Юнона (, також Jupiter Polar Orbiter) — космічний зонд, створений НАСА в рамках програми New Frontiers (другий проект цієї програми) для дослідження Юпітера. 5 серпня 2011 року НАСА запустило «Юнону» у відкритий космос із метою надалі вивести апарат на орбіту Юпітера. Оскільки основне завдання міжпланетного космічного зонда полягає в дослідженні магнітного поля Юпітера, природи його полярного сяйва, обумовленого потоком заряджених частинок із супутника Юпітера Іо, то орбіта «Юнони» пролягатиме над магнітними полюсами планети. Серед інших цілей цієї місії — перевірка гіпотези про наявність у Юпітера твердого ядра шляхом вимірювання варіацій гравітаційного поля планети, дослідження атмосфери планети — визначення вмісту в ній води та аміаку, а також вивчення її турбулентності та постійних ураганів на кшталт Великої червоної плями. «Юнона» стала першим космічним апаратом, що зробив світлини північного та південного полюсів Юпітера. Попереднім космічним місіям не вдавалося сфотографувати полюси Юпітера, також це неможливо зробити із Землі.

Космічний зонд названо на честь персонажа римської міфології богині Юнони, дружини Юпітера. За легендою, Юпітер часто напускав хмари навколо себе, щоб приховати заподіяну ним шкоду. І лише дружина Юнона могла бачити крізь ці хмари всі таємниці Юпітера.

Проектування й підготовка У червні 2005 року місія перебувала в стадії попереднього проектування. Будівництво апарата здійснювала компанія Lockheed Martin Space Systems під управлінням Лабораторії реактивного руху НАСА. Голова директорату наукових програм НАСА Алан Штерн у травні 2007 р. заявив, що в 2008 фінансовому році буде закінчено фазу попереднього проектування і досягнуто стану готовності проекту до реалізаціїмається на увазі завершення фази «B» (Phase B) у стандартному процесі реалізації проектів НАСА (див. ).

У процесі робіт час розробки деяких компонентів «Юнони» було подовжено, порівняно із запланованими термінами. Однією з причин затримки став землетрус у Центральній Італії 2009 року, який завдав пошкодження заводу, який виготовляв компоненти АМС .

13 березня 2011 р. на випробувальному стенді Lockheed Martin Space Systems «Юнона» успішно пройшла двотижневі температурні випробування у вакуумній камері .

Вартість На початковому етапі проектування, у 2005 році, планувалося, що вартість місії не перевищить 700 млн дол. США за умови, що запуск буде здійснено не пізніше 30 червня 2010 року Однак згодом суму витрат було збільшено. У грудні 2008 року було заявлено, що з огляду на інфляцію і перенесення запуску на серпень 2011 року, загальний бюджет місії дещо перевищить 1 млрд дол.

Місія

НАСА запустило «Юнону» з метою надалі вивести апарат на орбіту Юпітера. Було заплановано спрямувати зонд на витягнуту полярну орбіту з періодом обертання близько 11 діб, із максимальним наближенням до планети менше 5000 км. Планувалося, що протягом 20 місяців апарат здійснить 37 обертів навколо газового гіганта, збираючи дані за допомогою дев'яти приладів, серед яких НВЧ-радіометр, магнітометр, детектор часток, спектрографи і камера. Оскільки основне завдання автоматичної міжпланетної станції полягає в дослідженні магнітного поля Юпітера, природи його полярного сяйва, що обумовлене потоком заряджених частинок з супутника Юпітера Іо, то орбіта «Юнони» пролягатиме над магнітними полюсами планети. Завершення місії передбачалося у лютому 2018 року шляхом виведення апарата з орбіти.

Серед інших цілей цієї місії: дослідження внутрішньої будови гіганта, розподілу маси в його надрах, перевірка гіпотези наявності у Юпітера твердого ядра шляхом вимірювання варіацій гравітаційного поля планети, визначення складу цього ядра; дослідження атмосфери планети — визначення в ній вмісту води та аміаку (ці величини допоможуть вченим скорегувати теорію формування планет); вивчення турбулентності атмосфери та постійних ураганів на кшалт Великої червоної плями.

