Juno (Raumsonde)

Juno (Raumsonde)
Künstlerische Darstellung der Raumsonde am Jupiter
Missionsziel	Jupiter
Auftraggeber	NASA
Aufbau
Trägerrakete	Atlas V
Startmasse	3625 kg
Verlauf der Mission
Startdatum	5. August 2011, 16:25:00.146 UTC
Startrampe	Cape Canaveral LC-41
Enddatum	Sommer 2017
5. 08. 2011 Start September 2012 Kurskorrektur Oktober 2013 Swingby an der Erde Sommer 2016 Eintritt in Jupiter-Orbit Sommer 2017 Ende

Juno (auch Jupiter Polar Orbiter) ist eine Raumsonde der NASA, die den Riesenplaneten Jupiter aus einer polaren Umlaufbahn mindestens ein Jahr lang studieren soll. Sie ist nach New Horizons die zweite Raumsonde des New-Frontiers-Programms der NASA und darf somit höchstens 700 Millionen US-Dollar kosten. Im Gegensatz zu früheren Raumsonden zum Planeten Jupiter besitzt Juno keine nukleare Energieversorgung, sondern generiert den benötigten Strom durch neue effizientere und strahlungsresistentere Solarzellen.^[1] Jedoch ist der Einsatz von Solarzellen nur möglich, weil sich Juno auf ihrer polaren Umlaufbahn meistens außerhalb der starken Strahlungsgürtel des Jupiters befindet. Eine Mission zu den inneren Galileischen Monden, die sich in den starken Strahlungsgürteln des Jupiters befinden, wäre, da die starke Strahlung die Solarzellen zerstören würde, weiterhin auf eine nukleare Energieversorgung und besonders strahlungsresistente Elektronik angewiesen.

Mission

Geplante Flugbahn von Juno

Der Start der Sonde erfolgte am 5. August 2011 um 16:25 UTC^[2] (ursprünglich für Juni 2010 und dann für 7. August 2011 geplant) an Bord einer Atlas V(551) vom Cape Canaveral. Die Sonde wird zunächst auf eine Bahn um die Sonne gebracht, die außerhalb des Erdorbits liegt. Etwa ein Jahr später, Ende September 2012, sollen Bahnkorrekturmanöver erfolgen. Als Folge davon trifft die Sonde zwei Jahre nach dem Start im Oktober 2013 wieder auf die Erde und holt durch ein Swing-by-Manöver Schwung an dieser, um genügend Geschwindigkeit zum Erreichen des Jupiters aufzubauen. Die gesamte Reise zum Jupiter wird 5,1 Jahre Flugzeit in Anspruch nehmen, so dass Juno im Juni oder Juli 2016 den Jupiter erreicht.^[3] Dort angekommen, wird Juno in einen polaren Orbit mit einer Periapsis von 5000 km und einer Umlaufzeit von elf Tagen eintreten. Auf dieser Umlaufbahn tritt Juno nie in den Jupiterschatten ein, so dass die Solarzellen ständig Energie liefern können. Es herrscht nur in den sechs Stunden der größten Jupiternähe voller Energiebedarf, da die Messungen hauptsächlich dann stattfinden.^[4] Die Primärmission der Sonde soll etwa ein Jahr lang dauern und 32 solcher Orbits beinhalten.

Forschungsziele

Juno wird sich folgenden Aufgaben widmen:

• Prüfung der Existenz eines festen Jupiterkerns
• Bestimmung des Anteils von Wasser, Ammoniak und Methan in der Atmosphäre
• Studium der Konvektion und Erstellung von Windprofilen in der Atmosphäre
• Bestimmung der Quelle des Jupiter-Magnetfeldes
• Untersuchung der polaren Magnetosphäre.

Technische Beschreibung

Aufbau der Raumsonde Juno nach aktuellem Stand

Junos Hauptkörper ist ein sechsseitiges Prisma. Jede Seite hat etwa 2 m Kantenlänge. An drei der sechs Seiten sind vierfach zusammenklappbare Solarmodule mit 8,9 m Länge^[5] befestigt, die in den Weltraum hinausragen. Davon sind zwei Module komplett mit Solarzellen belegt, das dritte nur auf drei Feldern, das vierte Feld ist ein Träger für Magnetometer. Bei allen drei Solarmodulen ist das innerste mit Solarzellen belegte Feld ca. 2 m breit. Die äußeren mit Solarzellen belegten Felder sind jedoch mit 2,65 m breiter als das innerste und haben so eine größere lichtsammelnde Oberfläche, insgesamt über 60 m². Dies ist erforderlich, da die Sonneneinstrahlung bei Jupiter weniger als 4% der bei der Erde entspricht. Die Solarmodule erzeugen am Missionsende noch 435 Watt elektrische Energie.^[5]

