I přes určitá omezení spojená s pandemií COVID-19 v prvních šesti měsících pokračovalo sestavování letového exempláře evropské sondy JUICE (JUpiter ICy moons Explorer), které potkalo jen pár zpoždění. Druhého září 2019 byla kostra sondy dodána do sídla firmy Arianegroup v německém Lampoldhausenu – viz minulý díl tohoto seriálu. V dalších měsících technici dokončili integraci pohonného systému, který tvoří velké nádrže na palivo, nádrže na tlakovací médium, hlavní motor, korekční trysky, ale i hardware pro řízení tlaku a distribuce paliva. Zapomenout nesmíme ani na nezbytné potrubí a podpěry pro tepelný systém a elektrické rozvody.
Zdroj: http://www.esa.int/
V dubnu 2020 po dokončení zkoušek pohonného systému byl základ družice naložen na nákladní vůz, který zajistil noční převoz do nedalekého Friedrichshafenu, kde se nachází družicové integrační středisko společnosti Airbus. Letový kus sondy JUICE tím vstoupil do sestavovací a integrační fáze. V jejím průběhu na sondu čeká instalace elektrických rozvodů, vnitřních tepelných izolačních vrstev a dalších zbývajících prvků celé struktury (jedná se hlavně o velké externí panely a držáky sekundárních struktur, ke kterým se připojí různé systémy.
Po dokončení této fáze přijde na řadu integrace a testování celé platformy a vnitřní elektronické jednotky. Poté má následovat integrace externích systémů jako jsou antény, výklopné konstrukce a jednotky externích systémů. Závěrečnou etapou sestavovací a integrační fáze bude uzavření celé struktury a dokončení systému tepelné ochrany. Jakmile bude tato etapa dokončena, dojde ke zkušebnímu vyklopení některých k tomu určených struktur.
Zdroj: http://www.esa.int/
Pokud zkoušky dopadnou dobře, bude na sondu začátkem roku 2021 čekat další přesun – tentokrát do nizozemského střediska ESTEC (ESA’s Space Technology and Research Centre). Tady JUICE podstoupí zkoušky tepelně-vakuové testy v komoře Large Space Simulator. Už nyní však paralelně se stavbou letového kusu probíhají zkoušky inženýrského modelu, který se nachází v sídle firmy Airbus ve francouzském Toulouse. Zatím byly do inženýrského modulu instalovány a otestovány všechny přístroje. Stejně tak byla integrována a otestována většina subsystémů a platforem, přičemž dokončení se očekává před koncem letošního roku.
Ve vzduchu už jsou cítit přípravy na zkoušky na úrovni systémů. Tyto přípravy jsou již v plném proudu – zahájily je zkoušky prvního uzavřeného okruhu, které poslouží jako referenční základ pro předletové modely testovací kampaně. Inženýrský model také dostane další verze softwaru pro prvotní ověření funkce než dojde k jeho nahrání do palubního počítače letového modelu.
Zdroj: https://sci.esa.int/
Tým kolem projektu JUICE z německého Darmstadtu dokončil 26. a 27. května významný milník. Vůbec poprvé totiž poslal příkazy inženýrskému modelu v Toulouse. ESA a Airbus tak úspěšně provedly první integrovaný funkční test. Středisko ESOC pro řízení misí je středobodem infrastruktury pro posílání pokynů sondám v kosmickém prostoru. Inženýrský model JUICE je zase funkčním představitelem 3D prototypu skutečné sondy, který se skvěle hodí pro zkoušky – ty tak mohou proběhnout ještě předtím, než vznikne letový kus.
Na první pohled se to možná nezdá, ale jednalo se o první kompletní test z celé série navazujících zkoušek. Při nich bude inženýrský model dostávat pokyny stejným způsobem jako za skutečného kosmického letu. Test mohl proběhnout díky intenzivnímu úsilí zaměstnanců ESOC, projektového týmu i Airbusu. Všichni odborníci se zapojili do příprav, vyvinuli třeba pozemní systém pro ověření procedur letových činností, nebo instalovali jednotku síťového datového rozhraní mezi středisky v Darmstadtu a Toulouse.