На борту в космос вирушили не лише наукові прилади, а й кілька незвичайних предметів. Так, на борту «Юнони» було три фігурки «Лего»: Юпітера, Юнони і Галілея. Окрім того, на апарат наклеєно табличку із зображенням самого вченого.

В історії НАСА це є 9-та місія з вивчення Юпітера. «Юнона» — це 2-га місія НАСА з так званої програми «Нові межі» (New Frontiers). Першу місію запущено 2006 року до Плутона, і вона успішно досягла мети в 2015 році.

Завдання та інструменти

Структура атмосфери MWR (Microwave Radiometer) — мікрохвильовий радіометр, який фіксує випромінювання з довжиною хвилі 1,3—50 см, складається з шести окремих радіометрів. Основна мета — дослідження глибоких шарів атмосфери Юпітера шляхом вимірювання теплового випромінювання з його надр. MWR має допомогти відповісти на питання, як формувався Юпітер, а також про те, наскільки глибоко відбувається циркуляція атмосфери, виявлена космічним апаратом «Галілео». Радіометр досліджує кількість аміаку і води в атмосфері.

Магнітне поле Дослідження магнітного поля включає в себе наступні три напрямки: проведення картографії (мапування) магнітного поля, визначення динаміки внутрішніх шарів Юпітера, рух яких генерує спостережувану конфігурацію магнітного поля планети, і реконструкція трьох вимірної структури магнітосфери Юпітера безпосередньо на та біля його магнітних полюсів. Згідно із зазначеними цілями борт Юнони обладнано наступними приладами: Flux Gate Magnetometer (FGM) — вимірює напруженість на напрямок магнітного поля безпосередньо на самій станції. За його допомогою можна проводити картографію трьохвимірної структури магнітного поля в міріу обертання «Юнони» орбітою навколо Юпітера. Scalar Helium Magnetometer (SHM) — вимірює напруженість на напрямок магнітного поля на окремих ділянках видимої поверхні планети використовуючи залежність поглинання поляризованого інфрачервоного світла збудженими іонами гелію від конфігурації оточуючого магнітного поляTriaxial Low Field Helium Magnetometer — Mariner 5 mission National Space Science Data Center, NASA. Advanced Stellar Compass (ASC) — прилад для визначення орієнтації станції по відношенню до віддалених зір.

Програма дослідження магнітосфери на полюсах

. Лінії магнітного поля Юпітера замикаються на лінії магнітного поля його супутника Іо, відомого також своєю вулканічною активністю. Електрично заряджені частинки, що викидаються з надр Іо внаслідок вулканічної діяльності, захоплюються магнітним полем і перекочовують на магнітні полюси Юпітера. Саме ці заряджені частинки, спочатку прискорені магнітним полем між супутником та планетою, гальмуються поблизу магнітних полюсів планети й спричиняють видиме полярне сяйво Юпітера. Щоб дослідити цей унікальний механізм, співробітники НАСА обладнали «Юнону» такими спеціалізованими приладами: Jovian Aurora Distribution Experiment (JADE) — призначений для дослідження полярного сяйва на Юпітері. Складається з трьох детекторів електронів та одного детектора позитивно заряджених частинок (JEDI). Energetic Particle Detector (JEDI) — прилад, що реєструє енергетичні позитивно заряджені частинки; буде фіксувати розподіл іонів водню, гелію, кисню, сірки та інших над полюсами й поблизу них. Radio and Plasma Wave Sensor (WAVES) — радіо-спектрометр для дослідження випромінювання плазми та радіоджерел в області полярного сяйва поблизу магнітних полюсів Юпітера. UV spectrograph (UVS) — спектрограф ультрафіолетового випромінювання, — проводитиме картографію джерел ультрафіолетового випромінювання та фіксуватиме їх спектральні особливості; призначений для спектрального спостереження ультрафіолетового випромінювання з ділянок полярного сяйва на Юпітері.

