Космический корабль Джойс совершил облет Земли и Луны в рамках своей астробиологической миссии.

17 ноября 2023 года космический корабль Juice Европейского космического агентства выполнил один из крупнейших и важнейших маневров за восьмилетнее путешествие к Юпитеру.

Следующим летом, используя свой главный двигатель, Джосс изменил свою орбиту вокруг Солнца, чтобы помочь двойной гравитации Земли и Луны – впервые в своем роде.

Маневр занял 43 минуты и сжег примерно 10% полного запаса топлива космического корабля. Это первая часть маневра, состоящего из двух частей, который может ознаменовать последний раз, когда главный двигатель Джуса будет использоваться до тех пор, пока он не достигнет системы Юпитера в 2031 году.

Миссия к Юпитеру набирает скорость

Аппарат ЕКА Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) был запущен с Европейского космодрома во Французской Гвиане 14 апреля 2023 года.

Ее миссия состоит в том, чтобы провести детальные наблюдения за планетой-газовым гигантом и ее тремя большими океанскими спутниками — Ганимедом, Каллисто и Европой.

Но Джосс не начнет свои исследования природы и обитаемости системы Юпитера до ее прибытия в 2031 году.

Почему путь к Юпитеру занимает так много времени? Что ж, краткий ответ таков: дело не столько в расстоянии между Землей и Юпитером, сколько в борьбе с огромной гравитацией Солнца, когда вы выходите через Солнечную систему.

Миссии к газовым планетам-гигантам, таким как Джус, Европа Клиппер, Галилео или Юнона, были бы не чем иным, как гигантскими топливными баками, если бы им приходилось самостоятельно хранить всю энергию, необходимую для преодоления гравитации Солнца.

Вместо этого они используют маневры «гравитации» или «пролета», чтобы получить энергию, преодолевая мощные гравитационные поля различных планет на своем пути.

Стреляй в луну

Первый импульс Juice придет с его родной планеты, когда он вернется на Землю в августе 2024 года, более чем через год после запуска.

Фактически, во время первого в своем роде пролета Джойс сначала пройдет мимо Луны, чтобы дать ей дополнительный импульс и сделать пролет, который произойдет через 1,5 дня, более эффективным.

Но даже с этим дополнительным ускорением, чтобы максимально эффективно использовать помощь гравитации, Гас должен достичь системы Земля-Луна точно в нужное время, с нужной скоростью и двигаться в правильном направлении.

Вот и роль сегодняшнего маневра.

17 ноября в 16:10 (центральноевропейское время) главный двигатель космического корабля «Джойс» сработал, продолжавшийся примерно 43 минуты.

«На этот маневр было потрачено около 363 кг топлива – или примерно 10% от 3650 кг топлива, с которыми поднялся Госс», – говорит Джулия Шварц, инженер по динамике полета в Центре управления полетами ESOC ЕКА в Германии.

Это самый крупный маневр Госса. На сегодняшний день Джус израсходовал всего около 10 кг топлива – в основном в рамках серии коротких сжиганий, используемых для освобождения застрявшей антенны RIME.

«Это была первая часть маневра, состоящего из двух частей, который поставил Джойса на путь встречи с Землей и Луной следующим летом. «Этот первый запуск выполнил 95% работы, изменив скорость Джойса примерно на 200 м/с», — добавляет Джулия. .

«Джойс» — один из самых тяжелых межпланетных космических кораблей, когда-либо запускавшихся, его общая масса составляет около 6000 килограммов, поэтому для того, чтобы это произошло, потребовалось много энергии и много топлива».

«Через несколько недель, как только мы проанализируем новую орбиту Гаса, мы выполним вторую, гораздо меньшую часть маневра. Разделение маневра на две части позволяет нам использовать второе зажигание двигателя для исправления любых ошибок в первом». .

Дополнительный, гораздо меньший маневр с использованием двигателей меньшего размера может быть выполнен в мае 2024 года для окончательной настройки во время подхода к Земле.

Последнее использование главного двигателя до 2031 года.

