Kosmonautika (úvodní strana)
Kosmonautika@kosmo.cz
  Nepřihlášen (přihlásit)
  Hledat:   
Aktuality Základy Rakety Kosmodromy Tělesa Sondy Pilotované lety V Česku Zájmy Diskuse Odkazy

Obsah > Sondy > Jupiter Icy Moons Orbiter
tisk 

Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) (plán 2011)

USA


NASA plánuje další misi do oblasti Jupitera nejdříve na rok 2011. Při této příležitosti se počítá s ambiciózním programem, při němž bude výkonná sonda zkoumat postupně tři velké měsíce, objevené již Galileo Galileem.

JIMO a jeho cíle - 557x720x16M (28 kB) Kolem Jupiteru za posledních několik desetiletí proletěla řada automatických meziplanetárních stanic, počínajíc Pioneerem 10, který odstartoval již v roce 1972 až po zatím poslední Cassini, která minula největší planetu Sluneční soustavy koncem roku 2000. Největší vědecký přínos ale jednoznačně poskytla expedice Galileo. Galileo obíhal Jupiter po komplikované oběžné dráze a zkoumal nejenom planetu ale i její hlavní měsíce. Na podzim 2003 zakončil Galileo let řízeným zánikem v atmosféře. Vyhodnocení všech výsledků prozatímního sledování Jupitera automatickými kosmickými sondami zabere ještě mnoho času, přesto mnohé již nyní nedají odborníkům spát. Nejatraktivnější se jeví plán na detailní průzkum tří největších Jupiterových měsíců, na kterých byla zjištěna přítomnost vodního ledu.

NASA plánuje ambiciózní misi, která má vytvořit umělé družice kolem tří měsíců Jupitera, které si svou velikostí nezadají s rozměry terestrických planet. Na měsících Callisto, Ganymedes a Europa se pravděpodobně nachází pod ledovým krunýřem obrovský oceán vody. Mise, pojmenovaná Jupiter Icy Moons Orbiter {=Družice ledových měsíců Jupitera}, zkráceně JIMO, by měla kolem každého z těchto měsíců po jistou dobu kroužit a podrobně zkoumat jejich povrch, historii a možnosti podmínek pro udržení života. Objev podpovrchového oceánu, který učinila sonda Galileo, je jedním z největších objevů kosmické éry.

Pro tuto expedici se chystá revoluční konstrukce kosmického aparátu, který by měl být průkopníkem budoucích efektivních misí. Hlavním konstrukčním prvkem má být elektrický pohon zásobovaný jaderným štěpným reaktorem používajícím jako palivo uran. Zatímco reaktory na předchozích sondách Galileo a Cassini měly výkon řádově stovky wattů, JIMO by měl být schopen vyrábět kilowatty. Jedině tato technologie umožní uskutečnit složité přelety mezi soustavou měsíců, parkování u nich na oběžných drahách a v konečném důsledku může otevřít cestu i pro průzkum vnějších oblastí Sluneční soustavy při pozdějších projektech. Kosmické plavidlo o délce 20 až 30 m, má mít na jednom konci hlavního nosníku umístěný jaderný reaktor a na druhém konci systémy sondy a vědeckou aparaturu. Tuto část je nutno odstínit od radiace z reaktoru. Podél propojovací tyče se nacházejí panely, které mají sloužit jako radiátory odvádějící přebytečné teplo z reaktoru do kosmického prostoru.

Výzkum vesmíru a pátrání po životě v něm je hlavním úkolem americké kosmické agentury. Na velkých ledových jupiterových měsících se nacházejí tři základní podmínky pro existenci života - voda, energie a potřebné chemické prvky. Snímky z Galilea prokázaly, že na Europě se nachází voda v tekutém stavu a dokonce v geologicky nedávné době pronikala na povrch a i nyní se vyskytuje poměrně nehluboko pod ledovým pokryvem. Americký Národní výbor pro vědu NRC [=National Research Council] vypracoval v roce 2002 zprávu, ve které sepsal prioritní projekty potenciálního výzkumu solárního systému. Družice Europy se v tomto seznamu nachází na předním místě jako "vlajková loď" dalších misí právě kvůli objevu oceánu na Europě a šanci na přítomnost života. JIMO splňuje hlavní požadavky na takovou misi a navíc má prozkoumat Callisto a Ganymedes a tím získat materiál pro srovnání a porozumění jejich společného vývoje.