Zdroj: https://sci.esa.int/
Dokonce i navzdory omezením, která způsobil COVID-19, mohla zkouška proběhnout v původně plánovaném termínu. Hlavní operační tým v ESOCu zajišťoval vlastní test, zkušební inženýři Airbusu v Toulouse kontrolovali stav inženýrského modelu a projektový podpůrný tým z ESA a Airbusu sledoval celý průběh činností ze svých domovů pomocí webkamer.
V rámci první testovací fáze bylo provedeno několik základních činností sondy včetně ověření dvou přístrojů – magnetometru J-MAG a akcelerometru HAA, který je součástí radiofrekvenčního experimentu 3GM. Zkoušky byly úspěšné a přinesly týmu odborníků mnoho důležitých údajů a pozorování využitelných ke zpřesnění letových procedur. Tyto zkoušky jsou klíčovým milníkem na cestě ke komplexnějším a intenzivnějším testům v další fázi – ta by měla začít v listopadu 2020. Po ní přijde v roce 2021 test validace systémů, kdy už bude ESOC v dálkovém spojení s letovým kusem sondy JUICE.
Zdroj: http://www.esa.int
4. února letošního roku byl do Friedrichshafenu přesně podle harmonogramu doručen první z deseti vědeckých přístrojů. Ultrafialový spektrograf UVS navrhli a vyrobili specialisté ze Southwest Research Institute v texaském San Antoniu a jde o hlavní podíl NASA na této misi. Přístroj UVS dorazil do Friedrichshafenu ještě předtím, než byla k integraci připravena kostra sondy, takže technici přístroj propojili na stole s letovým modelem palubního počítače a spojovací jednotkou. Testy dopadly dobře a jednotka zůstává v čisté místnosti, kde je při integraci zajištěn stálý přívod dusíku.
Zdroj: http://www.aerospace.sener/
Tým, který zodpovídá za sestavování, integraci a zkoušky JUICE očekává, že většina zbývajících přístrojů pro letový model bude doručena ještě před zkouškami tepelné rovnováhy a termálně-vakuovými testy – ty jsou naplánovány na leden 2021. Pandemie COVID-19 ovlivnila nasazení pracovníků a vývoj všech přístrojů. Některé hardwarové zkoušky pro kvalifikační model J-MAG a letový model RPWI ale mohly proběhnout v ESTECu. To je možné díky dálkové správě, která propojuje laboratoře se členy vědeckého týmu, kteří obsluhují své přístroje z domova.
„Testování na dálku proběhlo dobře a neobjevily se žádné potíže,“ popisuje Philippe Garé, manažer ESA zodpovědný za vědecký náklad mise JUICE a dodává: „Je pravda, že celý proces by byl efektivnější, pokud by byli členové týmů daných přístrojů přímo na místě, ale dokázali jsme udržet harmonogram i navzdory COVID-19.“ Kromě toho bylo ještě před koncem roku do areálu Airbusu v Toulouse doručeno deset inženýrských modelů všech vědeckých přístrojů.
Týmy, které stojí za jednotlivými přístroji zajistily integraci svého hardwaru do konstrukce inženýrského modelu sondy a následně přišly první testy kompatibility přístrojů se softwarem sondy. V tuto chvíli už má šest inženýrských modelů přístrojů za sebou druhé kolo zkoušek s aktualizovaným softwarem, přičemž zbývající čtyři by měly skončit ještě v červenci. Třetí a závěrečná zkoušky programů pro přístroje mají proběhnout začátkem roku 2021.
