Vanwege de lancering op donderdag (13 april) zullen de Jupiter Ice Giants (JUICE) beginnen aan een achtjarige reis naar Jupiter, waarbij het ruimtevaartuig naar verwachting de gasreus in juli 2031 zal bereiken.
Het ruimtevaartuig van de European Space Agency (ESA) zal toezicht houden Jupiter En drie van zijn grote manen die de oceaan omringen – Ganymedes, Callisto en Europa Beschrijf het Joviaanse systeem tot in detail.
Jupiter draait, middenin (Opent in een nieuw tabblad)En Het is ongeveer 444 miljoen mijl (715 miljoen kilometer) van de aarde verwijderd, dus het is duidelijk meer dan een sprong, sprong en sprong naar de gigantische planeet. Maar andere missies hebben de reis van de aarde naar Jupiter veel sneller gemaakt sap zullen.
Verwant: Feiten over de JUICE Jupiter-missie in Europa
Het blijkt dat een van de belangrijkste factoren die de reistijd naar Jupiter bepalen, is of het ruimtevaartuig langs de gasreus zal vliegen of in een baan om de aarde zal komen voor een missie van relatief lange duur.
Het eerste ruimtevaartuig dat van de aarde naar Jupiter reisde, was NASA Pionier 10, die op 3 maart 1972 werd gelanceerd en op 3 december 1973 over Jupiter vloog, wat betekent dat hij de gasreus in slechts 640 dagen bereikte. Pioneer 11 was de snelste in de flyby en bereikte Jupiter in slechts 606 dagen.
Dan zijn er de banen, die meer doordacht zouden moeten zijn dan een vliegtuig dat overvliegt, omdat ze aan het einde van de vlucht langzaam genoeg moeten bewegen om door de zwaartekracht van Jupiter te worden opgevangen. JUICE reist acht jaar lang door de verre ruimte. NASA-bureau Galileo De sonde deed er ongeveer zes jaar over om de reis naar Jupiter te maken, werd in oktober 1989 gelanceerd en bereikte in december 1995 een baan om de aarde. Juno Het ruimtevaartuig werd gelanceerd in augustus 2011 en bereikte zijn bestemming in juli 2016.
Deze verschillen in reistijden in de baan van Jupiter komen voort uit verschillende factoren. Bijvoorbeeld de afstand tussen Land En Jupiter varieert enorm in de tijd. Bovendien nemen orbiter-missies geen directe paden naar de gigantische planeet; Ze reizen een mooie route rond het binnenste zonnestelsel, vliegen over andere planeten om de snelheid op te voeren en banen zich een “zwaartekrachtondersteund” pad.
Galileo reisde bijvoorbeeld ongeveer 2,5 miljard mijl (4 miljard kilometer) om de gasreus te bereiken, onderweg gebruikmakend van zwaartekrachthulpmiddelen van Venus, de aarde en zelfs de asteroïde Gaspra. JUICE zal een vergelijkbare strategie gebruiken.
“Het zal een complexe opeenvolging van door zwaartekracht ondersteunde manoeuvres uitvoeren, beginnend een jaar na de lancering, waarbij de zwaartekrachthulpmiddelen van de maan en de aarde worden gebruikt, en beide objecten tegelijkertijd voor extra kracht”, zei ESA-wetenschapper Alessandro Atzi tijdens een JUICE. persbriefing over de missie. 6 april “Dan hebben we zwaartekrachthulp op Venus [and] De zwaartekracht van de aarde hielp hen om in 2026 en 2029 Jupiter te bereiken in juli 2031.”
Verwant: Hoe werkt zwaartekracht?
Wat is zwaartekrachthulp?
Zwaartekracht helpt Het is een luchtvaarttechnologie die het momentum van ruimtevaartuigen kan vergroten. Missieplanners gebruiken zwaartekrachthulpmiddelen om ruimtevaartuigen op reizen te sturen die via een directe baan niet mogelijk zouden zijn; Er is bijvoorbeeld veel brandstof voor nodig.
Zwaartekrachthulp kan ook worden gebruikt om momentum van een ruimtevaartuig te “stelen”. De Galileo-missie is daar een goed voorbeeld van; NASA-ruimtevaartuig verlaagde zijn energie ten opzichte van Jupiter door voor de vulkaan te vliegen Joviaanse maan Ayo. Stuwkracht wordt gebruikt om ruimtevaartuigen te versnellen en te vertragen, dus het helpen van de zwaartekracht om energie te stelen kan de hoeveelheid brandstof verminderen die een ruimtevaartuig nodig heeft om zichzelf in een baan om de aarde te krijgen.
