Junos Untersuchung von Jupiters Vulkanmond Io befasst sich mit vielen wissenschaftlichen Zielen, die von der Nationalen Akademie der Wissenschaften für eine zukünftige Io-Entdeckungsmission identifiziert wurden. Endlich rücken die Eis-Monde in den Fokus der Wissenschaft/Astrobiologie, dank der vielen Studien. Bis zum umdenken (Die Eis-Monde von Jupiter und Saturn sind vielversprechender auf der suche nach leben als auf den uns bekannten Planeten) der Wissenschaftler und Geldgeber für eine Sonde, war es ein langer weg. Die beiden oben genannten Sonden sind ein Novum.
Die Mission von Juno geht weiter.
Erforschung des Jupiters wurde verlängert. Der am weitesten entfernte planetare Orbiter wird nun seine Untersuchung des größten Planeten des Sonnensystems bis September 2025 oder bis zum Ende der Lebensdauer der Sonde verlängern. Diese Verlängerung stellt Juno vor die Aufgabe, das gesamte Jupitersystem, Jupiter und seine Ringe und Monde zu erforschen, wobei mehrere Rendezvous mit drei der faszinierendsten Galileischen Monde des Jupiters geplant sind: Ganymed, Europa und Io. Die Hauptmissionen werden im Juli 2021 abgeschlossen sein.
Die erweiterte Mission umfasst 42 zusätzliche Umlaufbahnen und erweitert die Entdeckungen, die Juno bereits über die innere Struktur des Jupiters, das innere Magnetfeld, die Atmosphäre (einschließlich polarer Wirbelstürme, tiefer Atmosphäre und Aurora) und die Magnetosphäre gemacht hat. Dazu gehören auch nahe Vorbeiflüge an Jupiters Nordpolarwirbelstürmen, die erste umfassende Erkundung der schwachen Ringe, die den Planeten umgeben, sowie Vorbeiflüge an den Monden Ganymed, Europa und Io.
Die NASA hat beschlossen, die Juno-Mission bis September 2025 auf Jupiter auszudehnen und die Untersuchung des Raumfahrzeugs über den Riesenplaneten um mehrere Vorbeiflüge von drei galiläischen Monden – Ganymed, Europa und Io – und seinen dunklen Ringen zu erweitern.
„Seit seiner ersten Umlaufbahn im Jahr 2016 hat Juno eine Offenbarung nach der anderen über das Innenleben dieses riesigen Gasriesen geliefert“, sagte der leitende Ermittler Scott Bolton. „Mit der erweiterten Mission werden wir grundlegende Fragen beantworten, die sich während Junos Hauptmission stellten, während wir über den Planeten hinausgingen, um Jupiters Ringsystem und galiläische Satelliten zu erkunden.“
Die 2011 gestartete solarbetriebene Juno-Mission erreichte ihr Ziel im Juli 2016 und bremste in eine elliptische polare Umlaufbahn, die wiederholte enge Vorbeiflüge ermöglichte. Die Hauptmission des Raumfahrzeugs wird im Juli abgeschlossen sein, aber am 13. Januar kündigte die NASA an, dass die Mission um weitere 42 Umlaufbahnen verlängert werden soll, um Jupiters Nordpolarzyklone, das schwache Ringsystem Ganymede (zwei Vorbeiflüge) und Europa (drei Vorbeiflüge) zu untersuchen. und Io (11 Vorbeiflüge).
Dieser Vorbeiflug führt am 29. September 2022 (PJ45) zu einem engen Vorbeiflug an Europa, wodurch die Umlaufzeit weiter auf 38 Tage verkürzt wird. Ein Paar enger Io-Vorbeiflüge am 30. Dezember 2023 (PJ57) und am 3. Februar 2024 (PJ58) verkürzt zusammen die Umlaufzeit auf 33 Tage.Bild: NASA / JPL-Caltech / SwRI
Das Raumschiff wird auch wiederholt ringförmige Wolken elektrisch geladener Ionen passieren, die mit Europa und Io assoziiert sind, um die Strahlungsumgebung in der Nähe beider Monde besser zu verstehen. Sechs der 42 zusätzlichen Vorbeiflüge konzentrieren sich auf Jupiters „Great Blue Spot“, eine Region mit intensiver magnetischer Aktivität in der Nähe des Äquators des Planeten.
„Mit dieser Erweiterung wird Juno zu einer eigenen Folgemission“, sagte Steve Levin, Juno-Projektwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA. „Nahaufnahmen des Pols, Funkbedeckungen, Satelliten-Vorbeiflüge und fokussierte Magnetfeldstudien ergeben zusammen eine neue Mission, den nächsten logischen Schritt bei unserer Erforschung des Jupiter-Systems.“
Die während der erweiterten Mission von Juno gesammelten Daten fließen direkt in die Planung des Europa Clipper der NASA und des JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) der Europäischen Weltraumorganisation ein.
