Die Fluglotsen im Missionskontrollzentrum der ESA in Deutschland waren diese Woche damit beschäftigt, mit Instrumententeams an den letzten Einsätzen zu arbeiten, um den Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) der ESA für die Erkundung des Jupiter vorzubereiten.
Es ist sechs Wochen her, seit Juice seine Reise angetreten hat, und in dieser Zeit hat das Flugkontrollteam alle Solarpaneele, Antennen, Sonden und Ausleger eingesetzt, die beim Start sicher verstaut waren. Der letzte Schritt war das Ausschwenken und Einrasten der Sonden und Antennen, aus denen Juices Radio & Plasma Wave Investigation (RPWI) besteht.
„Es waren anstrengende, aber sehr aufregende sechs Wochen“, sagt Angela Dietz, stellvertretende Raumfahrzeugbetriebsleiterin der Mission. „Wir haben uns verschiedenen Herausforderungen gestellt und diese gemeistert, um Juice in die richtige Form zu bringen, um das Beste aus seiner Reise zum Jupiter herauszuholen.“
Dank der beiden integrierten Überwachungskameras von Juice, jede mit einem anderen Sichtfeld, haben wir regelmäßig Schnappschüsse des gesamten Bereitstellungsprozesses erhalten. In den Stunden nach dem Start machten diese Kameras Juices erste „Selfies“ aus dem Weltraum und seitdem sind sie von entscheidender Bedeutung, um zu überprüfen, ob alle Teile des Raumschiffs korrekt eingesetzt wurden.
Die Antennen und Ausleger von Juice tragen jeweils einen Teil oder alle der 10 Instrumente von Juice. Indem sie weit entfernt von Juice platziert werden, werden die Instrumente, die von den eigenen elektrischen und magnetischen Feldern des Raumfahrzeugs getrennt werden müssen, auf Distanz gehalten.
Dieses leistungsstarke Instrumentenpaket wird Daten sammeln, die uns bei der Beantwortung von Fragen helfen wie: Wie sind Jupiters Ozeanwelten? Warum ist Ganymed so einzigartig? Könnte es Leben im Jupitersystem geben oder jemals gegeben haben? Wie hat die komplexe Umgebung des Jupiter seine Monde geformt und umgekehrt? Wie sieht ein typischer Gasriesenplanet aus – wie ist er entstanden und wie funktioniert er?
Begleitend zu unseren Ansichten der Überwachungskameras kam die Bestätigung, dass alles wie geplant eingesetzt wurde, auch von den Instrumenten selbst. Die Teams hinter einigen Instrumenten haben sie eingeschaltet und Messungen durchgeführt, um zu überprüfen, ob alles gut funktioniert. Die Teams haben bereits bestätigt, dass die RPWI-, JANUS-, J-MAG- und GALA-Instrumente von Juice sowie der Strahlungsmonitor RADEM für Jupiter bereit sind.
RPWI: Fünf Tage, sieben Einsätze
Diese Woche wurden die vier Langmuir-Sonden und drei Radiowelleninstrumentantennen der Radio & Plasma Wave Investigation (RPWI) erfolgreich eingesetzt. Insgesamt handelt es sich dabei um sieben der zehn RPWI-Sensoren, die die Schwankungen der elektrischen und magnetischen Felder um Jupiter sowie Radiowellen und kaltes Plasma messen werden.
Nachdem der letzte Ausleger heute Nachmittag erfolgreich eingesetzt wurde, sagte Jan-Erik Wahlund, leitender Forscher des RPWI vom schwedischen Institut für Weltraumphysik: „Fantastisch, nach mehr als zehn Jahren intensiver Arbeit sind wir endlich bereit für wissenschaftliche Entdeckungen!“
RPWI wird das erste Gerät überhaupt sein, das eine 3D-Karte der elektrischen Felder um Jupiter erstellt. Es wird uns wertvolle Informationen darüber liefern, wie Energie zwischen der riesigen rotierenden Magnetosphäre des Jupiter und den großen Eismonden Ganymed, Callisto und Europa übertragen wird. Diese Energieübertragung treibt beispielsweise die Polarlichter auf Ganymed und in der oberen Atmosphäre des Jupiter an. Die besondere Empfindlichkeit von RPWI gegenüber niedrigen Frequenzen bedeutet, dass es in der Lage sein wird, sehr schwache elektromagnetische Signale von Gezeiten und Strömungen in den unterirdischen Ozeanen der Eismonde zu erkennen.
Vor und nach jedem Einsatz schaltete das RPWI-Team das Instrument ein, um den Unterschied jedes neu eingesetzten Sensors zu messen. Jeder von ihnen sammelt nun Daten und übermittelt sie an die Datenverarbeitungseinheit an Bord von RPWI, die die Daten zur Erde sendet.
