Juno hat Angst vor Jupiters Schatten. Also feuerte es seinen Thruster über 10 Stunden lang ab, um es zu vermeiden.
In einem todesmutigen Manöver für die Raumsonde hat die Juno der NASA einen beispiellosen und ungeplanten Triebwerksbrand abgeschlossen. Der Zweck? Um das „Leben“ der Raumsonde oder zumindest den Rest ihrer Mission zum Jupiter zu retten.
Jupiter wirft einen tiefen, dunklen Schatten. Dunkel genug, um Juno effektiv zu töten, wenn sie hindurchfliegt. Anstatt die Raumsonde 12 batterieentladende Stunden im Schatten des Jupiter verbringen zu lassen und dann auf der anderen Seite eine riskante Wiederbelebung zu versuchen, ging die NASA eine andere Vorgehensweise: eine 10,5-stündige Verbrennung von Junos Reaktionstriebwerken, die Jupiters Leben fernhalten wird. Schatten entwässern.
10,5 Stunden sind eine sehr lange Brenndauer und es wurden etwa 73 kg (160 lbs) Kraftstoff verbraucht. Aber ohne dies zu tun, wäre Juno am 3. November in den tiefen dunklen Schatten des Jupiters getaucht worden, seiner nächsten Annäherung an den Gasriesen. Es hätte 12 Stunden im Schatten verbracht, lange genug, um seine Batterien vollständig zu entladen. Die Temperatur der Raumsonde wäre gesunken, und ohne Strom in ihren Batterien wäre sie wahrscheinlich der Kälte erlegen und nie wieder erwacht.
Glücklicherweise war die Verbrennung erfolgreich, und laut Junos Hauptermittler Scott Bolton war dies eine „erstaunlich kreative Lösung“ für das Problem des Jupiters Schatten.
„Mit dem Erfolg dieser Verbrennung sind wir auf dem besten Weg, am 3. November in den Schatten zu springen“, sagte Scott Bolton, Juno-Hauptprüfer am Southwest Research Institute in San Antonio. „Über den Schatten zu springen war eine erstaunlich kreative Lösung für eine scheinbar fatale Geometrie. Finsternisse sind im Allgemeinen keine Freunde von solarbetriebenen Raumfahrzeugen. Anstatt mir jetzt Sorgen um das Erfrieren zu machen, freue ich mich auf die nächste wissenschaftliche Entdeckung, die Jupiter für Juno bereithält.“
Dieses schattenvermeidende Brennen unterstreicht, wie schwierig die Umlaufbahn von Juno insgesamt ist.
Juno ist seit Juli 2016 auf Jupiter. Seitdem hat sie eine Reihe langer, elliptischer Umlaufbahnen absolviert. Dunkelheit ist nicht das einzige, was Juno vermeiden muss. Die intensive Strahlung des Jupiter bedeutet, dass die Raumsonde sehr vorsichtig durch die Nachbarschaft des Planeten wandert. Jede Pol-zu-Pol-Umlaufbahn bringt es in die Nähe der intensiven Strahlungsgürtel, die den Jupiter umgeben, wo das Raumfahrzeug unter die Gürtel taucht, um seine beste Wissenschaft zu betreiben.
Die Umlaufbahn von Juno um Jupiter wird stark elliptisch sein, da sie mit den starken Strahlungsgürteln von Jupiter konkurriert. Bild: NASA/JPL
Aber es kann während jeder Umlaufbahn nur eine kurze Zeit in der Nähe von Jupiter verbringen. Die Strahlung ist so intensiv, dass jeder Nahdurchgang die Elektronik und Instrumente der Raumsonde ein wenig beschädigt und ihre Lebensdauer verkürzt. Obwohl sie in einem schützenden Titangewölbe untergebracht sind, werden die Instrumente schließlich versagen und die Mission endet.
Aber ein 12-stündiger Aufenthalt im Schatten des Jupiter hätte die Mission vorzeitig beendet, wenn alle Instrumente intakt und funktionsfähig wären. Dieses vorzeitige Ende hätte uns viel Wissen beraubt, und großartig JunoCam-Bilder . Daher wurde Juno, die geschickt darin war, Gefahren zu vermeiden, angewiesen, die Dunkelheit zu meiden. Dies erforderte jedoch Ressourcen in Form des Hydrazin-Treibmittels des Reaktionskontrollsystems.