Die vorgeschlagene erweiterte Mission soll bis September 2025 dauern.
In einer erweiterten Mission könnte Juno zusätzlich herausfinden, wie viel Wasser in Jupiters Atmosphäre gebunden ist und auch dessen Ringe näher untersuchen. Die Vorbeiflüge an den Monden würden Mitte 2021 mit Ganymed in einer Entfernung von etwa 1.000 Kilometern beginnen. Nach einigen weiter entfernten Vorbeiflügen soll es dann Ende 2022 einen Hochgeschwindigkeits-Vorbeiflug nur 320 km über Europa geben. 2024 sind zwei Vorbeiflüge an Io in ca. 1.500 km Entfernung vorgesehen.
Juno könnte die Oberflächenzusammensetzung von Ganymed abbilden und die 3D-Struktur der Magnetosphäre untersuchen.
Mit dem Mikrowellenradiometer könnte die Dicke der Eiskruste Europas untersucht werden, das Spektrometer würde die Konzentration von Wassereis, Kohlendioxid und organischen Molekülen auf 40 Prozent der Mondoberfläche bestimmen. Die JunoCam kann Bilder von Europa mit einer Auflösung von immerhin 1 – 2 km aufnehmen. Zusammen mit der Star-Tracker Kamera würde sie nach Hinweisen auf von der Oberfläche ausgehenden Wasserfontänen suchen. Die anderen Instrumente sollen nach Partikeln fahnden, die in den möglichen Fontänen aus Europa herausgeschleudert werden.
Während der Io- Vorbeiflüge könnte Juno nach Beweisen für einen globalen Magma-Ozean suchen und auch aktive Vulkane in den Polarregionen beobachten.
Das Juno-Raumschiff der NASA könnte die ersten engen Vorbeiflüge seit Anfang der 2000er Jahre von drei der größten Monde Jupiters, einschließlich Europa, durchführen, wenn die Weltraumbehörde der Mission eine Verlängerung gewährt, sagte Junos führender Wissenschaftler kürzlich.
Seit dem Eintritt in die Umlaufbahn um Jupiter im Juli 2016 hat die Reihe wissenschaftlicher Instrumente des Juno-Raumschiffs die Atmosphäre und die innere Struktur des Riesenplaneten untersucht, neue Erkenntnisse über Jupiters Zyklonstürme gewonnen und Hinweise auf einen großen, möglicherweise gelösten Kern in seinem Zentrum gefunden.
„Wir gingen hinaus, um einen Kern zu entdecken, ob es einen kompakten Kern in Jupiter gab oder nicht“, sagte Scott Bolton, Junos Hauptforscher am Southwest Research Institute. „Wir waren überrascht, weil es ein großer, verdünnter Kern ist.“
Junos fünfjährige primäre Missionsphase endet im Juli 2021, und Missionsmanager haben eine Verlängerung vorgeschlagen, die den Betrieb bis September 2025 fortsetzen soll. Die zusätzlichen Umlaufbahnen des Raumfahrzeugs um Jupiter werden Juno näher an die Monde des Planeten bringen und eine breitere Palette wissenschaftlicher Erkenntnisse ermöglichen Ziele.
„Eines der aufregenden Dinge an der Mission (Erweiterung) ist, dass wir die Satelliten und Ringe besuchen“, sagte Bolton letzten Monat bei einem Treffen der NASA-Beratergruppe für äußere Planeten. „Es wird wirklich zu einem vollständigen Systemforscher, der nicht so fokussiert ist wie die Hauptaufgabe, und daher eine potenziell vielfältigere (wissenschaftliche) Community versorgt, da die Satellitengeologen und die Ringleute alle Daten erhalten, die ich für sehr interessant und einzigartig halte. ”
Das solarbetriebene Juno-Raumschiff startete im August 2011 und startete eine fünfjährige Kreuzfahrt zum Jupiter. Juno war das zweite Raumschiff, das Jupiter umkreiste, als es am 4. Juli 2016 eintraf.
Zu den neun wissenschaftlichen Instrumenten von Juno gehören ein Mikrowellenradiometer für atmosphärische Messungen, Ultraviolett- und Infrarotspektrometer, Partikeldetektoren, ein Magnetometer sowie ein Radio- und Plasmawellenexperiment. Der Jupiter-Orbiter verfügt auch über eine Farbkamera namens JunoCam, die Bilddaten zur Verarbeitung und Analyse durch eine Armee von Bürgerwissenschaftlern auf der ganzen Welt sammelt.
