Миссия Juno: как произойдет торможение и какие опасности подстерегают аппарат у Юпитера?

Космический зонд Juno, работающий исключительно на солнечной энергии, находясь почти в 800 млн. км от нашей звезды, сейчас подготавливается к последнему этапу своего межпланетного путешествия – прибытию к Юпитеру. Судьбоносное включение двигателей, которое позволит ему выйти на орбиту вокруг самой большой планеты Солнечной системы и стать вторым объектом, построенным руками человека и добравшимся в эти места, запланировано на 5 июля.

Цель полета

Миссия, стоимостью $1,1 млрд. и начавшаяся в августе 2011 года, позволит рассмотреть недра Юпитера, провести исследования его циркулирующей атмосферы и мощного магнитного поля, а также поможет ученым разобраться, как гигантский мир сформировался при зарождении Солнечной системы. Более того, Juno расширит наши знания о том, как зарождаются планеты, которые сейчас обнаруживаются за пределами Солнечной системы. Чтобы это сделать, зонд подойдет к газовому гиганту до 5000 км от начала верхнего облачного слоя, что почти в 10 раз ближе, чем предыдущие пролеты зонда Galileo.

Подготовительные работы

Руководители миссии отменили коррекцию траектории, запланированную на 31 мая и три последующих включения двигателей, намеченные в этом месяце, посчитав их ненужными. Последняя коррекция траектории произведена 3 февраля, когда скорость зонда увеличили на 0,31 м/сек. Маневр прошел идеально и направил Juno на узкий коридор входа около Северного полюса Юпитера. Оптическая камера на протяжении нескольких недель отслеживает цель, что позволяет не ожидать каких-либо навигационных неожиданностей во время сближения.

В четверг, 23 июня, Juno находился в 10 млн. км от газового гиганта. На протяжении следующих 11 дней планируется осуществить несколько подготовительных мероприятий перед передачей контроля бортовому компьютеру. Перед торможением будет развернут защитный экран двигателя и начнется планомерное повышение температуры гелия, необходимого для поддержания правильного давления в силовой установке. Далее начнет разогрев топливной смеси из гидразина и четырехокиси азота.

Все научные приборы выключаться 29 июня, что позволит направить всю энергию космического корабля и вычислительные возможности на маневр торможения, который начнется в 03:18 по Гринвичу, 5 июля. После 30 июня и до сближения каких-либо команд с Земли на борт передаваться не будет.

Маневр торможения

Включение маршевого двигателя произойдет в автоматическом режиме. Радиосигнал от Юпитера на Землю идет 48 минут, что исключает возможность торможения в реальном времени. Скорость вращения аппарата достигнет 5 об/мин, а сам маневр продлится 35 минут. Планируется уменьшить скорость космического аппарата до 541,7 м/сек и поместить его на высокоэллиптическую 53-дневную орбиту.

Перед торможением Juno достигнет рекордных скоростей из-за огромной гравитации Юпитера. 4 июля скорость составит 250000 км/час (70км/сек), что сделает его самыи быстрым транспортным средством в истории человечества. Достигнув высоты в 4667 км, находясь над Северным полюсом, Juno запустит двигатель.

Включение станет третьим с момента начала полета. Два предыдущих в 2012 году прошли крайне гладко. Это вселяет надежду, что маневр около Юпитера пройдет без каких-либо проблем. Еще одно, четвертое включение, состоится 19 октября. Оно увеличит скорость орбитального вращения с 53,5 дней до четырнадцати. Именно после этого маневра начнется этап научных операций. Базовая программа рассчитана до февраля 2018 года.

Излучение

Самая серьезная опасность, которая может уничтожить все технические средства, в том числе и систему управления двигательной установки – это мощнейшее излучение Юпитера. Ученые не могут ответить точно, как отработает двигатель в условиях экстремальной радиации. Инженеры подстраховались и отправили набор команд, которые автоматически позволят отреагировать на любые неисправности при торможении, вызванные радиацией – если излучение приведет к компьютерному сбросу и остановит работу системы управления, программное обеспечение выполнит рестарт для повторного включения.

Радиационные пояса Юпитера будут оказывать влияние на зонд при каждом его 37 низких пролетов над планетой, начиная с 5 июля. Доза ионизирующего излучения, увеличивающаяся после каждого такого прохода, выведет из строя основной компьютер аппарата, примерно, через 20-месяцев. Чтобы продлить жизнь электронике космического корабля, ее поместили в титановый контейнер.

Без титанового экрана зонд не смог бы пережить даже одно приближение. Ученые прогнозируют, что Juno получит суммарную дозу облучения эквивалентную 100 млн. рентген. Очевидно, что такое излучение уничтожит любое биологическое существо сразу же. Как говорят ученые, даже титановая броня, которую имеет Juno, не помогла бы выжить людям в таких условиях. Стойкость к радиации и способность работать в окружающей среде Юпитера станут основными достижениями этого проекта, который подготавливался почти 10 лет.

Магнитные поля

Зонду потребуется перенести два вида излучения. Первое связано с суммарной дозой, когда в какой-то момент что-то перестанет работать. Другое порождает мгновенные потоки, способные вызвать единственный, но фатальный сбой. Их причиной становятся высокоэнергетические электроны и протоны.

Магнитное поле Юпитера заманивает в ловушку частицы большой энергии, также как это происходит около Земли, но масштаб газового гиганта делает это явление куда-более серьезным. Высокоэнергетические частицы, электроны и протоны, которые захватываются мощнейшим магнитным полем планеты, способны оказать разрушающее внешнее воздействие на любую электронику.