JUICE görevinin “gözü” JANUS kamera sistemidir. Özellikle, Jüpiter’in büyük uydularının yüksek çözünürlüklü multispektral görüntülerini sağlayacaktır. Kamera, görev için 11 bilim deneyinden biri olarak Şubat 2013’te ESA tarafından seçildi. JANUS, kabaca “Onun, Jüpiter’in ve onun aşklarının ve soyunun her şeyi kapsayan keşfi” anlamına gelen Latince “Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator” ifadesinin kısaltmasıdır. Jüpiter’in dört büyük ayı, Yunan mitolojisindeki Jüpiter’in karşılığı olan tanrıların babası Zeus’un “Aşk Maceraları”ndaki kahramanlarının adlarını almıştır: Io, Europa, Ganymede ve Callisto.
Deney, Birleşik Krallık (Elektronik Görüntüleme Merkezi, Açık Üniversite, Milton Keynes), İspanya (Instituto di Astrofísica de Andalucía, Granada) ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezinin (DLR) katkıları da dahil olmak üzere uluslararası işbirliğiyle İtalyan yönetimi altında geliştirildi ve inşa edildi. . JANUS ekibi, Napoli’deki Panthenope Üniversitesi’nden ve Roma’daki Instituto Nazionale di Astrofisica’dan ‘Baş Araştırmacı’ (PI) Prof. Pasquale Palumbo tarafından yönetilmektedir. Yardımcı PI (ve fahri Prof. Ralf Jaumann’ın halefi), DLR Gezegen Araştırmaları Enstitüsü’nden Dr. Thomas Roatsch’tir. İtalyan Leonardo Group, JANUS’un ana endüstriyel yüklenicisiydi. Teleskobun inşası ve DLR’de geliştirilen bileşenlerle montajı Floransa yakınlarındaki Campi Bisenzio’daki fabrikalarında gerçekleştirildi.
JANUS’un ışığa duyarlı sensörünü taşıyan odak plakası modülü (FPM), yakınlık elektroniği (PEU) ve yerleşik Yazılım dahil ana elektronik ünitesi (MEU). DLR ayrıca buzlu ay gözlemlerinin bilimsel planlamasından ve aletin yer bölümünün uygulanmasından da sorumludur.
JANUS’un bilimsel hedefleri
Kamera sisteminin ana görevi, yukarıda belirtilen uyduları orta ila yüksek çözünürlükte, hatta Ganymede örneğinde yalnızca birkaç metrelik çok yüksek çözünürlükte kaydetmektir. Multispektral görüntü verileri, günümüzde görülebilen yüzey yapılarına yol açan uzay ve zamandaki jeolojik süreçlerin kodunu çözmeyi amaçlamaktadır. Bundan ayrıca, buzlu ayların eksi 140 derecelik soğuk kabukları altında muhtemelen kalın su katmanlarına sahip okyanusların var olup olmadığı ve – öyleyse – hangi durumda olduğu konusunda sonuçlar çıkarmak mümkün olacaktır. Çok yönlü kamera ayrıca Jüpiter’in üst bulut katmanlarını, gezegenin ince halkalarını ve bazı küçük, düzensiz şekilli uyduları keşfedecek. Görüntüler, Jüpiter’in manyetik alanının fiziksel özelliklerini ve ayların çok ince atmosferlerini (ekzosfer) yorumlamaya bile yardımcı olabilir.
Ana odak noktası, üç büyük buzlu uydu olan Europa, Ganymede ve Callisto’nun mümkün olduğunca kapsamlı bir şekilde haritalandırılmasıdır. Bir yandan 2031-2034 yılları arasındaki 35 yakın uçuş bu amaca hizmet edecek. Flybys, güneş ışığıyla aydınlatılan yalnızca bir yarım kürenin veya zamana bağlı olarak ayın yalnızca biraz daha fazla alanının görüntü verileriyle kaplanabileceği anlamına gelir. Yine de farklı görüntü çözünürlüklerinde küresel kapsama ulaşmak için görev, tüm aylarda birkaç uçuş gerçekleşecek şekilde planlandı: Çoğu, yani Callisto’da 21 ve Ganymede’de 12. Teknik açıdan Europa, bu görev aşamasındaki üç buzlu ay arasında en zor olanıdır, çünkü radyasyon ortamı Jüpiter’in yakınında en güçlüdür ve sondayı ve deneyleri korumak için yalnızca iki yakın uçuş planlanmıştır. Bu nedenle JUICE, Io’ya hiç uçmuyor.