Das Wissenschaftsteam von Juno legte der NASA im vergangenen Monat einen Vorschlag für eine erweiterte Mission vor, die den Betrieb von Raumfahrzeugen noch vier Jahre bis 2025 fortsetzen soll. Bolton sagte, die erweiterte Mission würde es Juno ermöglichen, zusätzliche wissenschaftliche Ziele zu erreichen.
„Wir haben mehrere Vorbeiflüge von Io, Europa und Ganymed“, sagte Bolton.
Es wird erwartet, dass die NASA-Beamten bis Ende des Jahres entscheiden, ob sie Mittel für den erweiterten Missionsvorschlag des Juno-Teams bereitstellen. Es ist Teil eines regulären Prozesses, der als Senior Review bezeichnet wird und bei dem unabhängige Wissenschaftler die Vorzüge einer weiteren Durchführung der Roboter-Wissenschaftsmissionen der NASA über ihre ursprünglich geplanten Lebensdauern hinaus bewerten.
Bei der Prüfung der Empfehlungen für die Überprüfung der Senioren gleicht die NASA die wissenschaftliche Produktivität älterer Missionen mit den Prioritäten für die Entwicklung und den Start neuer Raumfahrzeuge aus.
Die Vorbeiflüge von Jupiters Monden werden durch Junos wechselnde Umlaufbahn ermöglicht. Jupiters asymmetrisches Schwerefeld stört Junos Flugbahn allmählich und zieht laut Bolton im Laufe der Zeit den nächstgelegenen Punkt der elliptischen oder eiförmigen Umlaufbahn des Raumfahrzeugs nach Norden.
Die Nordwanderung von Junos Perijove oder die nächste Annäherung an Jupiter ermöglicht es dem Raumschiff, den Nordpol des Planeten genauer zu betrachten. Juno war die erste Mission, die Jupiters Pole erblickte, und jetzt konnte das Raumschiff den Nordpol und seine Zyklonstürme genauer sehen.
„Dies gibt uns die Nähe zu den nördlichen Teilen des Jupiter, der eine neue Grenze darstellt“, sagte Bolton. „Wir haben dort viel Aktivität gesehen, so dass wir es aus nächster Nähe erkunden können, während wir uns in der Hauptmission auf die unteren Breiten beschränkt haben.“
In einer erweiterten Mission wird das Raumschiff auch in der Lage sein zu quantifizieren, wie viel Wasser in Jupiters Atmosphäre gebunden ist, sagte Bolton.
Seit Juno vor mehr als vier Jahren in Jupiter angekommen ist, fliegt er in einer 53-tägigen elliptischen Umlaufbahn. Am Ende seiner Hauptmission im nächsten Jahr wird das Raumschiff 34 Runden um Jupiter gefahren sein.
Das von Lockheed Martin gebaute Raumschiff sollte ursprünglich Ende 2016 in eine engere 14-Tage-Umlaufbahn manövrieren, doch die Missionsmanager entschieden sich aufgrund eines Problems mit Junos Haupttriebwerk, die Raketenverbrennung nicht durchzuführen.
Diese Entscheidung bedeutete, dass Juno mehr Zeit benötigte, um die erforderlichen wissenschaftlichen Daten der Mission zu sammeln. Die Instrumente des Raumfahrzeugs sammeln die meisten ihrer Daten, während sie alle 53 Tage in der Nähe des Planeten vorbeifahren, nicht die ursprünglich geplante 14-Tage-Trittfrequenz.
Wissenschaftler planten, Juno 32 der 14-tägigen wissenschaftlichen Umlaufbahnen bis Februar 2018 fertigstellen zu lassen, als die Hauptmission beendet sein sollte. Zu dieser Zeit planten Bodenkontroller, das Raumschiff absichtlich in Jupiters Atmosphäre zu stürzen, um die Möglichkeit zu vermeiden, einen der potenziell bewohnbaren Monde Jupiters zu kontaminieren.
Die 53-tägige Umlaufbahn bedeutete, dass Juno mit einer langsameren wissenschaftlichen Trittfrequenz operierte, aber die längere Umlaufbahn ermöglicht es der Mission, sich in den 2020er Jahren in die Nähe von Jupiters Monden zu wagen, sagte Bolton. Ein weiterer Vorteil der längeren Umlaufbahn war, dass Juno weniger starker Strahlung um Jupiter ausgesetzt war, sodass die 1,1-Milliarden-Dollar-Mission länger als ursprünglich geplant betrieben werden konnte.
„Es ist eine rettende Gnade“, sagte Bolton. „Ich denke, die Lehre ist, dass wir flexibel waren, und das ist gut in Missionen. Wenn Sie also eine Mission entwerfen, versuchen Sie, flexibel zu sein, weil Sie nicht wissen, welchen Curveball Sie werfen werden. “
Junos sich natürlich entwickelnde Umlaufbahn ermöglicht es dem Raumschiff auch, in der Nähe von Jupiters Monden und Ringen vorbeizukommen.