Juno wurde nie dafür entwickelt, durch die Dunkelheit zu reisen. Tatsächlich verbrachte es während seiner gesamten Mission nur 10 Minuten im Dunkeln, als es während eines Vorbeiflugs zu Beginn der Mission durch den Erdschatten flog. Das liegt daran, dass nicht ein Röntgen (Thermoelektrischer Radioisotop-Generator) Stromquelle, die bei anderen Missionen so weit von der Sonne entfernt ist, dass Juno für seinen Betrieb auf Sonnenenergie angewiesen ist. Juno ist die erste Mission, die mit Sonnenenergie so weit von der Sonne entfernt ist.
Die Solarmodule von Juno werden getestet. Juno wurde nie dafür entwickelt, in der Dunkelheit zu reisen. Seine Sonnenkollektoren sind seine Energiequelle, und es hat nicht genug Batteriespeicherkapazität, um 12 Stunden Dunkelheit zu überstehen. Bildnachweis: Von Bildnachweis: NASA/Jack Pfaller – http://mediaarchive.ksc.nasa.gov/detail.cfm?mediaid=53133, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php ?curid=15418531
Die Raumsonde verfügt über drei Solarzellen, die zu Beginn der Mission bis zu 490 Watt produzierten. Doch mit der Zeit sinkt der Wirkungsgrad von Solaranlagen, sodass sie am Ende der Mission nur noch etwa 420 Watt produzieren. Aber selbst bei höchster Effizienz wird Junos Solarstromsystem der Raumsonde einfach nicht helfen, 12 Stunden Dunkelheit zu überstehen. Es fehlt die Akkukapazität. Und Batterien sind schwer; Sie starten kein Raumschiff mit zusätzlichen Batterien, „nur für den Fall“.
Dies ist nicht die erste Falte bei der Verwaltung von Junos Umlaufbahn. Tatsächlich ist dieses Schattenvermeidungsmanöver wegen einer weiteren Änderung in Junos Umlaufbahn notwendig. Als es zum ersten Mal in die Umlaufbahn um Jupiter eintrat, dauerte es 53 Tage, um eine Umlaufbahn zu vollenden. Der Plan war, einen Triebwerksbrenner durchzuführen und die Umlaufbahn auf nur 14 Tage zu ändern. Aber als Ingenieure ein Problem mit der Treibstoffzufuhr vermuteten, behielten sie die 53-Tage-Umlaufbahn bei.
Die kürzere Umlaufbahn von 14 Tagen hätte weniger Zeit zwischen den Vorbeiflügen der Wissenschaft bedeutet. Juno wird immer noch alle seine Umlaufbahnen abschließen, aber da Juno seine 14-Tage-Umlaufbahn nicht erreichen konnte, dauert die Wissenschaft länger. Während also der ursprüngliche Missionsplan nie mit den kommenden 12 Stunden Schatten zu kämpfen hatte, tat es der überarbeitete Plan. Dafür war die Brenndauer von 10,5 Stunden erforderlich.
Ed Hirst ist Juno-Projektmanager am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. In einem Pressemitteilung , Er lobte sowohl die Fähigkeiten des Teams, das es bediente, als auch die Vielseitigkeit des Raumfahrzeugs selbst.
„Die Missionsplanung vor dem Start hat keine lange Sonnenfinsternis erwartet, die unser solarbetriebenes Raumschiff in Dunkelheit stürzen würde“, sagte Hirst. „Dass wir das notwendige Manöver planen und ausführen konnten, während wir in der Umlaufbahn des Jupiter operierten, ist ein Beweis für den Einfallsreichtum und das Können unseres Teams, zusammen mit der außergewöhnlichen Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit unseres Raumfahrzeugs.“
Die Juno-Mission zum Jupiter wird vom Jet Propulsion Laboratory der NASA geleitet. Es wurde am 5. August 2011 gestartet und erreichte am 5. Juli 2016 die Jupiter-Umlaufbahn. Die Mission soll im Juli 2021 enden, wenn die Raumsonde in der Jupiter-Atmosphäre zu ihrer Zerstörung stürzen wird.
Mehr:
- Pressemitteilung: Juno der NASA bereitet sich darauf vor, Jupiters Schatten zu überspringen
- Pressemitteilung: NASA plant Junos Jupiter-Mission neu
- Universum heute: Juno wird Jupiter aufgrund von Motorproblemen nicht näher kommen
- Universum heute: Die Umlaufbahn von Juno verstehen: Ein Interview mit Scott Bolton von der NASA