https://www.planetary.org/articles/juice-launch-mission-preview История Juice – первой автоматической межпланетной станции Европейского космического агентства (ESA) для исследования системы Юпитера – началась в 2007 году, когда ESA объявило конкурс научных проектов в рамках новой долгосрочной программы в области космической науки Cosmic Vision 2015–2025. Одним из трёх победителей оказался Laplace – исследование Европы и других галилеевых спутников Юпитера (включая возможную обитаемость), а также магнитосферы, атмосферы и внутреннего строения самого гиганта. Участие NASA предусматривалось сразу; предполагалось, что международный проект будет более финансово устойчив по обе стороны Атлантики. Представители агентств в 2008 году обсудили новый крупный совместный проект самого дорогого (флагманского) класса для изучения внешней части Солнечной системы и в 2009 году из двух рассматриваемых целей (галилеевы спутники Юпитера либо Титан) выбрали первую, назвав проект Europa Jupiter System Mission-Laplace, EJSM-Laplace. NASA ещё со времён первого искусственного спутника Юпитера Galileo нацелилось на Европу, а ESA, трезво оценив свои возможности, обратило внимание на Ганимед. EJSM-Laplace был разделён на два независимых аппарата: американский спутник Европы Jupiter Europa Orbiter (JEO) и европейский спутник Ганимеда Jupiter Ganymede Orbiter (JGO). В проекте EJSM-Laplace пожелали принять участие японское и российское космические агентства: JAXA предложило свой зонд для исследования магнитосферы Юпитера JMO, а Роскосмос – перелётный и посадочный аппараты для Европы.
https://sci.esa.int/web/ejsm-laplace/-/48345-artist-s-impression-of-the-ejsm-laplace-mission Всё изменилось в 2011 году после резкого сокращения планетного подраздела бюджета NASA; совместные проекты пришлось пересмотреть (распался также европейско-американский ExoMars, «выпало» американское участие в европейских гравитационной обсерватории LISA и рентгеновской обсерватории IXO). Европейцы на основе JGO создали новый проект – JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer, Исследователь ледяных лун Юпитера). 2 мая 2012 года JUICE стал CosmicVision L1, то есть выиграл новый конкурс CosmicVision 2015–2025, причём в самом дорогом классе L. Его конкуренты, космические обсерватории Athena (рентгеновская, наследник IXO) и LISA, также будут реализованы, но в 2030-х годах (CosmicVision L2 и CosmicVision L3). Роскосмос вновь предложил своё участие с перенацеливанием посадочного аппарата с Европы на Ганимед, но денег на него (в отличие от ExoMars) у России не нашлось. Наработки NASA по JEO не пропали даром и были использованы в новом более простом и менее дорогом проекте Europa Clipper (пролёты Европы без выхода на орбиту).
https://spacegid.com/sputniki-yupitera.html Галилеевы спутники Юпитера весьма разнообразны (вулканы Ио, подлёдный океан Европы, силикатно-ледяные Ганимед и Каллисто) и каждый из них привлекает внимание учёных, но их изучение затруднено могучими радиационными поясами крупнейшей планеты Солнечной системы. Наиболее интересными, но и наиболее сложными для исследования Ио и Европой ещё в проекте EJSM занималось в первую очередь NASA, а европейцы сосредоточились на более доступных Ганимеде и Каллисто, уделив некоторое внимание и Европе. Задачей JUICE является изучение трёх этих спутников (в том числе как возможных мест обитания внеземной жизни) и системы Юпитера в целом. Пять вопросов, на которые может помочь ответить аппарат, таковы:
- почему Ганимед уникален (единственный спутник в Солнечной системе со своим магнитным полем)?
- что представляют из себя миры с подповерхностными океанами (Европа, возможно Ганимед и Каллисто)?
- как окружающие Юпитер магнитное поле, пыль и плазма влияли и влияют на спутники и наоборот?
- что представляет из себя типичная планет-гигант, как она образовалась и существует?