Die Mondvorbeiflüge würden Mitte 2021 mit einer Begegnung mit Ganymed, Jupiters größtem Mond, in einer Entfernung von etwa 1.000 Kilometern beginnen, so Bolton.
Nach einer Reihe entfernter Pässe würde Juno Ende 2022 nur noch 320 Kilometer über Europa fliegen, um einen Hochgeschwindigkeits-Vorbeiflug zu unternehmen. Nur das Galileo-Raumschiff der NASA, das seine Mission 2003 beendete, ist Europa näher gekommen.
Es gibt zwei Begegnungen mit Jupiters Vulkanmond Io, die 2024 in Entfernungen von etwa 1.500 Kilometern geplant sind. Dies geht aus dem Flugplan hervor, den Bolton im letzten Monat vorgelegt hat.
Vorausgesetzt, die NASA genehmigt die Missionserweiterung, kann Juno nach Veränderungen auf den Oberflächen von Jupiters Monden suchen, seit sie zuletzt von den NASA-Sonden Voyager und Galileo aus der Nähe gesehen wurden.
In Ganymed konnte Juno die Oberflächenzusammensetzung des Mondes abbilden und die 3D-Struktur der Magnetosphäre von Ganymed untersuchen. Ganymed ist der einzige Mond im Sonnensystem, von dem bekannt ist, dass er ein eigenes Magnetfeld hat.
Das Mikrowellenradiometer von Juno könnte die Dicke der globalen Eisschale Europas untersuchen, die einen Ozean aus flüssigem Wasser bedeckt. „Wir werden sehen, wo das Eis dünn und wo es dick ist“, sagte Bolton.
Der Besuch in Europa würde Wissenschaftlern einen Vorgeschmack auf die künftige Mission Europa Clipper der NASA geben, die bereits 2024 starten könnte. Europa Clipper wird unter anderem ein leistungsfähigeres Radar tragen, um die Eisschale des Mondes durch eine Reihe von Instrumenten zu messen gezielte Vorbeiflüge.
Junos Spektrometer würden auch Konzentrationen von Wassereis, Kohlendioxid und organischen Molekülen auf 40 Prozent der europäischen Oberfläche abbilden, sagte Bolton.
Der JunoCam-Imager könnte Bilder von Europa mit einer Oberflächenauflösung von 1 bis 2 Kilometern aufnehmen, die weit hinter den Details zurückbleiben, die auf den Europa-Karten des Galileo-Raumfahrzeugs zu sehen sind. Aber JunoCam würde die schärfsten Ansichten von Europa seit mehr als 20 Jahren zurückgeben.
Federsuche: – Suche nach Oberflächenveränderungen (1-2 km Auflösung) – JunoCam, SRU (Hochphasen-Vorwärtsstreuung) – In-situ-F & P zur Charakterisierung des Magnetfelds und der Welle Emissionen, Elektronendichten und Staub Umgebung
Bilder von JunoCam und Junos Star-Tracker-Kameras würden nach Hinweisen auf Federn suchen, die von Europas Oberfläche ausbrechen. Die anderen Instrumente des Raumfahrzeugs würden so abgestimmt, dass sie nach Partikeln suchen, die in den möglichen Federn aus Europa geschleudert werden. Das Hubble-Weltraumteleskop erkannte Anzeichen wiederkehrender Ausbrüche aus Europa.
Während seiner Vorbeiflüge mit Io konnte Juno nach Beweisen für einen globalen Magma-Ozean suchen, der Ios Vulkane speist. Juno könnte auch aktive Vulkane in den Polarregionen von Io beobachten.
Juno fotografierte auch Jupiters dünne Ringe während einer möglichen erweiterten Mission. Der Staubdetektor des Raumfahrzeugs könnte auch Stöße von Ringpartikeln registrieren, sagte Bolton.
„Wir werden wirklich in der Lage sein, die Ringe mit Fernerkundung und In-situ-Instrumenten viel besser zu betrachten“, sagte Bolton.
Quellen: https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-juno-mission-expands-into-the-future
https://astronomynow.com/2021/02/26/juno-mission-extended-will-now-study-jupiters-moons-and-rings/
https://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=14415.250
https://www.raumfahrer.net/forum/smf/index.php?topic=14415.275
https://spaceflightnow.com/2020/10/12/juno-team-planning-close-flybys-of-jupiters-moons/
https://www.lpi.usra.edu/opag/meetings/opag2020fall/presentations/Bolton_6011.pdf
Christian Dauck 