RW Space

Можем ли мы обнаружить условия, необходимые для жизни за пределами Земли в Солнечной системе?

Это одна из загадок, которую запускает космическая миссия JUICE (для исследователя ледяных лун Юпитера) с Куру. , Французская Гвиана, в четверг, 13 апреля 2023 г., в 12:14 по всемирному времени — постараемся выяснить.

Чтобы отправить эту миссию на планету, расположенную на расстоянии более 600 миллионов километров, Европейское космическое агентство (ЕКА) доставило вместе не менее 13 европейских стран, а также США, Японии и Израиля.

Благодаря этой миссии агентству также удалось поставить JUICE на стартовую площадку всего через 11 лет после проект получил зеленый свет. Хотя пандемия COVID замедлила процесс, задержка составила всего девять месяцев.

Команда из Франции, частью которой я являюсь, также помогла разработать шесть из десяти современных научных инструментов JUICE. Ожидается, что зонд прибудет в систему Юпитера в 2031 году.

Расширяя границы науки

Юпитер — крупнейшая планета Солнечной системы и планета с наибольшим количеством спутников. На сегодняшний день их количество колеблется от 82 до 95, большинство из которых были обнаружены за последние два десятилетия.

JUICE — первая миссия, получившая финансирование в размере более 1 миллиарда евро в рамках программы Программа ESA Cosmic Vision. Он призван ответить на четыре основных вопроса:

• Как формируются планеты и возникает жизнь?
• Как устроена Солнечная система?
• Каковы фундаментальные законы физики во Вселенной?
• Как возникла нынешняя Вселенная и из чего она состоит?

JUICE был выбран впереди других предлагаемых миссий, потому что он был разработан, чтобы ответить на первый и последний из этих вопросов.

Космический телескоп Хаббл и космические зонды НАСА «Вояджер», «Галилео», «Юнона» уже получили некоторые подсказки либо путем прямого наблюдения, либо путем дедукции.

«Океанические луны», содержащие больше воды, чем Земля

Галилео НАСА первым обнаружил воду на лунах в 1995 году. Данные, полученные космическим зондом, выявили гигантские жидкие океаны не только под корки его трех ледяных спутников, Каллисто, Европы и Ганимеда, а также его вулканического спутника Ио.

В 2014 году космический телескоп Хаббл обнаружил гейзеры на Европе. Их основания оказались спекшимися солями, в том числе карбонатами. Поэтому вполне вероятно, что Европа может соответствовать четырем критериям обитаемости:

• Знаменитый квартет углерода, водорода, кислорода, азота (CHON), символы основных химических элементов, из которых состоят живые существа.
• Вода в жидком состоянии, действующая как растворитель.
• Энергия для развития жизни.
• Стабильная среда (орбиты, вращение, средние температуры…) li>

Галилеевские спутники также пользуются гравитационной энергией Юпитера, создавая значительные приливные эффекты и позволяя выполнять последние два условия, указанные выше.

Почему Ганимед является основной целью h2>

Ganymed будет изучен JUICE гораздо глубже, чем Callisto и Europa. Это связано не только с тем, что это самая большая луна в Солнечной системе, но и с океанической луной с собственным магнитным полем.

Подобно магнитосфере Земли, магнитосфера Ганимеда может защищать жизнь, отклоняя поток космических лучей и радиационных частиц от радиационных поясов Юпитера.

JUICE, экстремальный зонд

Маршрут JUICE к системе Юпитера не будет прямым. Вместо этого космический корабль пролетит мимо четырех разных планет и лун, что изменит и ускорит его траекторию, а также позволит сэкономить топливо — трюк, также известный как гравитационный маневр.

По пути JUICE придется бороться с самыми высокими уровнями радиации в Солнечной системе. Это означает, что его электронные модули должны быть размещены в полостях со свинцовым экраном, а компоненты должны быть «закалены», чтобы помочь им противостоять суровым условиям окружающей среды.

JUICE также придется справляться с экстремальными температурами, начиная от +250 °C во время полета мимо Венеры до -230 °C в системе Юпитера. Чтобы поддерживать стабильную внутреннюю температуру, космический корабль был покрыт многослойной теплоизоляцией из серого кремний-алюминиевого сплава, за что зонд получил прозвище «серебряная красота».

Энергетическая проблема

Вокруг Юпитера, который в пять раз дальше от Солнца, чем Земля, спутник будет получать в 25 раз меньше солнечной энергии, чем вокруг Земли. На космическом корабле нет радиоактивной батареи, потому что Европа пока не в состоянии производить их промышленно, в отличие от США, России и Китая.

Чтобы оборудование и приборы работали с мощностью 1000 Вт (мощность небольшой фен), корабль будет опираться на огромные солнечные панели общей площадью 85 м², которые были протестированы на устойчивость к радиации и колебаниям температуры.

Построено 80 Европейской компании под руководством EADS Toulouse зонд JUICE имеет размах крыльев 28 метров (длина баскетбольной площадки), антенну связи длиной 2,5 метра (необходимую из-за удаленности Юпитера от Земли).

В момент старта он весит почти 6 тонн (большая часть которого приходится на топливо, которое будет расходоваться при маневрировании зонда) и несет десять приборов (всего менее 280 кг).

Десять научных приборов на борту

Из этих инструментов Франция — с помощью Италии — в основном разработала спектрометр изображений Луны и Юпитера (MAJIS). Это инструмент, который позволит космическому кораблю определять физико-химический состав поверхности спутников, когда он пролетает над ними, и, таким образом, обнаруживать CHON, связанный с потенциальной обитаемостью.

MAJIS также будет изучать их ледяные щиты. и жидкая вода. Это позволит нам определить места посадки для будущих исследований на месте и оценить структуру и динамику атмосферы Юпитера.

С точностью в 10 000 раз выше, чем у эквивалентного инструмента на Галилео, пространственное разрешение MAJIS колеблется от 100 метров до нескольких километров в зависимости от высоты полета зонда в то время.

Наконец, следует отметить, что планы JUICE могут быть пересмотрены на основе последних результатов миссии НАСА «Юнона». Юнона по-прежнему вращается вокруг Юпитера и с 2016 года пролетает над его полюсами.

Номинальная миссия Юноны была расширена, чтобы пролететь мимо каждого из галилеевых спутников Юпитера, начиная с Ганимеда в июне 2021 года и Европы в начале 2023 года. Эти наблюдения и последующий анализ данных позволят ученым JUICE лучше ориентироваться в наблюдениях, которые они делают — через 12 лет после Юноны и через 30 лет после Галилея.

Смотрите запуск в прямом эфире ЕКА ниже, начиная с 7:45. утра по восточному поясному времени (11:45 по Гринвичу) в четверг, 13 апреля.

В разработке JUICE участвуют французские лаборатории: IAS, LAB, LATMOS, IPAG, IRAP, LERMA, LESIA, LPC2E и LPP.

Кэроль Ларигодери, помощник директора по проектам en Sciences de l’Univers et Cheffe de Projet de Françaises à JUICE, Национальный центр космических исследований (CNES)

Эта статья переиздана из The Conversation под Creative Commons лицензия. Прочтите исходную статью.