Auf dem Zentrum des Hauptkörpers von Juno ist eine Parabolantenne für die Kommunikation im X-Band mit der Erde angebracht. Diese wird mit einer für Radiowellen durchlässigen Sonnenschutzfolie abgedeckt sein^[6]. Durch die Parabolantenne hindurch verläuft die Rotationsachse von Juno, um die die Raumsonde zur Spinstabilisation 2–5-mal pro Minute rotiert. Junos Rotationskreis hat mit ausgeklappten Solarmodulen einen Durchmesser von mehr als 20 m^[7] und das Startgewicht beträgt 3625 kg^[8]. Als Strahlenschutz für die Bordelektronik dient eine Box aus ein Zentimeter starken Titanplatten mit einem Gesamtgewicht von etwa 200 kg.^[9]

Instrumente

Juno wurde mit folgenden sieben Instrumenten ausgestattet:

Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE)

JADE wird die Aurora des Jupiters studieren, indem geladene Partikel, wie Elektronen und Ionen, entlang der Magnetfeldlinien des Planeten gemessen werden. Das Instrument wurde vom Southwest Research Institute (SwRI) gebaut.

Juno Ultraviolet Spectrograph (UVS)

UVS wird Aufnahmen der Aurora im ultravioletten Licht machen und dabei zusammen mit JADE arbeiten. Das Instrument wurde vom Southwest Research Institute (SwRI) gebaut.

Magnetometer (MAG)

Ein Magnetometer zum Studium des Magnetfeldes. Das Instrument wurde vom Goddard Space Flight Center und JPL gebaut.

Microwave Radiometer (MWR)

Ein Mikrowellenspektrometer zur Messung des Ammoniak- und Wasseranteils in der Jupiteratmosphäre. Das Instrument wurde vom JPL gebaut.

Energetic Particle Detector (EPD)

Das Instrument wurde von den Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University gebaut.

Waves

Ein Instrument zur Messung von Plasma- und Radiowellen in Jupiters Magnetosphäre. Es wurde von der University of Iowa gebaut.

JunoCam

Eine kleinere Kamera, die Aufnahmen von Jupiters Wolkendecke im sichtbaren Licht machen soll. Zudem ist es möglich, dass die Kamera Aufnahmen von jupiternahen Monden, wie Io oder Amalthea, machen wird. Das Instrument wurde von Malin Space Science Systems gebaut.

Antrieb

Junos Primärantrieb für das Deep-Space-Manöver sowie für das Einschwenken in die Jupiterumlaufbahn ist ein Leros-1b-Triebwerk mit einem Schub von 645 N. Die Treibstoffe sind Hydrazin und Stickstofftetroxid. Das Lagekontrollsystem ist monergol und verfügt über 12 Düsen, die an vier Stellen des Hauptkörpers angebracht sind.

Besonderheiten

In Erinnerung an den Entdecker der großen Jupitermonde trägt Juno eine Aluminiumplakette mit dem Bildnis sowie einer handschriftlichen Notiz von Galileo Galilei sowie drei Lego-Figuren, die Galilei, Jupiter und dessen Frau Juno darstellen.

Siehe auch

• Liste der unbemannten Raumfahrtmissionen

Einzelnachweise

1. ↑ Spacecraft and Instruments
2. ↑ Spaceflight Now - Atlas Launch Report - Mission Status Center. Spaceflight Now, 5. August 2011, abgerufen am 5. August 2011 (englisch). 
3. ↑ Juno probe on target for 2011 departure to Jupiter
4. ↑ Juno Flight System & Payload
5. ↑ ^{a b} Juno Fact Sheet aus dem Jahr 2009
6. ↑ siehe Bild
7. ↑ Juno Spacecraft Overview
8. ↑ NASA Jet Propulsion Laboratory; Juno
9. ↑ FlugRevue September 2010, S.81, Strahlenschutz für Juno

Weblinks

 Commons: Juno – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• NASAs Juno-Seite (englisch)
• Juno auf der Seite des New Frontiers Programmes der NASA (englisch)
• Juno beim Science Missions Directorate der NASA (englisch)
• Juno Mission Overview beim JPL (englisch)
• Presseerklärung des JPL (englisch)
• Juno-Seite bei der University of Wisconsin-Madison (englisch)
• International Astronautical Congress, October 2005: The Juno New Frontiers mission (WebArchive, PDF, englisch)
• Web Archive: The Juno Mission to Jupiter (englisch)
• PDFs über Juno in DSpace beim JPL (englisch)
• Raumfahrer.net: Juno ist unterwegs zum Jupiter
• Juno Launch Press Kit beim JPL (englisch)

Raumsonden in das äußere Sonnensystem

Pioneer 10 (1972) | Pioneer 11 (1973) | Voyager 1 (1977) | Voyager 2 (1977) | Galileo (1989–2003) | Ulysses (1990–2009) | Cassini-Huygens (1997) | New Horizons (2006) | Juno (2011)

Missionsvorschläge: Titan Mare Explorer | Europa Jupiter System Mission/Laplace | Titan Saturn System Mission/TandEM

Gestrichene Missionen: Jupiter Icy Moons Orbiter

(Siehe auch: Jupiter | Saturn | Uranus | Neptun | Pluto | Chronologie der Missionen ins äußere Planetensystem)