СІК. Пошуки життя в космосі. Триває місія до супутників Юпітера

Підготовка до запуску місії JUICE добігає кінця. Як повідомило Європейське космічне агентство (ESA), ракета Ariane 5 готова до запуску з космодрому у Французькій Гвіані. Якщо все піде за планом, у четвер, 13 квітня, він запустить зонд JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) у позаземний простір до найбільшої планети Сонячної системи.

Спецпрограма та трансляція старту місії JUICE з 14.00 на TVN24 BIS та TVN24 GO.

Метою місії JUICE є дослідження Юпітера та трьох його великих супутників: Ганімеда, Каллісто та Європи. Це т. зв крижані світи, під товстими крижаними оболонками яких можуть бути океани рідкої води. Ганімед, найбільший супутник у Сонячній системі, більший за планету Меркурій і є єдиним супутником у нашій планетарній системі, який має власне магнітне поле. Каллісто – це залишок «молодості» Юпітера і можливість вивчити, як утворилася система небесних тіл навколо газового гіганта. Кінцевий пункт призначення місії, Європа, є одним із місць у Сонячній системі, де можуть існувати умови для існування життя.

Зонд також вивчатиме сам Юпітер та його околиці. Будуть проведені дослідження атмосфери, магнітного середовища планети, вулканічного супутника Іо та менших супутників. Наприклад, вчені хочуть знати, як верхні шари атмосфери газового гіганта змінюються з часом і чому Велика червона пляма зменшується. Вони також вивчатимуть полярні сяйва Юпітера та його кільця.

Досягти Юпітера буде непросто. Після запуску із Землі зонд знову пройде повз нашу планету та Місяць у серпні 2024 року. У серпні 2025 року відбудеться обліт Венери, у серпні 2026 року ще один обліт Землі і ще один у 2029 році. Ці маневри називаються підтримкою сили тяжіння та полегшують керування об’єктом у правильному напрямку. Він досягне Юпітера в липні 2031 року, тобто через 8 років. Загалом з липня 2031 року по листопад 2034 року буде здійснено 35 обльотів крижаних супутників Юпітера, а в грудні 2034 року космічний корабель має вийти на орбіту навколо Ганімеда.

Головним реалізатором місії є ESA. У проекті також беруть участь NASA, японське космічне агентство JAXA та ізраїльське космічне агентство ISA. Польща також бере участь у деяких елементах місії. У проекті задіяно 18 установ, 23 країни, 83 компанії та понад 2000 людей. Вартість місії становить близько 1,6 млрд євро.

JUICE — це великий космічний корабель, оснащений 10 науковими інструментами (дев’ятьма під керівництвом Європи та одним — NASA), одним вимірювальним експериментальним радіотелескопом PRIDE та одним радіаційним монітором (RADEM). JUICE стане першим космічним кораблем в історії, який вийде на орбіту навколо Місяця, крім Землі. Він також стане першим, хто змінить свою орбіту з орбіти іншої планети на орбіту супутника цієї планети.

Польща в місії бере як науково-технічну участь. Наукова частина участі Польщі в місії насамперед пов’язана з Центром космічних досліджень Польської академії наук (CBK PAN), який відповідав за підготовку одного з ключових інструментів зонда – RPWI (Radio & Plasma Waves). Розслідування).

– Його завданням буде вивчення електромагнітного поля пилу, що оточує окремі супутники, – пояснив проф. доктор хаб. Ханна Роткаль, керівник відділу фізики плазми Центру космічних досліджень Польської академії наук, яка керувала польською групою вчених над цим пристроєм. «Вимірювання градієнтів цих полів дозволить нам заглянути під поверхню та проаналізувати властивості прихованих океанів, серед іншого. Це також дозволить вивчати місячні іоносфери, атмосфери та магнітосфери, – додала вона.

Пристрій складається з 10 датчиків і трьох приймачів. Він має чотири зонди Ленгмюра (LP-PWI) для вимірювань плазми та електричного поля, магнітометр із трьома антенами та аналізатор електричного поля (RWI) для радіовимірів. Система монтується всередині блоку електроніки EBOX, в якому розташовані джерела живлення низької напруги (LVPS A&B) і цифрові процесори (DPU A&B). Прилад може вимірювати електричне поле до частоти 1,6 МГц і вивчати характеристики теплової плазми. Його середньо- та високочастотні антени та приймачі будуть використовуватися для вимірювання електричних і магнітних полів у радіовипромінюванні в діапазоні частот 80 кГц-45 МГц.

На запитання, чи зможуть датчики зонда виявити можливі сліди життя, проф. Роткаль відповів, що «зонд не має датчиків на борту, які могли б виявляти біологічні сліди, але він має інструменти, які можуть виявляти можливі пов’язані з життям хімікати, присутні, наприклад, в атмосфері одного з супутників». – Атмосферу Ганімеда досліджуватимуть надзвичайно ретельно, тому що наприкінці місії зонд має розбитися саме на цьому Місяці. З цієї причини він, серед іншого, повинен пройти процедури стерилізації та тести. Йдеться про те, щоб виключити ризик того, що цільовий об’єкт буде “заражений” земними формами життя, – сказала вона.