Для миссии продолжительностью восемь лет сжигание 10% запаса топлива всего за 43 минуты может показаться безумием. Но вложение всего этого топлива сейчас окупится на долгие годы вперед.

«Если с обеими частями этого маневра все пойдет хорошо, нам, скорее всего, больше не придется использовать главный двигатель до тех пор, пока мы не выйдем на орбиту Юпитера в 2031 году», — говорит Игнасио Танко, директор по эксплуатации космического корабля Juice. «Для небольших корректировок курса время от времени мы будем использовать меньшие двигатели Joyce».

Но это не значит, что с момента прибытия Гаса на Юпитер не произойдет ничего интересного. Наоборот, полет интересен тем, что позволяет Жоссе достичь Юпитера, не запуская снова его главный двигатель, уменьшая количество топлива, необходимого космическому кораблю, и позволяя заполнить его научными приборами.

После двойного облета Земли и Луны в 2024 году (известного как «Гравитационная помощь Луны и Земли»; LEGA) Госс сначала совершит один облет Венеры в 2025 году и два дополнительных облета Земли в 2026 и 2029 годах (оба без дополнительного ускорения от Луны). . луна).

«Сегодняшний маневр позволит Гасу вовремя достичь системы Земля-Луна в следующем году для двойного облета», — добавляет Игнасио.

«Благодаря интеллектуальной траектории, разработанной нашей командой по анализу миссии, этот близкий пролет почти идеально совпадет со всеми остальными, без необходимости повторного запуска главного двигателя».

С каждым пролетом космический корабль будет получать больше энергии, чем можно было бы получить, сжигая разумное количество топлива, энергии, которая поможет ему подняться к Юпитеру, преодолевая гравитацию Солнца.

Путешествие Джуса на Юпитер

«Было очень важно, чтобы мы выполнили этот маневр сегодня. В противном случае стоимость — количество топлива, которое нам нужно будет сжечь, чтобы выйти на новую нужную нам орбиту, — начнет резко расти», — говорит Игнасио.

Сегодняшний пожар также дал командам возможность убедиться в правильной работе главного двигателя Джуса. Впервые он был испытан вскоре после запуска, но до сегодняшнего дня он ни разу не использовался для такого масштабного маневра в глубоком космосе.

«Раньше были некоторые вещи, которые мы не могли проверить. Например, у нас была только оценка того, как будет двигаться жидкость в топливных баках при ускорении космического корабля. Очень важно знать это точно, потому что, если топливо ведет себя по-другому чем мы ожидаем, мы могли бы «Это заставляет космический корабль отклоняться от курса во время горения. Поэтому мы внимательно следим».

Следующая остановка: Юпитер!

В следующий раз Juice придется запустить свой главный двигатель во время «выведения на орбиту Юпитера» в 2031 году. Это самый важный маневр, за которым будут наблюдать команды ESOC.

Всего после 13 часов пролета мимо Ганимеда и входа в систему Юпитера космическому кораблю придется замедлиться примерно на 1 километр в секунду, что в пять раз превышает изменение скорости, достигнутое сегодня.

«Это также делает сегодняшний маневр важной проверкой мнения покупателей, — говорит Игнасио. — Чем раньше мы узнаем, есть ли у нас какие-либо проблемы с главным двигателем, тем лучше».

Оказавшись на орбите газового гиганта, Джойс сможет начать исследование системы Юпитера. Команды ESOC проведут Гаса через серию из 35 облетов океанских спутников. Хотя облеты были ежегодным мероприятием, они будут проводиться у Юпитера примерно раз в две недели.

Эти крупные планы ледяных лун позволят космическим кораблям и ученым на Земле собрать данные, необходимые для лучшего понимания этих загадочных инопланетных миров.

Juice — Обновлено и за кулисами

Хотите узнать больше о том, как Juice был задуман, спроектирован, создан и запущен? Премьера художественного фильма «Приготовление сока» состоится на YouTube-канале ЕКА в 18:00 по центральноевропейскому времени 23 ноября 2023 года.

Чтобы регулярно получать новости о миссии, подписывайтесь на @ESA_JUICE, @esaoperations и @ESAJuiceBar на X.

Астробиология