„Unsere 3D-Designstrategie ermöglicht es, echte physikalische Observablen wie Energie und Impuls zu messen, ohne auf Theorien oder Simulationen zur Interpretation der Daten zurückgreifen zu müssen“, sagt Jan Bergman, Forscher am schwedischen Institut für Weltraumphysik und technischer Leiter des RPWI .
Weitere Einzelheiten zu RPWI-Bereitstellungen finden Sie im Website der schwedischen Nationalen Raumfahrtbehörde (für Englisch nach unten scrollen).
JANUS: Erste Bilder, die im Weltraum aufgenommen wurden
Letzte Woche, als Juice etwa 8 Millionen Kilometer von der Erde entfernt war, schalteten Ingenieure das optische Kamerainstrument JANUS zum ersten Mal ein. Im Gegensatz zu den RPWI-Sensoren, die an Auslegern weit entfernt von Juices Hauptkörper montiert sind, ist JANUS an einer optischen Bank befestigt; Dies bedeutet, dass es stabil gehalten wird, wenn es auf seine Ziele gerichtet wird – wie bei der Verwendung eines Stativs hier auf der Erde. JANUS weist auch in die gleiche Richtung wie die anderen „Fernerkundungs“-Instrumente von Juice.
Bei Jupiter wird die JANUS-Kamera Bilder in 13 verschiedenen Farben aufnehmen, von violettem Licht bis zum nahen Infrarot. Diese Bilder werden es Wissenschaftlern ermöglichen, die Monde Ganymed, Callisto und Europa zu untersuchen und zu untersuchen, ob unter ihren Eiskrusten Leben existieren könnte. JANUS wird auch Daten zu anderen Teilen des Jupitersystems sammeln, einschließlich der intensiven vulkanischen Aktivität auf Io, den vielen kleineren Monden und dem schwachen Ringsystem des Jupiter. Zu guter Letzt wird JANUS Prozesse abbilden, die in der Jupiteratmosphäre ablaufen.
Bei der Inbetriebnahme letzte Woche wurde ein vollständiger Hardware-Check durchgeführt, bei dem alle Subsysteme aktiviert und überwacht wurden. Die Leistung des Instruments wurde durch die Aufnahme von Sternenbildern überprüft.
„Die erfassten Daten zeigen, dass alles nominell war. Nach dieser intensiven Sitzung vor Ort können wir sagen, dass wir ein (vollständig in Betrieb genommenes) Instrument haben!“ sagt Pasquale Palumbo (IAPS-INAF), Hauptforscher von JANUS.
Weitere Einzelheiten finden Sie unter die Website des italienischen Nationalinstituts für Astrophysik.
RIME: Eine schwierige Situation, endlich gelöst
Der Weg zur vollständigen Bereitstellung verlief nicht ganz reibungslos. Nur wenige Tage nach dem Start versuchten Fluglotsen, die Instrumentenantenne Radar for Icy Moon Exploration (RIME) auszuklappen. Die ersten Segmente der Antennen entfalteten sich wie geplant, doch die nächsten Segmente ließen sich nicht bewegen.
Die Kontrolleure vermuteten, dass ein winziger festsitzender Stift die Segmente festklemmte. Sie stecken ihre Köpfe zusammen, um eine Lösung zu finden. Sie schüttelten Juice mit seinen Triebwerken. Sie erwärmten Saft mithilfe von Sonnenlicht. Jeden Tag zeigte die Antenne Anzeichen von Bewegung, blieb aber in ihrer Halterung stecken. Schließlich wurde RIME fast drei Wochen später zum Leben erweckt, als das Team ein mechanisches Gerät in der Halterung abfeuerte. Der Stoß bewegte den Stift um wenige Millimeter. Zur Erleichterung der Einsatz- und Projektteams der ESA sowie der Industrie entfaltete sich die Antenne vollständig.
Die Inbetriebnahme von RIME ist noch nicht abgeschlossen, aber das Team hat bereits einige Messungen mit dem Instrument durchgeführt.
Was kommt als nächstes für Juice?
In den nächsten Wochen werden weitere der zehn Instrumente von Juice eingeschaltet und überprüft, mit der Hoffnung, dass bis Mitte Juli alle Instrumente perfekt funktionieren und für die Kreuzfahrt zum Jupiter bereit sind.
Im August 2024 wird Juice die weltweit erste Mond-Erde-Schwerkraftunterstützung durchführen. Durch die Durchführung dieses Manövers – ein Vorbeiflug mit Schwerkraftunterstützung am Mond, gefolgt von einem Vorbeiflug an der Erde nur 1,5 Tage später – kann Juice auf seiner Reise eine erhebliche Menge Treibstoff einsparen.