Окрім поляків, до будівництва RPWI були залучені дослідники зі Швеції, Великої Британії, Франції, Австрії, Чехії та Японії. «Наша група створила центральний комп’ютер, деякі датчики та механічні частини», — сказав проф. Роткаль. За її словами, “спочатку нам потрібно було визначити цілі вимірювань, методи їх проведення, кодування даних. Ми будували наступні моделі приладу і тестували їх спочатку на Землі, потім на борту супутника”. – Ви повинні усунути всі перешкоди та мати 100% гарантію безвідмовної роботи. Якщо під час місії щось зламається, полагодити вже буде неможливо, і зонд летітиме до Юпітера понад 7,5 років. Більше того, він пройде через багато гравітаційних впливів і, наприклад, поблизу Венери може досягти температури 300 градусів Цельсія, а в іншому місці – мінус 200 градусів, – пояснила вона. Вона зазначила, що “система Юпітер має потужне випромінювання, тому всі бортові системи повинні бути захищені від нього”.

На запитання, що виявилося найбільшим викликом у цій роботі, вона відповіла, що «найскладніше було, мабуть, співвіднести роботу всіх систем і усунути все, що могло їм заважати». – Датчики будуть настільки чутливими, що «заглядатимуть» під поверхню Ганімеда, вимірюючи електричні та магнітні поля. Це вимагало багатьох років терплячих, копітких випробувань. Над усією системою ми працюємо більше 10 років. Ми раді, що нам це вдалося», – зізналася вона.

У Центрі космічних досліджень Польської академії наук іншою командою у співпраці з Німецьким космічним агентством було створено інструмент SWI (Sub-milimeter Wave Instrument). Як пояснив MSc. Конрад Скуп з лабораторії застосування супутникових FPGA CBK PAN – це «радар, який проводитиме дослідження за допомогою міліметрових хвиль». Польські вчені сконструювали прототипи приладів і виготовили моделі польоту.

– Завдяки ньому ми дізнаємося, з чого складається атмосфера Юпітера, чи є в гейзерах Європи органічні частинки, що вказують на те, що під її поверхнею є життя, і дізнаємося, що таке льодовики на поверхні Ганімеда. виготовлені з – повідомив Конрад Скуп. Як додав виконавчий менеджер польського проекту, «інструмент також розкриє таємницю складу поверхні супутників Юпітера, сподіваючись, розкриє, що таке таємнича темна речовина на поверхні Каллісто». «Це також здивує нас деякими іншими відкриттями», — сказав він.

– Ми відповідали за проектування, виготовлення та тестування трьох підсистем, – сказав магістр інж. Купівля Йдеться про бортовий комп’ютер для приладу, бортову систему живлення приладу та радіатор, тобто спеціальну пластину розміром із лицарський щит, розміщену всередині супутника, «призначення якої — випромінювати тепла, що виділяється приладом, щоб детектори працювали при мінімально можливій температурі».

Конрад Скуп визнав, що «проект, безсумнівно, був складним». – З одного боку, SWI – це один із найбільших інструментів на борту JUICE, складний, у якому нам довірили реалізацію не менш складних підсистем. Ми використовували деякі рішення з наших попередніх проектів, наприклад STIX у рамках місії Solar Orbiter або Cassis на борту ExoMars. Для інших нам довелося придумувати повністю з нуля.

У співпраці з Центром космічних досліджень Польської академії наук «Creotech Instruments» відповідала за збірку електроніки приладового комп’ютера RPWI та системи живлення приладів SWI.Компанія досягла можливості будувати мікросупутники, тобто. супутників вагою від 10 до 150 кілограмів. Команда інженерів-електронників компанії в партнерстві з іспанським відділенням AIRBUS D&S CRISA брала участь у тестуванні та характеристиці кваліфікаційних (EQM) і льотних (PFM) моделей, підсистем живлення (PCDU). /EPS), а також акумулятор всього зонда JUICE – здано.

Президент Creotech Instruments д-р хаб. Гжегож Брона зазначив, що космічні місії такого масштабу, як майбутня місія JUICE, є подіями, які широко коментують у всьому світі, а не лише в космічному секторі. – Як людство, ми вперше ретельно вивчимо фізичні умови в оточенні Юпітера, найбільшої планети Сонячної системи, – підкреслив Брона. Він зазначив, що до проекту залучені фахівці з різних країн, компаній і “штат видатних фахівців у вузьких галузях”.

Як пояснив віце-президент компанії Яцек Косєц, дослідницькі інструменти, задіяні в місіях з дослідження глибокого космосу, як і в даному випадку, повинні відповідати набагато вищим вимогам і очікуванням щодо надійності в порівнянні, наприклад, з супутниками, призначеними для роботи на навколоземній орбіті. . – Треба враховувати, що зв’язок із зондом JUICE з моменту відправлення повідомлення до моменту отримання зондом зворотного сигналу триватиме близько двох годин, тому запорукою успіху місії є високий рівень автономності системи. і їх надійність у надзвичайно складних умовах вакууму з високою радіацією та змінними температурами, зазначив він.

Досі дев’ять космічних зондів досліджували Юпітер. Спочатку повз нього пролетіли зонди «Піонер-10» (1973), «Піонер-11» (1974), «Вояджер-1» і «Вояджер-2» (1979), «Улісс» (1992). Потім навколо газового гіганта облетів зонд «Галілей» (1995-2003), у 2000 році пролетів зонд «Кассіні-Гюйгенс» на шляху до Сатурна, а в 2007 році — «Нові горизонти» (на шляху до Плутона). Космічний корабель Juno обертається навколо планети з 2016 року. Зонд JUICE буде проводити дослідження в 2031-2035 роках, а Europa Clipper – в 2030-2035 роках. Усі ці зонди є місіями США, за винятком європейського JUICE та спільного американсько-європейського Улісса та Кассіні-Гюйгенса.