпитера.
    Основными научными задачами Juno будут:

    - изучение магнитосферы Юпитера и его гравитационного поля;
    - определение количества воды в атмосфере Юпитера и исследование состава самой атмосферы;
    - изучение атмосферы Юпитера, составление карты вариаций ее состава и температуры, динамики облаков;
    - выяснение присутствия в недрах планеты более тяжелых элементов, чем водород и гелий.

    Зачем все это нужно? Юпитер образовался раньше, чем другие планеты Солнечной системы, так что понимание его происхождения является ключом к пониманию механизмов формирования планет и планетных систем в целом.
    Если выяснится, что Юпитер состоит в основном из легких элементов – водорода и гелия – и каменным ядром не обладает, то это будет означать, что сформировался он на этапе гравитационного коллапса протопланетного облака примерно по таким же механизмам, что и Солнце. И тогда, собери он несколько больше вещества – возможно, Юпитер и сам вспыхнул бы собственной термоядерной реакцией. В таком случае Солнце стало бы двойной звездой, и, конечно, ни о какой жизни на Земле (если бы она тогда вообще существовала бы) говорить бы не пришлось. Наличие же каменного ядра будет говорить о том, что формироваться Юпитер начал на более поздних этапах, когда в Солнечной системе уже было достаточно камней и льда.
    Решению этой задачи может помочь составление карты гравитационного поля, которая, возможно, станет ключевым элементом в понимании динамики вещества Юпитера и тех путей, которыми его элементы могут попадать в недра планеты.
    Результаты определения количества воды могут привести к еще более интересным открытиям. По словам научного специалиста проекта Стива Левина (Steve Levin), «если Юпитер формировался на удалении от Солнца, где достаточно холодно и присутствуют блоки льда, то количество воды в его составе будет совсем другим, чем если он формировался ближе к Солнцу – там, где он находится сейчас».
    В планах ученых также составление детальной карты атмосферы до глубин, где давление достигает 100 атм. Вероятно, именно эти исследования позволят понять, почему такое гигантское и известное всем поколениям астрономов погодное явление, как Большое красное пятно, является настолько стабильным.
    Первые ответы мы получим уже этой осенью, а пока общественность внимает фотографиям камеры JunoCam. Эта цветная камера видимого диапазона предназначена для съемок изображений полюсов Юпитера и облачных слоев атмосферы, а также получения обзорных видов для настройки и наведения других научных инструментов. Несмотря на то, что ее изображения могут использоваться при осуществлении научной программы, камера формально не входит в число научных инструментов миссии и является, в первую очередь, пропагандистским инструментом. Именно поэтому оптика JunoCam была разработана так, чтобы получить изображения облаков Юпитера с высоким разрешением. И поскольку Juno будет пролетать ближе к их верхней границе, чем любая предшествовавшая миссия, то и изображения массивного газового гиганта должны стать лучшими из числа когда-либо полученных с помощью КА.

"ЮНОНА" (JUNO, NASA)

    Первый снимок после выхода на орбиту JunoCam сделала 10 июля в 10:30 PDT (17:30 UTC) с расстояния 4.3 млн км от Юпитера на восходящей ветви орбиты и передала на Землю 13 июля. На снимке хорошо заметны особенности атмосферы Юпитера, в том числе знаменитое Большое красное пятно, и три из четырех крупнейших его лун – Ио, Европа и Ганимед.
    «Этот снимок свидетельствует, что камера JunoCam благополучно пережила свой первый проход через радиационные пояса Юпитера без каких-либо заметных последствий и готова к съемкам Юпитера, – заявил Скотт Болтон. – Сейчас мы с нетерпением ждем первых изображений полюсов Юпитера».
    Первые снимки с высоким разрешением планируется получить 27 августа, когда Juno будет проходить перииовий. «В дальнейшем мы увидим полярные сияния Юпитера с нового ракурса. Мы сможем рассмотреть детали в смене полос оранжевых и белых облаков, как никогда раньше, и даже Большое красное пятно», – убежден научный руководитель Juno.
    В настоящее время команда миссии работает над размещением всех снимков, сделанных JunoCam, на сайте миссии, где они станут общедоступными.
Автор: И. СОБОЛЕВ, "НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ"
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru