Juno wird in der Zwischenbahn des Jupiter bleiben

Der Witz der NASA, dass es auf Jupiter keinen Groundhog Day gibt, war erfolglos. Die Juno-Sonde, die nur zwei Umlaufbahnen in einer mittleren 53-Tage-Umlaufbahn halten sollte, steckte vollständig darauf - neulich entschied die NASA, keine Versuche zu akzeptieren, in die wissenschaftliche 14-Tage-Umlaufbahn überzugehen. Die offizielle Pressemitteilung ist so optimistisch, dass die Mission im 53-Tage-Orbit fast besser aussieht als ursprünglich geplant. Es ist Zeit, darüber zu sprechen, was passiert ist, welche Optionen das Missionsmanagement-Team hatte und was normale Zuschauer zu tun haben.


Jupiter Southern Hemisphere, Foto der NASA, C. Harvey Processing

Ventile ablassen

Der Marschmotor "Juno" schaltete sich mindestens dreimal ein - bei zwei Pfadkorrekturen im Jahr 2012 und beim Bremsen am Jupiter am 5. Juli 2016. Und diese Manöver verliefen ohne erkennbare Probleme. Die Sonde erreichte erfolgreich Jupiter und trat für einen Zeitraum von 53 Tagen in eine Zwischenbahn ein. Nach dem Plan sollte er am 19. Oktober in eine wissenschaftliche 14-Tage-Umlaufbahn gehen. Das ist aber nicht passiert.


Zwischenbahnen sind grün, wissenschaftliche Bahnen sind blau. NASA-Bild

Am 15. Oktober, wenn Systeme vor dem Manöver überprüft wurden, öffneten sich Helium-Boost-Ventile anstelle von mehreren Sekunden für einige Minuten. Dies war genug, um das geplante Manöver abzubrechen. Wofür sind diese Ventile? Während des normalen Betriebs öffnen sie sich vor dem Einschalten des Motors, Helium drückt auf die Membran und versorgt den Motor unter konstantem Druck mit Kraftstoff und Oxidationsmittel.


Kugeltanks mit Kraftstoff (blau) und Oxidationsmittel (grün), zylindrische Heliumtanks (lila)

Juno verfügt über ein spezielles System zum Heizen der Tanks und des Kraftstoffsystems, das normalerweise einige Wochen vor dem Manöver eingeschaltet wird und sicherstellt, dass die Armaturen des Kraftstoffs und des Kraftstoffsystems nicht gefroren sind. Es ist nicht bekannt, ob die Ingenieure versuchten, die Ventile noch einige Wochen zu erwärmen und erneut zu wechseln. Diese Option wurde in einem Interview mit Vertretern des Juno-Teams nicht erwähnt. Die zweite Möglichkeit, das Problem zu umgehen, besteht darin, die Ventile zu ignorieren und den Motor unter dem Druck der Komponenten einzuschalten, die sich jetzt in Tanks befinden. Während des Betriebs des Motors fällt der Druck ab, es gibt genügend Druck für ein nicht sehr langes Manöver, und die relativ einfache Konstruktion des Motors enthält keine kategorischen Verbote für diese Art des Betriebs. Der marschierende Leros-1b-Motor, der sich auf dem Juno befindet, wurde in diesem Modus jedoch nicht getestet, und das Kundencenter beschloss, ihn nicht zu riskieren.


Motoren der Familie Leros, Foto der Produktionsfirma Moog

Der Juno verfügt auch über eine Reihe von Orientierungssystem-Engines. Sie verwenden nur Kraftstoff ohne Oxidationsmittel aus demselben Tank wie der Hauptmotor und wurden speziell entwickelt, um sicherzustellen, dass bei einem vollständigen Ausfall des Hauptmotors der Juno aus dem Orbit gebracht und im Jupiter verbrannt werden kann, um ein versehentliches Eindringen von terrestrischen Mikroorganismen zu vermeiden Satelliten des Gasriesen. Theoretisch können sie verwendet werden, um in die wissenschaftliche Umlaufbahn zu gelangen, aber sie sind relativ schwach und das Manöver erfordert mehrere Umdrehungen. Tatsache ist, dass zum Absenken des Apozentrums (oberer Punkt der Umlaufbahn) ein Manöver im Bereich des Perizentrums (unterer Punkt der Umlaufbahn) durchgeführt werden muss und dort die Geschwindigkeit des Fahrzeugs maximal ist und dieser Abschnitt des Juno sehr schnell fliegt. Das letzte Manöver des Abstiegs von der Umlaufbahn in die Atmosphäre des Jupiter wird im Apozentrum durchgeführt, wo die Geschwindigkeiten minimal sind, und Sie können den Motor sicher stundenlang eingeschaltet lassen. Trotz der grundsätzlichen Machbarkeit wurde diese Option auch von Vertretern des Missionsteams nicht erwähnt.

Aus dem Vorstehenden folgt, dass das Kundencenter am meisten Angst hat, die Situation zu verschlimmern. Die Parameter der Zwischenbahn wurden nicht zufällig ausgewählt, und es ist durchaus möglich, wissenschaftliche Daten darüber zu sammeln, und der Übergang zu einer ungeplanten Umlaufbahn bei einem Motorschaden während des Manövers kann die Angelegenheit verschlechtern. Die offizielle Pressemitteilung wird sogar dadurch gelobt, dass es im Zwischenorbit möglich sein wird, wissenschaftliche "Bonus" -Daten in abgelegenen Gebieten zu sammeln, die höher sind als der ursprünglich geplante Orbit. Außerdem ist in der Zwischenbahn die Strahlungslast geringer, was Juno die Möglichkeit gibt, länger zu arbeiten. Aber natürlich hebt die Pressemitteilung die guten Punkte der Situation hervor, nicht die schlechten. Was sind die Herausforderungen, um im Zwischenorbit zu bleiben?

Zunächst wurde das aktuelle Budget der Juno-Mission bis Juli 2018 berechnet, da in einer regulären Umlaufbahn die Sonde bereits im Februar desselben Jahres in der Atmosphäre verbrannt worden wäre. In dieser Zwischenbahn können zu diesem Zeitpunkt jedoch nur 12 statt der geplanten 36 Umdrehungen durchgeführt werden. Dies bedeutet entweder eine Reduzierung des wissenschaftlichen Programms oder die Notwendigkeit, die Mission auf Kosten zusätzlicher Mittel aus dem NASA-Budget zu verlängern. Im Prinzip kostet die Verlängerung des Missionsprogramms ein wenig, und die Wahrscheinlichkeit, dass sie Juno mehr Geld geben, ist groß, aber dennoch nicht hundertprozentig.

Das nächste Problem ist, dass die Sonde von Sonnenkollektoren gespeist wird. In der Zwischenbahn im Jahr 2019 wird die Juno beginnen, in den Schatten des Jupiter zu fliegen, was völlig inakzeptabel ist. Daher muss die Umlaufbahnebene gedreht werden. Glücklicherweise erfordert das Manöver keine große Geschwindigkeitsänderung, und Orientierungsmotoren werden diese Aufgabe durchaus bewältigen.

Trotz der Weigerung, die Sonde in die geplante Umlaufbahn zu bringen, hat Juno die Chance, seine Mission erfolgreich abzuschließen.

Was tun?

Die wichtigsten wissenschaftlichen Instrumente von Juno arbeiten in unsichtbaren Bereichen und sammeln Daten, die in langweiligen Grafiken dargestellt werden. Aber die PR-Manager der NASA essen ihr Brot nicht umsonst - auf der Sonde ist eine Junocam-Kamera installiert, die wunderschöne Fotos macht. Darüber hinaus wird auf der Website der Mission regelmäßig abgestimmt , welche der potenziell interessanten Bereiche zu schießen sind. Ich würde empfehlen, eine Notiz in den Tagebüchern zu machen - die nächste Abstimmungsrunde findet vom 10. bis 15. März statt und wird den Drehort in fünfter Näherung mit Jupiter am 27. März bestimmen. Laut Ingenieuren muss die Kamera mindestens sieben Umdrehungen arbeiten und frühestens im Herbst ausfallen.

Es ist merkwürdig, dass auf der Missionswebsite in einem Abschnitt sowohl die Originalfotos als auch das Ergebnis ihrer Verarbeitung von Enthusiasten gesendet werden. Es scheint, dass sie fast jede Arbeit annehmen, denn professionell verarbeitete Fotos stehen neben leichtfertigen und sogar seltsamen.

Frisches Foto des Südpols, aufgenommen bei der vierten Annäherung an Jupiter am 2. Februar. Arrangiert von Roman Tkachenko.


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Sichel des Jupiter und der Schatten von Ganymed, verarbeitet von Roman Tkachenko.


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Und dieses Bild wurde von David W. Thomson III für einen größeren Kontrast ungewöhnlicher länglicher Wirbel verarbeitet.


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Annäherung an Jupiter am 2. Februar, im Rahmen der nördlichen Hemisphäre, der Autor der Collage Philosophia-47.


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Jupiter lächelt auf dem Foto, herausgegeben von David W. Thomson III.



Elektrischer Wind von CosmEffect.


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"Space Cat Meow" von Wintje (jetzt verstehst du, warum alles geschrieben wurde :))


Video Winter Bynes, konzeptionell bis hartnäckig, mit Musik des Autors.