Mise má tři hlavní vědecké cíle:

  • Prozkoumat možnosti udržení života na Jupiterových měsících. To by mělo zahrnovat ověření, zda se na nich skutečně nachází podpovrchový oceán, zmapování organických sloučenin a dalších biologicky zajímavých chemických látek nacházejících se na povrchu. Má se stanovit síla ledové pokrývky s přihlédnutím také na možná budoucí místa přistání.
  • Zkoumat původ a evoluci měsíců. To by mělo zahrnovat určení vnitřní struktury, topografie povrchu a složení povrchu s ohledem na požadované vysvětlení jejich historie (geologie, geochemie, geofyzika) a přeneseně i shromáždění dalších poznatků k pochopení původu a vývoje planety Země.
  • Měření radiačního prostředí kolem měsíců a zkoumání intenzity eroze povrchu dopady kosmického materiálu. Všechny tři měsíce se pohybují v silném magnetickém poli Jupitera. Toto pole rozhodujícím způsobem ovlivňuje prostředí na měsících z hlediska přirozené radiace, bombardováním nabitými částicemi a prachem. Pochopení účinku takového prostředí má význam pro poznání, zda na těchto vzdálených tělesech mohl vzniknout život.

O rozsahu vědeckého vybavení není zatím rozhodnuto. NASA předpokládá, že do programu se zapojí vědci z celého světa. Takřka jistě bude sonda vybavena radarem, který bude měřit tloušťku povrchového ledu a laserovým výškoměrem k mapování povrchových nerovností. Dále ponese sonda pravděpodobně kameru ve viditelné a infračervené oblasti, magnetometr a přístroje pro studium nabitých částic, neutrálních částic a prachu v okolí měsíců. Nukleární reaktor na palubě bude schopen zajistit elektrické zásobování pro řadu náročných vědeckých přístrojů a umožní rádiový přenos s vysokým výkonem a rychlostí. Vědecká kapacita sondy by měla umožnit úplné zmapování měsíců Ganymedes a Callisto a více než polovinu Europy, a to v detailech o rozměru asi deseti metrů.

Základní pohonnou jednotkou sondy JIMO má být elektrický iontový motor, jehož princip NASA vyzkoušela poprvé při meziplanetárním letu stanice Deep Space 1 (DS1). DS1 získávala energii ze slunečních baterií. Pro JIMO ji má vyrábět palubní atomový reaktor, ve kterém se teplo uvolňované rozpadem štěpného materiálu přeměňuje na elektrickou energii. Reaktor má mít výkon 100x větší než váhově srovnatelný nejaderný zdroj.

Aby bylo možno veškeré zařízení řádně vyzkoušet před startem, nepředpokládá se, že by sonda odstartovala dříve než v roce 2011. Těžký raketový nosič ji nejprve umístí na oběžnou dráhu kolem Země. Iontový pohon ji poté po spirálové dráze vyvede ze sféry zemské přitažlivosti a nadále ji bude urychlovat k Jupiteru. Po zachycení u Jupiteru se stanice postupně přesune na oběžnou dráhu kolem Callista, Ganymeda a nakonec Europy. Oběžná dráha Europy již leží velice blízko Jupitera, a proto intenzivní radiace z okolí obří planety, mající devastující účinky na elektroniku, limituje čas, po který bude moci být výzkum Europy prováděn. Výhodou takového profilu mise je, že se postupuje od nejvzdálenějšího měsíce směrem k Jupiteru a všechna měření jsou prováděna stejnou sadou přístrojů. Je tudíž možné srovnávat stejné soubory dat. Zvláštní důraz při mapování povrchu měsíců se má klást na identifikaci možných budoucích přistávacích ploch.