ESA’dan JUICE ve NASA’dan Europa Clipper birlikte çalışıyor
Bununla birlikte, Europa’daki daha az miktardaki veri, NASA’nın neredeyse aynı anda çalışan Europa Clipper görevi tarafından telafi ediliyor. Clipper, 2031 ile 2034 yılları arasında Jüpiter’in etrafında geniş döngüler yaparak üç buzlu uydunun en küçüğünün birkaç düzine hızlı geçişini tamamlayacak. JUICE, Jüpiter’in en büyük uydusunun farklı yörüngelerden küresel olarak haritalanabilmesi için, ay geçiş aşamasından sonra Ganymede çevresindeki yörüngeye yerleştirilecek. JANUS bilim ekibi, JUICE’ın 2034’ten itibaren Ganymede görev aşamasına kadar en ilginç oluşumları, önce yüksek yörüngede (5.000 kilometre) ve ardından 2035’te alçak yörüngede (500 kilometre) tespit edebilecek olmasından faydalanacak. kilometre). JANUS daha sonra piksel başına üç metreden daha düşük olası en yüksek çözünürlükte hedeflenen kayıtlar için programlanabilir.
Galileo Misyonunun Mirası
NASA’nın Galileo uzay aracı tarafından 1996 ile 2003 yılları arasında çekilen buzlu ayların görüntüleri, içeriden yönlendirilen jeolojik ve tektonik süreçlerin çeşitliliğini göstermiştir. Bunlar, üç gezegen gövdesinde de çok çeşitli manzaralar yarattı. Europa örneğinde, yüzeyin, patlayan çatlaklardan yüzeye bastırılan ve orada katılaşarak buza dönüşen su tarafından hala üst baskı altında tutulduğunu ve yeniden şekillendirildiğini hayal etmek de kolaydır. Europa’da neredeyse hiç çarpışma krateri görülemez. Bu da yüzeyin jeolojik olarak çok genç olduğunu göstermektedir. Galileo’nun kamera sistemi de oradaki renkli birikintileri tuz olarak tanımlayabildi. Bu alanlar da hassas dalga boylarında on iki filtre aracılığıyla JANUS ile multispektral olarak incelenir.
Görev süresinin birkaç kez uzatılmasına rağmen, Galileo bu son derece ilginç alanlardan daha fazla görüntü verisi sağlayamadı – sondanın ana anteni işlevsel değildi ve bir yardımcı antenle yalnızca küçük veri paketleri iletilebiliyordu.
Bu nedenle JANUS kamera sistemi çok önemlidir: Görüntüleri buzlu ayları çok daha ayrıntılı olarak gösterecektir. Bazı yerlerde üç metreden küçük yapılar çözülecek. JUICE ve Europa Clipper’ın tamamlayıcı görüntü veri setleri, gelecek on yıllar boyunca standardı belirleyecektir. Temel soruları yanıtlamaya yardımcı olacaklar: kronoloji ve jeolojik tarih, buz volkanizması (kriyovolkanizma), kırılgan, en az eksi 140 santigrat derece soğuk buzdaki tektonik ve ayrıca kabuk altı okyanusları ve bunların basit yaşam formları için “yaşayabilirliği” hakkında.
JANUS – Jüpiter’in uyduları için ideal kamera
JANUS, görünür ışıktan (350 mikrondan başlayarak) yakın kızılötesine (1.050 mikron) kadar dalga boylarında görüntüleme için tasarlanmıştır. Görüş alanı 1,3 derecedir – JANUS ile bir tenis topu bir kilometre mesafeden çözülebilir. Ganymede çevresindeki en yakın yörüngede piksel başına 2,4 metreye kadar uzaysal çözünürlük ve Jüpiter’de piksel başına yaklaşık 10 kilometre elde edilir.
JANUS’un karakteristik bir unsuru, teleskopun önünde döndürülebilen farklı renklerde 13 filtreli çarkıdır. JANUS, her filtreyle farklı kimyasal element konsantrasyonlarını algılayabilir: örneğin, metan için kırmızı ve sodyum için sarı veya yakın kızılötesi, aylardaki kaya oluşturan mineraller ve tuzlar. JANUS boyutsal olarak son derece kararlıdır: JANUS optik aksamını rijit ve geometrik hizalamasında kesinlikle hassas tutmak ve böylece başlangıçtaki titreşimlere ve ani sıcaklık değişikliklerine rağmen yüksek kaliteli görüntüleri garanti etmek için JANUS için özel bir mekanik ve termal tasarım geliştirilmiştir. Deformasyonlar bir saç kalınlığının onda birinden daha azıyla sınırlıdır.
JANUS kamera, mekansal olarak ayrı üç birimden oluşur: teleskop içeren optik kafa, filtre çarkı ve kayıtlar için sensörlü odak düzlemi. Ek olarak, kamera kontrolü, veri yönetimi, görüntü verisi sıkıştırma ve güç kaynağı dahil olmak üzere yakınlık ve ana elektronikler vardır. Katadioptrik teleskop – hem kırıcı lenslere hem de yansıtıcı aynalara sahip bir optik – mükemmel optik kaliteye sahiptir ve bir çerçeve ile birleştirilmiştir. Arkasında odak düzleminde 2.000 x 1.504 piksellik bir alan sensörü bulunur.
Deney, Birleşik Krallık (Elektronik Görüntüleme Merkezi, Açık Üniversite, Milton Keynes), İspanya (Instituto di Astrofísica de Andalucía, Granada) ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezinin (DLR) katkıları da dahil olmak üzere uluslararası işbirliğiyle İtalyan yönetimi altında geliştirildi ve inşa edildi. . JANUS ekibi, Napoli’deki Panthenope Üniversitesi’nden ve Roma’daki Instituto Nazionale di Astrofisica’dan ‘Baş Araştırmacı’ (PI) Prof. Pasquale Palumbo tarafından yönetilmektedir. Yardımcı PI (ve fahri Prof. Ralf Jaumann’ın halefi), DLR Gezegen Araştırmaları Enstitüsü’nden Dr. Thomas Roatsch’tir. İtalyan Leonardo Group, JANUS’un ana endüstriyel yüklenicisiydi. Teleskobun inşası ve DLR’de geliştirilen bileşenlerle montajı Floransa yakınlarındaki Campi Bisenzio’daki fabrikalarında gerçekleştirildi.
JANUS’un ışığa duyarlı sensörünü taşıyan odak plakası modülü (FPM), yakınlık elektroniği (PEU) ve yerleşik Yazılım dahil ana elektronik ünitesi (MEU). DLR ayrıca buzlu ay gözlemlerinin bilimsel planlamasından ve aletin yer bölümünün uygulanmasından da sorumludur.
JANUS’un bilimsel hedefleri
Kamera sisteminin ana görevi, yukarıda belirtilen uyduları orta ila yüksek çözünürlükte, hatta Ganymede örneğinde yalnızca birkaç metrelik çok yüksek çözünürlükte kaydetmektir. Multispektral görüntü verileri, günümüzde görülebilen yüzey yapılarına yol açan uzay ve zamandaki jeolojik süreçlerin kodunu çözmeyi amaçlamaktadır. Bundan ayrıca, buzlu ayların eksi 140 derecelik soğuk kabukları altında muhtemelen kalın su katmanlarına sahip okyanusların var olup olmadığı ve – öyleyse – hangi durumda olduğu konusunda sonuçlar çıkarmak mümkün olacaktır. Çok yönlü kamera ayrıca Jüpiter’in üst bulut katmanlarını, gezegenin ince halkalarını ve bazı küçük, düzensiz şekilli uyduları keşfedecek. Görüntüler, Jüpiter’in manyetik alanının fiziksel özelliklerini ve ayların çok ince atmosferlerini (ekzosfer) yorumlamaya bile yardımcı olabilir.
Ana odak noktası, üç büyük buzlu uydu olan Europa, Ganymede ve Callisto’nun mümkün olduğunca kapsamlı bir şekilde haritalandırılmasıdır. Bir yandan 2031-2034 yılları arasındaki 35 yakın uçuş bu amaca hizmet edecek. Flybys, güneş ışığıyla aydınlatılan yalnızca bir yarım kürenin veya zamana bağlı olarak ayın yalnızca biraz daha fazla alanının görüntü verileriyle kaplanabileceği anlamına gelir. Yine de farklı görüntü çözünürlüklerinde küresel kapsama ulaşmak için görev, tüm aylarda birkaç uçuş gerçekleşecek şekilde planlandı: Çoğu, yani Callisto’da 21 ve Ganymede’de 12. Teknik açıdan Europa, bu görev aşamasındaki üç buzlu ay arasında en zor olanıdır, çünkü radyasyon ortamı Jüpiter’in yakınında en güçlüdür ve sondayı ve deneyleri korumak için yalnızca iki yakın uçuş planlanmıştır. Bu nedenle JUICE, Io’ya hiç uçmuyor.
ESA’dan JUICE ve NASA’dan Europa Clipper birlikte çalışıyor
Bununla birlikte, Europa’daki daha az miktardaki veri, NASA’nın neredeyse aynı anda çalışan Europa Clipper görevi tarafından telafi ediliyor. Clipper, 2031 ile 2034 yılları arasında Jüpiter’in etrafında geniş döngüler yaparak üç buzlu uydunun en küçüğünün birkaç düzine hızlı geçişini tamamlayacak. JUICE, Jüpiter’in en büyük uydusunun farklı yörüngelerden küresel olarak haritalanabilmesi için, ay geçiş aşamasından sonra Ganymede çevresindeki yörüngeye yerleştirilecek. JANUS bilim ekibi, JUICE’ın 2034’ten itibaren Ganymede görev aşamasına kadar en ilginç oluşumları, önce yüksek yörüngede (5.000 kilometre) ve ardından 2035’te alçak yörüngede (500 kilometre) tespit edebilecek olmasından faydalanacak. kilometre). JANUS daha sonra piksel başına üç metreden daha düşük olası en yüksek çözünürlükte hedeflenen kayıtlar için programlanabilir.