Přeloženo z:
https://sci.esa.int/
Zdroje obrázků:
http://sci.esa.int/science-e-media/img/cb/JUICE_spacecraft_20170711.jpg
https://sci.esa.int/…/JUICE_arrives_at_Airbus_facilities_in_Friedrichshafen_Germany_3.jpg
https://sci.esa.int/…/JUICE_arrives_at_Airbus_facilities_in_Friedrichshafen_Germany_4.jpg
https://sci.esa.int/documents/33960/35396/JUICE_Monitoring_from_home.jpeg
http://sci.esa.int/science-e-media/img/b6/ESA_JUICE_Instruments.jpg
http://www.esa.int/…/First_instrument_delivered_for_Jupiter_Icy_Moon_Explorer.jpg
http://www.aerospace.sener/…magnetometro-mision-juice-1.jpg
Dost dobře nechápu nutnost nekonečného cestování Sluneční soustavou a postupné nabírání rychlosti gravitačními manévry u vnitřních planet. V éře raketoplánů to bylo jasné, limitovaná nosnost 20 tun na LEO nic jiného neumožňovala. Ale v případě klasických nosičů je přece možnost zvýšení nosnosti přidáním poměrně jednoduchých výkonných boosterů a THP. Tady se ukazují výhody stavebnicových koncepcí. Ovšem aby přidané boostery měly zásadní význam musely by být daleko výkonnější než příkladně používané v systému Atlas.
Při pohledu do historie byl problém vyřešen před padesáti lety v systému Thor, varianta zesílená výkonnými boostery na THP umožnila pohodlné cestování kamkoli bez gravitačních asistencí vnitřních planet.
Jaké planetární sondy vynesly rakety řady Thor?
V první syrové variantě z bojové rakety Pioneera 5 a ve variantě Delta Pioneera 6,7 a 8 ovšem jen do meziplanetárního prostoru. K Marsu ve variantě Delta Climate orbiter, Polar lander, Odysey a oba MERy.
Ale Váš dotaz chápu jako taktní upozornění na záměnu Thor-Titan, což nepopiratelně, měl jsem na mysli Titany.
Boostery si moc nepomůžete. Já naopak nechápu, proč se u Europa Clipperu počítá s SLS. Urychlí to sondu o nějaké tři roky, ale cena se tím skoro zvojnásobí. Lepší poslat dvě sondy a počkat si…
Nově bylo poprvé uvedeno, že SLS nemusí být úplně nutně pro Europa Clipper použita.
No, doporučuji si prostudovat potřebné Delta v pro cestu k Jupiteru a pochopíš, že pro přímou Hohhmanovu dráhu musíš mít buď dostatečně malou sondu nebo hodně výkonnou raketu.
doporučuji třeba pročíst tohle
https://en.wikipedia.org/wiki/Delta-v_budget
jen pro porovnání
Pioneer 10/11 – hmotnost sondy 259kg
Voyager 1/2 – hmotnost 825kg
Galieo – 2,562 kg gravitační pomoc Venuše
Cassiny – 5,712 kg gravitační pomoc Venuše a Země
New Horizotn jen 478kg a použil nejsilnější AtlasV 551 a ještě kick stage Star 48B a stejně si nechal ještě pomoci u Jupitra.
Juno – 3,625 kg – opět nejsilnější Atlas V 551 a gravitační pomoc Země.
Prostě pokud má mít JUICE cca 4,800 kg, tak to bez gravitační pomoci nepůjde, pokud to má stát rozumné peníze.
A proč by měli neměli využívat „gravitační prak“ když je fakticky „zadarmo“ – tedy za prodloužení doby letu sondy. Pokud by měli zvýšit deltaV rakety pomoci boosterů u níž se s tím původně nepočítalo, znamenalo by to minimálně předělat centrální stupeň, nejspíš však celou raketu – stojí to za cenu zkrácení doby letu o nějaký rok?
Tato sonda poletí k Jupiteru 8 let, 2022-2030, Přímým letem je to 600 dní rok a 3/4. Ušetřených více než 6 let by mohla sonda déle pracovat v systému Jupitera.
Déle by asi pracovat nemohla. Životnost sondy je omezena palivem, respektive počtem a náročností manévrů v soustavě.
Pokud by neabsolvovala 6 let orientace v prostoru a několik gravitačních manévrů zcela jistě by značné množství paliva ušetřila.