Вивчення вулканічної активності 30 грудня 2023 року зонд НАСА «Юнона» здійснив найближчий, за весь час своєї місії, візит до Іо. Апарат пролетів на відстані всього у 1,5 тисячі км від вулканічної поверхні супутника, що став найближчим, за весь час своєї місії, візитом до Іо. За останні 20 років ще жоден космічний апарат не підбирався так близько до Іо.

Для вивчення вулканічної активності Іо космічний зонд «Юнона» обладнаний наступними спеціалізованими приладамиАпарат Juno завтра рекордно наблизиться до вулканічного супутника Юпітера. 29.12.2023: Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) — прилад, який працює в інфрачервоному діапазоні та призначений для збору теплових сигнатур, що випромінюються вулканами і кальдерами Іо; Stellar Reference Unit (Зоряний датчик) — датчик, який призначений для отримання зображення поверхні Іо з найвищою роздільною здатністю на сьогоднішній день;

Внутрішня структура Gravity Science Experiment (GCE) — шляхом вимірювання гравітаційного поля, побудувати модель розподілу маси у зовнішніх шарах Юпітера.

Зйомка поверхні JunoCam (JCM) — триколірна відеокамера-телескоп, яка працює у діапазоні видимого світла. Вона призначена для навчальних цілей і для ознайомлення широкого загалу з результатами відеозаписів поверхні Юпітера відзнятих з висоти орбіти «Юнони». Унаслідок впливу магнітного поля та жорсткого випромінювання передбачалося, що камера зможе працювати лише впродовж приблизно перших семи обертів «Юнони» навколо планети.

Забезпечення енергією Інтенсивність сонячного світла на Юпітері у 25 разів менша, ніж на Землі. Тому попередні апарати, що досліджували Юпітер, живилися енергією радіоізотопних термоелектрогенераторів з оксидом плутонію-238. На «Юноні» натомість встановлено три високоефективні сонячні батареї розміром ≈ 2 × 9 м, вкриті 18 тисячами сонячних фотоелементів. На орбіті Юпітера вони вироблятимуть потужність близько 400 Вт. «Юнона» стала першим апаратом на сонячних батареях, який перебуває так далеко від Сонця, і першим апаратом такого типу, що вивчає Юпітер. Оскільки апарат живиться лише сонячною енергією, то його панелі завжди буде обернено до Сонця і «Юнона» ніколи не заходитиме в тінь ЮпітераНАСА запустило безпілотну місію на Юпітер.

Запуск

Зонд масою 3,6 тонни було виведено у космічний простір 5 серпня 2011 року з космодрому на мисі Канаверал ракетою-носієм Atlas V у найпотужнішій конфігурації 551: із п'ятьма твердопаливними прискорювачами та розгінним блоком «Кентавр».

Через велику масу «Юнони» її запустили до Юпітера не безпосередньо, а по складній траєкторії з низкою гравітаційних маневрів.

Плановий час польоту до Юпітера становив 5 років, орієнтовна дата виходу на орбіту — серпень 2016 р. Фактично апарат досяг Юпітера 4 липня 2016 року.

Хронологія польоту

30 серпня 2012 року на відстані 483 млн км від Землі була виконана перша корекція траєкторії польоту. Маршовий двигун LEROS-1b було ввімкнено на 29 хвилин 39 секунд, під час маневру було витрачено 376 кілограмів палива .

14 вересня 2012 року, о 15:30 UTC, коли апарат перебував за 480 млн км від Землі, була виконана друга корекція орбіти . Головний двигун пропрацював близько 30 хвилин і витратив 376 кг палива. Після виконання маневру швидкість зонда змінилася на 388 м/с . Обидві корекції були виконані для проведення гравітаційного маневру з обльотом Землі, запланованого на 9 жовтня 2013 року.

До лютого 2013 року апарат подолав відстань в 1 млрд км.

17 березня 2013 року «Юнона» перетнула орбіту Марса і попрямувала в напрямку Землі.

З 29 травня 2013 року станція перебувала у фазі польоту, яка отримала назву Inner Cruise 3; вона тривала до листопада 2013 року.