Galileo Misyonunun Mirası
NASA’nın Galileo uzay aracı tarafından 1996 ile 2003 yılları arasında çekilen buzlu ayların görüntüleri, içeriden yönlendirilen jeolojik ve tektonik süreçlerin çeşitliliğini göstermiştir. Bunlar, üç gezegen gövdesinde de çok çeşitli manzaralar yarattı. Europa örneğinde, yüzeyin, patlayan çatlaklardan yüzeye bastırılan ve orada katılaşarak buza dönüşen su tarafından hala üst baskı altında tutulduğunu ve yeniden şekillendirildiğini hayal etmek de kolaydır. Europa’da neredeyse hiç çarpışma krateri görülemez. Bu da yüzeyin jeolojik olarak çok genç olduğunu göstermektedir. Galileo’nun kamera sistemi de oradaki renkli birikintileri tuz olarak tanımlayabildi. Bu alanlar da hassas dalga boylarında on iki filtre aracılığıyla JANUS ile multispektral olarak incelenir.
Görev süresinin birkaç kez uzatılmasına rağmen, Galileo bu son derece ilginç alanlardan daha fazla görüntü verisi sağlayamadı – sondanın ana anteni işlevsel değildi ve bir yardımcı antenle yalnızca küçük veri paketleri iletilebiliyordu.
Bu nedenle JANUS kamera sistemi çok önemlidir: Görüntüleri buzlu ayları çok daha ayrıntılı olarak gösterecektir. Bazı yerlerde üç metreden küçük yapılar çözülecek. JUICE ve Europa Clipper’ın tamamlayıcı görüntü veri setleri, gelecek on yıllar boyunca standardı belirleyecektir. Temel soruları yanıtlamaya yardımcı olacaklar: kronoloji ve jeolojik tarih, buz volkanizması (kriyovolkanizma), kırılgan, en az eksi 140 santigrat derece soğuk buzdaki tektonik ve ayrıca kabuk altı okyanusları ve bunların basit yaşam formları için “yaşayabilirliği” hakkında.
JANUS – Jüpiter’in uyduları için ideal kamera
JANUS, görünür ışıktan (350 mikrondan başlayarak) yakın kızılötesine (1.050 mikron) kadar dalga boylarında görüntüleme için tasarlanmıştır. Görüş alanı 1,3 derecedir – JANUS ile bir tenis topu bir kilometre mesafeden çözülebilir. Ganymede çevresindeki en yakın yörüngede piksel başına 2,4 metreye kadar uzaysal çözünürlük ve Jüpiter’de piksel başına yaklaşık 10 kilometre elde edilir.
JANUS’un karakteristik bir unsuru, teleskopun önünde döndürülebilen farklı renklerde 13 filtreli çarkıdır. JANUS, her filtreyle farklı kimyasal element konsantrasyonlarını algılayabilir: örneğin, metan için kırmızı ve sodyum için sarı veya yakın kızılötesi, aylardaki kaya oluşturan mineraller ve tuzlar. JANUS boyutsal olarak son derece kararlıdır: JANUS optik aksamını rijit ve geometrik hizalamasında kesinlikle hassas tutmak ve böylece başlangıçtaki titreşimlere ve ani sıcaklık değişikliklerine rağmen yüksek kaliteli görüntüleri garanti etmek için JANUS için özel bir mekanik ve termal tasarım geliştirilmiştir. Deformasyonlar bir saç kalınlığının onda birinden daha azıyla sınırlıdır.
JANUS kamera, mekansal olarak ayrı üç birimden oluşur: teleskop içeren optik kafa, filtre çarkı ve kayıtlar için sensörlü odak düzlemi. Ek olarak, kamera kontrolü, veri yönetimi, görüntü verisi sıkıştırma ve güç kaynağı dahil olmak üzere yakınlık ve ana elektronikler vardır. Katadioptrik teleskop – hem kırıcı lenslere hem de yansıtıcı aynalara sahip bir optik – mükemmel optik kaliteye sahiptir ve bir çerçeve ile birleştirilmiştir. Arkasında odak düzleminde 2.000 x 1.504 piksellik bir alan sensörü bulunur.