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Die Juice-Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA steht kurz davor, auf ihrer langen Reise zur Erforschung der potenziellen Bewohnbarkeit der Eismonde des Jupiters zwei historische Premieren zu erreichen.
Die im April 2023 gestartete Juice-Sonde oder Jupiter Icy Moons Explorer wird am Montag und Dienstag den ersten aufeinanderfolgenden Vorbeiflug an Mond und Erde sowie das erste Manöver zur doppelten Gravitationsunterstützung durchführen. Dieser Prozess wird als Schleuder dienen und es der Schwerkraft der Erde ermöglichen, Juices aktuelle Flugbahn zu bremsen und sie für einen Vorbeiflug an der Venus im August 2025 umzulenken.
Juice wird dann in der Lage sein, eine Abkürzung durch das Sonnensystem zu nehmen und im Juli 2031 auf dem richtigen Weg zu Jupiter und seinen Monden zu sein.
Juice wird am 19. August um 17:16 Uhr ET zum ersten Mal am Erdmond vorbeifliegen und dann fast 25 Stunden später am 20. August um 17:57 Uhr ET vorbeifliegen. Die Raumfahrtbehörde wird eine animierte Verfolgung des Raumschiffs bereitstellen, und einige Leute mit Ferngläsern oder Teleskopen in Südostasien können möglicherweise Juice direkt über sich fliegen sehen.
In der Zwischenzeit werden die beiden Kameras von Juice während des Vorbeiflugs Fotos aufnehmen und diese zur Erde zurückschicken, wo sie im Blog der Agentur erscheinen werden.
Aber die Pioniermanöver sind auch unglaublich gewagt und schwierig, und ein kleiner Fehler könnte Juice vom Kurs abbringen und die Mission beenden.
„Es ist, als würde man sehr, sehr schnell durch einen sehr engen Korridor fahren: Das Gaspedal voll durchdrücken, wenn der Abstand am Straßenrand nur wenige Millimeter beträgt“, sagte Ignacio Tanco, Leiter der Raumfahrtabteilung von Juice eine Pressemitteilung.
Hohes Risiko, hohe Belohnung
Im Durchschnitt ist Jupiter 800 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Um es ohne eine extrem leistungsstarke Rakete oder Tausende Kilo Treibstoff an Bord zu erreichen, ist daher eine sorgfältige Strategie seitens der Missionsplaner erforderlich. Und der Plan für Juices Reise hat 20 Jahre gedauert.
Mithilfe der Schwerkraft von Planeten wie Erde und Venus ist es möglich, die Flugbahn von Juice so anzupassen, dass sie in die richtige Richtung und mit der optimalen Geschwindigkeit gelenkt wird, um Jupiter zu erreichen und in die Umlaufbahn zu gelangen, ohne den Planeten zu verpassen.
Schwerkraftunterstützungen können Raumfahrzeuge je nach Einsatz beschleunigen oder verlangsamen, außerdem sparen sie Treibstoff und statten Raumfahrzeuge mit einer Vielzahl wissenschaftlicher Instrumente aus.
Der doppelte Vorbeiflug an Erde und Mond wird Juice gerade so weit verlangsamen, dass er nächstes Jahr für einen Energieschub an der Venus vorbeifliegen kann, bevor er unseren Planeten für weitere Energieschübe zweimal umkreist, so die Agentur.
Kleinere Anpassungen an Juices Flugplan ermöglichten es der Raumsonde, zum richtigen Zeitpunkt und mit der richtigen Geschwindigkeit Mond und Erde zu erreichen und dabei beiden extrem nahe zu kommen. Juice wird zunächst 700 Kilometer an der Mondoberfläche vorbeifliegen und dann 6.807 Kilometer an der Erdoberfläche vorbeifliegen.
Die Schwerkraft des Mondes wird die Flugbahn von Juice leicht ablenken, wodurch Juice eine viel stärkere Gravitationsunterstützung von der Erde erhalten wird. Aber jedes Detail des Doppelschwebeflugs muss perfekt funktionieren.
„Für die konventionelle Schwerkraftunterstützung muss der Betrieb von Raumfahrzeugen äußerst präzise sein“, sagte Angela Dietz, Operationsingenieurin von Juice-Raumfahrzeugen, in einer Erklärung. „Für einen Doppelvorbeiflug müssen sie äußerst präzise sein. »
Betreiber, die Bodenstationen auf der ganzen Welt nutzen, werden die Juice-Daten vor, während und nach dem Vorbeiflug genau überwachen, um jederzeit notwendige Anpassungen vorzunehmen.
Das Flugkontrollteam trainierte und probte den Vorbeiflug für den Fall, dass es zu Anomalien kam, damit Juice schnell wieder auf Kurs gebracht werden konnte.
„Ein Vorbeiflug vom Mond zur Erde wurde noch nie zuvor versucht“, sagte Dietz. „Es bestehen Risiken, aber alle Bordsysteme von Juice wurden gründlich getestet und wir sind gut vorbereitet. »
Obwohl Juice für die Erkundung kalter, dunkler Bereiche des Sonnensystems in der Nähe von Jupiter konzipiert wurde, wird es während des Vorbeiflugs näher an der Sonne sein und seine Sonnenkollektoren neigen müssen, um eine Überhitzung zu vermeiden. Die Raumsonde wird außerdem ihre Antenne mit hoher Verstärkung auf die Sonne ausrichten, um als Hitzeschild zu fungieren, während ihre Antenne mit geringer Verstärkung auf die Erde gerichtet bleibt, um während des Vorbeiflugs die Kommunikation weiterzuleiten.
Eine zufällige Gelegenheit
Den ganzen Sommer über verfolgten Teleskope und Observatorien Juices nahen Vorbeiflug.
Am 6. Juli löste ein Objekt die automatischen Warnsysteme der NASA und der ESA aus, die potenziell gefährliche Asteroiden überwachen. Das Objekt hatte einen Durchmesser von 50 Metern und war dabei, sehr nahe an der Erde und dem Mond vorbeizufliegen.
Aber es war nur Juice, und weil es über große reflektierende Sonnenkollektoren verfügt, wirkte das Raumschiff viel größer und heller, wie ein Asteroid. Und Agenturen haben bestätigt, dass Juice während seines Vorbeiflugs keine Gefahr für die Erde oder den Mond darstellt.
Juice wird während des Doppelvorbeiflugs auch seine zehn wissenschaftlichen Instrumente aktivieren, um sie vor der Ankunft am Jupiter zu kalibrieren. Zusätzlich zum Testen der Instrumente könnte das Missionsteam während des Betriebs der Instrumente auch Entdeckungen über die Erde und den Mond machen.
Das RIME-Team, das für das Instrument „Radar for Icy Moon Exploration“ verantwortlich ist, möchte Daten über elektronisches Rauschen im Inneren des Raumfahrzeugs sammeln, das das Instrument offenbar stört. Dies könnte eine der seltenen Gelegenheiten sein, mögliche Auswirkungen auf das Instrument vor seiner Ankunft auf Jupiter zu messen.
Während des Vorbeiflugs benötigt RIME acht Minuten, um Beobachtungen durchzuführen, während die anderen Instrumente sich ausschalten oder in den Ruhemodus wechseln. Diese Daten könnten dem Missionsteam bei der Lösung des Lärmproblems helfen.
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