Zwaartekrachthulp werkt op dezelfde manier als een bal die van een heuvel naar een dal rolt, door te schakelen tussen potentiële zwaartekrachtenergie en kinetische energie, Planetary Society legt uit (Opent in een nieuw tabblad). Wanneer een ruimtevaartuig een planeet nadert, valt het in de zwaartekracht van het hemellichaam en krijgt het kinetische energie, en versnelt terwijl het potentiële zwaartekrachtenergie verliest. Het ruimtevaartuig verlaat vervolgens de planeet op een nieuw traject, dat kan worden gewijzigd door de afstand te wijzigen waarop het ruimtevaartuig de planeet passeert. Dus planetaire flybys kunnen een “katapulteffect” hebben op een ruimtevaartuig, waardoor het zijn beperkte brandstofvoorraad optimaal kan benutten.
JUICE is zo’n ruimtevaartuig.
“We hebben simpelweg niet genoeg energie [at launch] om in een directere baan te gaan [around Jupiter]We moeten dus al deze zwaartekrachtmanoeuvres uitvoeren om geleidelijk de kracht van het ruimtevaartuig te vergroten om Jupiter te bereiken.”
De extra energie die aan het ruimtevaartuig wordt gegeven, moet ergens vandaan komen – de beweging van de planeet. Het verschil in massa tussen een ruimtevaartuig en een planeet is echter zo groot, dat de resulterende vertraging op de planeet te klein is om daadwerkelijk te meten.
Bijvoorbeeld bestand Planetaire Maatschappij zegt dat toen NASA’s Voyager 1 in 1979 door zwaartekracht langs Jupiter vloog, de gasreus in zijn baan met ongeveer 0,0000000000000000000000010 kilometer per seconde afremde terwijl Voyager 1 Ik kreeg een snelheidsboost van 10 kilometer per seconde.
De binnenplaneten helpen een handje: de zwaartekracht van het sap helpt
Om Jupiter te bereiken, ontvangt JUICE in totaal vier zwaartekrachthulpmiddelen voor het binnenste zonnestelsel de maanAarde en Venus. (In 2017 stelde de European Space Agency een vijfde en laatste zwaartekrachthulpmiddel van Mars voor, ongeveer drie jaar voordat het Jupiter bereikte, maar dat staat niet langer in het plan.)
JUICE gaat in augustus 2024 op weg naar zijn eerste zwaartekrachtassistentie na het voltooien van zijn eerste baan om de zon, en dit zal heel speciaal zijn voor het ESA-ruimtevaartuig en voor ruimteverkenning in het algemeen. Dit zou een gezamenlijke maan-aarde-zwaartekrachtassistent zijn, officieel Lunar-Earth Gravity Assist (LEGA) genoemd, de eerste keer dat een dergelijke operatie is uitgevoerd.
“De eerste wordt heel moeilijk, omdat het niet alleen aardse zwaartekrachthulp zal zijn – zwaartekrachthulp van de maan en de aarde, wat betekent dat we tegelijkertijd door de aarde en de maan moeten gaan,” Atzi toegevoegd. “Dus dit wordt de meest nauwkeurige door zwaartekracht ondersteunde manoeuvre die ooit is uitgevoerd.”
De volgende zwaartekrachthulp van JUICE zal een jaar later plaatsvinden, in augustus 2025, wanneer het ruimtevaartuig een boost krijgt van de tweede planeet vanaf de zon, Venus.
Beide volgende twee zwaartekrachthulpmiddelen van het ruimtevaartuig zullen van de aarde komen. JUICE zal in september 2026 langs onze planeet vliegen en in januari 2029 nog een laatste bezoek aan de aarde brengen, wanneer het opnieuw een zwaartekrachtkick krijgt, de laatste keer voordat het Jupiter bereikt.
Dat zou echter niet het einde zijn van de schattigheid die JUICE helpt. Zelfs nadat het zijn wetenschappelijke missie is begonnen, zal het ruimtevaartuig zwaartekrachtassistentie moeten uitvoeren om de manen Ganymedes, Europa en Callisto te bereiken. (JUICE zal eerst in een baan om Jupiter draaien en verschillende keren langs deze drie manen vliegen. Daarna zal het in een baan om de aarde gaan Ganymedes In 2035 werd hij de eerste sonde die in een baan om een andere maan dan de aarde draaide.)
“De zwaartekrachthulpmiddelen moeten nauwkeurig zijn, maar we hebben zeer bekwaam personeel in missiecontrole en ze zijn gewend aan deze manoeuvres”, voegde Atzi eraan toe.
Volg ons op Twitter @medewerker (Opent in een nieuw tabblad) en verder Facebook (Opent in een nieuw tabblad).
“Social media fanaat. Fanatieke bacon fanaat. Wannabe popcultuur fan. Communicator. Gecertificeerd schrijver.”
More Stories
De Curiosity-rover kan methaan “opblazen” van onder het oppervlak van Mars
Het Hubble-beeld kan bewijs bevatten van stellair kannibalisme in een haltervormige nevel
Voor het eerst leggen wetenschappers de dans van eiwit en vet vast op video: ScienceAlert