Ale no tak, gravitační manévry přece žádné palivo nežerou a orientace v prostoru při přeletu taky ne, jediným žroutem jsou příležitostné korekce dráhy a těch je pár a přicházejí u obou typů přeletů
PS rychlost přeletu je jedna věc, ale je taky potřeba řešit rychlost příletu, New Horizons letěl k Jupiteru jenom rok a měsíc, jenže u něj měl rychlost 21 km za sekundu
jinými slovy trajektorie jsou možné různé, ale nesou si sebou některá ale …
a vyberte si, co je lepší, víc přístrojů na výkonnější vědu a víc paliva na delší životnost u J, ale za cenu dlouhého letu, nebo naopak krátký let, ale hodně paliva na zachycení a o to očesanou vědu
až budou dispozici rakety, co pošlou snadno 20 tun na přímou trajektorii k Jupiteru, tak takové starosti mít nebudeme
Podle tabulek, které mám k dispozici by přímý let k Jupiteru trval 2 roky a 8,5 měsíce.
Jinak je v případě sondy u Jupiteru nutno brát v úvahu její „radiační životnost“s kterou při plánování mise asi ESA počítá, takže Vámi prodloužení životnosti sondy o 6 let je asi nereálné a to nejen z důvodu vyčerpání paliva.
Docela by mě zajímalo, co vedlo konstruktéry k využití solárních panelů u sondy v takové vzdálenosti od Slunce.
Panely mají plochu 100m2 a u Jupiteru budu dodávat jen 820W. Asi 8W/m2. 25x míň než u Země. Kolik takový panel váží? Proč nepoužili radioizotopový zdroj? Navíc je to elektronika (polovodiče) v prostředí silné radiace v okolí Jupiteru.
Těžko si představit, že by se někdy používaly solární panely i u Saturnu, kde je záření ještě 4x míň než u Jupiteru a jen procento toho co máme u Země. I u výkonnějších sond u Marsu, jako jsou větší rovery se používají radioizotopové zdroje. I tam je přibližně 2,5x nižší intenzita záření než u Země.
Ve vesmíru je prostě tma. Solární panely se jako zdroj energie dají používat jen kousek od hvězdy. Všude jinde, pokud bude potřeba jen trochu výkonnější zdroj v řádu kW (což je stále nic, vhodný jen tak pro napájení přístrojů) se bez jaderných technologií neobejdeme.
A pak že JE nemají budoucnost.
Odpověď je jednoduchá, Evropa nemá radioizotopový zdroj
a i v USA zaspali a plutonia mají nedostatek
820 W je pro radioizotopový zdroj poměrně dost. Řek bych, že jen chladič pro takový výkon by byl těžší než ty panely. Solární panely bude mít i Europa Clipper, stejně jako měla Juno. Ono zvětšit plochu panelů není zase takový problém ve vesmírném prostředí.
tak jest, New Horizons měl jenom 250 W, Cassini měl tři zdroje s 870 W
Nevím kolik váží ty panely, ale neviděl bych to tak, že jen chladič radioizotopového zdroje bude těžší.
Podle tabulky tady:
https://en.wikipedia.org/wiki/Radioisotope_thermoelectric_generator
má celý zdroj 300W kolem 50Kg. Ty panely odpovídají čtverci 10x10m jen ta konstrukce bude něco vážit.
Je to spíš z nouze cnost jak píší ostatní.
Viz například zde:
https://www.osel.cz/9897-zacnou-se-ve-vesmiru-konecne-vyuzivat-jaderne-reaktory.html
Doufejme, že se podaří dokončit a rozvíjet připravované jaderné zdroje pro budoucí mise.
Na roverech se požívají radioizotopové zdroje především kvůli přečkání noci, zimního období a v případě Marsu i kvůli nezávislosti na počasí. Ostatně Opportunity fungovala na solární panely (z dnešního pohledu zastaralé) hodně dlouho. Pravda, měla radioizotopové ohřívače, ale na ty stačí jen zlomek oproti potřebným stovkám wattů elektrického výkonu a používají se i u jiných sond jinak napájených solárními panely.
Jaderná energie samozřejmě budoucnost má, ale zvlášť ve vesmíru až k Jupiteru je Slunce zdroj velmi spolehlivý, tak proč ho nevyužít, když je to ve výsledku i levnější. Ono se to nezdá, ale příprava výkonného radioizotopového zdroje je opravdu hodně drahá, když už se nevyrábějí jaderné zbraně ve velkém.