Vývoj atomového reaktoru pro kosmické mise probíhá v USA pod názvem Projekt Prometheus. Práce na projektu organizuje složka NASA Office of Space Science (OSS) a mise JIMO má být první ověření vyvinutého reaktoru při skutečných kosmických podmínkách. 2003-12-12 se uskutečnil v JPL test motoru Nexis [=Nuclear Electric Xenon Ion System]. Jako zdroj energie byla použita komerční elektrická síť, nikoliv vyvíjený jaderný reaktor. Výkon motoru byl 20 kW, tedy asi 10x větší než motor použitý na DS1. Motor je navržen pro dobu chodu v délce 10 roků a spotřebuje 2000 kg pracovního plynu.

2004-03-17 bylo oznámeno, že k projektu se připojilo Ministerstvo energetiky DOE [=Department of Energy] v rámci svého programu námořních reaktorů NR [=Naval Reactor Program]. Tento program má mj. za cíl vyvinout nukleární energetický reaktor a technologie pohonu, které mohou být použitelné při vesmírných projektech. Program NR už má za sebou více než 50 let praktických pokusů s vývojem reaktorů bezpečných, robustních, spolehlivých, kompaktních a pracujících dlouhou dobu. NR je společným programem Ministerstev energetiky a námořnictva. NASA vidí přínos spolupráce mj. v tom, že bude moci aplikovat mnohé cenné poznatky o bezpečnosti a ochraně životního prostředí. Další organizace Ministerstva energetiky - Úřad pro jadernou energii, vědu a technologie - podpoří na základě svých dlouhodbých zkušeností projekt reaktoru Prometheus, jehož vývoj byl zahájen v roce 2003. Mezi NASA a DOE bylo navrženo memorandum o rozdělení rolí a zodpovědnosti v projektu Prometheus a JIMO.

Ve zprávě JPL z 2004-05-26 se uvádí, že NASA předala třem významným firmám zadání na vypracování nabídky projektu mise. Požadavky definoval nově zřízený Úřad pro výzkumné systémy (Office of Exploration Systems) z Washingtonu, který je součástí NASA.
Výzvu na vypracování nabídky obdržely firmy Boeing, Huntington Beach, Calif.; Lockheed Martin, Denver; a Northrop Grumman, Redondo Beach, Calif. Zmíněné firmy studují koncepci mise. Nabídky jsou očekávány do 2004-07-16.
Při realizaci letu bude JPL [=Jet Propulsion Laboratory] zodpovědná za hlavní přístrojový modul sondy, NASA dodá nosnou raketu a DOE-NR [=Department of Energy's Office of Naval Reactors] má na starosti energetický modul, jehož hlavní součástí je jaderný reaktor.

2004-09-20 oznámila JPL, že k spoluúčasti při realizaci projektu vybrala společnost Northrop Grumman Space Technology, Redondo Beach, Calif. (USA). Udělaný kontrakt představuje přibližně 400 mil. USD a zajišťuje práce až do poloviny roku 2008.
V rámci kontraktu zpracuje Northrop společně s vládním týmem, jehož hlavním představitelem je JPL, předběžný návrh kosmické sondy. Bude vyvinut hardware, software a vykonány zkoušky nejaderné části plavidla. Bude nutno přichystat interface mezi kosmickou sondou, nukleárním reaktorem a vědeckými přístroji. Northrop je zodpovědný za integraci vládních technologií do sondy, za montáž a zkoušky kosmických systémů.

Reakce čtenářů (číst/přidat)

Počet reakcí: 6
Poslední: 2012-03-27 12:56:00

Verze pro tisk


(originál je na https://spaceprobes.kosmo.cz/index.php?cid=82)

Stránka byla vygenerována za 0.166424 vteřiny.