- могла ли быть – или была ли когда-либо – жизнь в системе Юпитера (при этом аппарат не оборудован приборами для поиска жизни)?
Впервые в истории космонавтики JUICE должен совершить одновременно гравитационный манёвр у Луны и Земли, а также выйти на орбиту вокруг спутника (Ганимеда) не нашей, а другой планеты Солнечной системы. Длительное время проект назывался заглавными буквами (JUICE), но с недавних пор пишется как Juice. Стоимость Juice – 1,6 млрд евро.
https://www.cosmos.esa.int/web/juice/spacecraft Аппарат представляет собой прямоугольный параллелепипед со сторонами 4,09x 2,86x4,35 метров. После развёртывания солнечных батарей и научных приборов размеры увеличиваются до 16,8x27,1x13,7 метров. Стартовая масса – 5963 кг (по данным Arianspace) или 6070 кг (по данным ESA), сухая масса – 2420 кг с адаптером для второй ступени ракеты-носителя. Остальное приходится на топливо – монометилгидразин и смесь оксидов азота – для одного главного двигателя и десяти малых двигателей трехосной системы ориентации, использующей также маховики. Для сбережения части электроники установлены два радиационно-защитных отсека. Система терморегулирования, включая многослойную экранно-ваккуумную теплоизоляцию массой более 100 кг, обеспечивает работу аппарата в широком диапазоне – от окрестностей Венеры (+250°С) до системы Юпитера (-230°С). Для электроснабжения используются две крестообразные пятисекционные солнечные батареи (каждая секция размером 2,5x3,5 метра) общей площадью рекордные 85 квадратных метров, выдающие у цели к концу срока службы 820 Ватт (у первопроходца использования солнечных батарей в системе Юпитера американской Juno – 60 квадратных метров и 420 Ватт) и пять литий-ионных аккумуляторов, помогающие пережить долгое (до 5 часов) пребывание в тени гиганта. Связь с Европейским центром управления космическими полётами в Дармштадте (Германия) осуществляется с помощью 2,5-метровой антенны высокого усиления и меньшей антенны среднего усиления в X- и Ka-диапазонах.
https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2019/02/Juice_s_instruments Juice оснащён внушительным комплектом из 10 научных приборов общим весом 280 кг:
- узкоугольная камера JANUS (Неаполитанский институт Парфенопа, Италия), фактически телескоп с 13 фильтрами для съёмки в видимом, ближнем УФ и ближнем ИК диапазонах. Целью съёмок будут не только все галилеевы спутники, но и малые спутники, сам Юпитер и его кольца;
- видовой спектрометр MAJIS (Институт космической астрофизики, Франция), спектрометр видимого и инфракрасного диапазонов для определения состава и физических свойств поверхностей и экзосфер галилеевых спутников, поверхностей малых спутников, атмосферы Юпитера, его колец и пыли в его системе;
- видовой ультрафиолетовый спектрограф UVS (вклад NASA, Юго-Западный исследовательский институт, США), спектрограф для исследования поверхностей и экзосфер галилеевых спутников, верхних слоёв атмосферы Юпитера, наблюдения полярных сияний;
- прибор для исследования субмиллиметровых волн SWI (Институт исследований солнечной системы имени Макса Планка, Германия, с участием JAXA), гетеродинный спектрометр дальнего инфракрасного диапазона для исследования поверхностей и экзосфер галилеевых спутников, атмосферы Юпитера, магнитосфер Ганимеда и Юпитера;
- магнитометр J-MAG (Имперский колледж Лондона, Великобритания), феррозондовый и скалярный магнитометр с выдвижной штангой длиной 10,6 метра для исследования магнитосфер Ганимеда и Юпитера и определения глубин и проводимостей подлёдных океанов Европы, Ганимеда и Каллисто, обнаружения возможных выбросов из этих океанов;
- прибор для исследования радиоволн и плазменных волн RPWI (Институт космической физики в Уппсала, Швеция, с участием JAXA), блок из четырех зондов Ленгмюра на 3-метровых штангах каждый, трехосевой магнитометр на штанге J-MAG, три 2,5-метровые антенны также на штанге J-MAG для исследования ионосфер галилеевых спутников, магнитосфер Ганимеда и Юпитера, пыли, радиоизлучения Юпитера и Ганимеда, обнаружения возможных выбросов из подлёдных океанов Европы, Ганимеда и Каллисто;
- прибор для изучения космических частиц PEP (Институт космической физики в Кируна, Швеция, с участием NASA и JAXA), блок из шести датчиков ионов, частиц и нейтральных атомов для исследования для исследования поверхностей, ионосфер и экзосфер галилеевых спутников, магнитосфер Ганимеда и Юпитера;
- лазерный высотомер GALA (Институт планетных исследований Германского центра авиации и космонавтики с участием JAXA), лазерный высотомер высокого пространственного и временного разрешения для исследования поверхностей Европы, Ганимеда и Каллисто, включая поиск приливов подлёдного океана Ганимеда;
- радар для ледяных спутников RIME (Трентский университет, Италия, с участием NASA), низкочастотный радар с выдвижной 16-метровой антенной для зондирования Европы, Ганимеда и Каллисто на глубину до 9 км;
- гравитационный эксперимент 3GM (Римский университет Ла Сапиенца, Италия, с участием ISA), блок электроники для измерения гравитационного поля с использованием радизатмений и бистатической радиолокации, позволяющий изучить внутреннее строение Европы, Ганимеда и Каллисто, их поверхности, экзосферы и ионосферы, обнаружить приливы подлёдного океана Ганимеда, исследовать атмосферу и ионосферу Юпитера и его кольца;
Отдельно от перечисленной десятки научных приборов европейцы упоминают установленный на аппарате детектор радиации RADEM (Институт Пауля Шеррера, Швейцария). Кроме того, Объединённый институт для РСДБ в Европе (Нидерланды) проведёт с Juice эксперимент по созданию радиоинтерферометра со сверхдлинной базой PRIDE для улучшения эфемерид, уточнения формы Ганимеда и его рельефа, исследования вертикальной структуры атмосферы Юпитера.
https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Juice/How_to_follow_the_Juice_launch_live Запуск Juice намечен на 13 апреля в 09:15 по местному времени (15:15 МсК) со стартового комплекса ELA3 Гвианского космического центра. На отлётную траекторию станцию должен отправить последний лётный экземпляр ракеты-носителя Ariane 5 ECA компании Arianspace. Через 26 минут (по данным Arianspace – 28 минут) после старта Juice отделяется от криогенной второй ступени ESC, ещё через час с лишним раскрываются солнечные батареи, в первые сутки – антенны, в течение 17 суток – выдвижные части научных приборов.
Дальнейший путь Juice отлично показан в ролике ESA:
Выведение с единственным включением двигателя криогенной второй ступени ESC вынуждает Juice вернуться к Земле в августе 2024 года (и совершить впервые одновременно гравитационный манёвр у Луны и Земли, если аппарат стартует не позже 18 апреля). Далее необходимо посетить Венеру в августе 2025 года, дважды промчаться у Земли (в сентябре 2026 года и январе 2029 года) и наконец выйти на орбиту вокруг Юпитера в июле 2031 года. Работа в системе Юпитера состоит из 2 пролётов Европы в июле 2032 года (не ближе 400 км), 21 пролёта Каллисто в 2032-2033 голах (не ближе 200 км), 12 пролётов Ганимеда в 2033-2034 годах с выходом на орбиту вокруг него в декабре 2034 года и падением на него в сентябре 2035 года. В случае обнаружения активности Ганимеда (если воды гипотетического подповерхностного океана всё же иногда добираются до поверхности) выход на орбиту будет отменён во избежание его загрязнения.
Прибыв в систему Юпитера, Juice должна встретить там Europa Clipper. Планируются совместные исследования – будем надеяться, что несостоявшийся проект EJSM-Laplace возродится в виде успешной общей работы обоих аппаратов.