Наблюдатель за вулканом Ио
| Тип миссии | Наука |
|---|---|
| Оператор | НАСА / Лаборатория прикладной физики / Университет Аризоны |
| Веб-сайт | https://ivo.lpl.arizona.edu/ |
| Продолжительность миссии | 5-летний транзит к Юпитеру47-месячная основная миссия на Юпитере |
| Свойства космического корабля | |
| Производитель | Лаборатория прикладной физики |
| Стартовая масса | <2000 кг |
| Сухая масса | <800 кг |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | Январь 2029 г. (предлагается) [1] |
| Ракета | подлежит уточнению |
| Запуск сайта | Мыс Канаверал |
| Юпитера Орбитальный аппарат | |
| Орбиты | 10 |
| Облет Ио | |
Io Volcano Observer ( IVO ) — это предлагаемая недорогая миссия по исследованию Ио спутника Юпитера , чтобы понять приливное нагревание как фундаментальный планетарный процесс. [1] Основные научные цели — понять (А) как и где внутри Ио генерируется приливное тепло, (Б) как приливное тепло переносится на поверхность и (В) как развивается Ио. Ожидается, что эти результаты будут иметь прямое значение для термической истории Европы и Ганимеда, а также дадут представление о других мирах с приливным нагревом, таких как Титан и Энцелад . Данные IVO могут также улучшить наше понимание магматических океанов и, следовательно, ранней эволюции Земли и Луны .
IVO аналогичен концепции Io Orbiter, предложенной для программы New Frontiers Национального исследовательского совета США 2013–2022 годов в рамках Десятилетнего исследования планетарных наук . [2] Миссия была предложена Университетом НАСА программе открытий Аризоны и Лабораторией прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в 2010, 2015 и 2019 годах. [3] [4] [5] IVO также был предложен для расширения возможностей НАСА Discovery & Scout Mission (DSMCE) в 2007 году и получил право на концептуальное исследование в 2009 году. [6] [7]
В 2020 году IVO был выбран вместе с тремя другими предложениями Discovery для дальнейшего изучения, и ожидается, что один или два будут выбраны для полета. [8] Во всех случаях главным следователем был Альфред МакИвен . Однако от IVO и Trident отказались на этапе выбора Discovery 15 и 16 в пользу DAVINCI+ и VERITAS , обеих миссий на Венеру . [9]
Профиль миссии
[ редактировать ]
по траектории МЕГА (Марс-Земля) с использованием гравитационной помощи как на Марсе , так и на Земле в августе 2033 года. Предлагаемый базовый запуск позволит достичь Юпитера [1] После облета Ио на пути к нему Io Volcano Observer выполнит выведение на орбиту Юпитера, чтобы выйти на наклонную орбиту вокруг Юпитера. В течение оставшейся части основной миссии IVO встретится с Ио девять раз за четыре года. Во время каждого из этих столкновений космический корабль будет приближаться к Ио через его северный полярный регион, максимально приближаться к Ио вблизи его экватора на высоте от 200 до 500 километров и покидать Ио через его южный полярный регион. [1] Время и место наибольшего сближения тщательно оптимизированы для получения максимально четких наблюдений индуцированного магнитного поля Ио, амплитуды либрации и гравитационного поля. Извергающиеся вулканы будут наблюдаться при солнечном свете и в темноте, чтобы лучше ограничить состав лавы. Распределение тепла, исходящего от Ио, будет измеряться с полярной точки зрения, которую не видел космический корабль «Галилео» и которую невозможно наблюдать с Земли. IVO также возьмет образцы сложной смеси ионизированных и нейтральных молекул плазмы и газа вокруг Ио. Космический корабль проектируется так, чтобы выдержать основную миссию с достаточным запасом прочности, который позволит выполнять различные типы расширенных миссий.
Текущий статус
[ редактировать ]Io Volcano Observer (IVO) был предложен программе НАСА Discovery в третий раз в июле 2019 года и выбран для дальнейшего изучения в феврале 2020 года. [1] [5] [8] но в июне 2021 года вместо этого были выбраны две миссии на Венеру, DAVINCI+ и VERITAS . [9]
Наука
[ редактировать ]
Современная гиперактивная геология Ио сама по себе представляет большой научный интерес, но IVO стремится понять фундаментальные процессы, последствия которых выходят далеко за рамки этой очень необычной луны. Тема, объединяющая разнообразную науку, которой предстоит заниматься на Ио, - «Следуй за жарой».
Продолжаются споры о том, где на Ио образуется приливное тепло: некоторые наблюдения предполагают, что оно происходит в основном в мелкой мантии , в то время как другие предполагают, что нагрев распространяется широко. Также неясно, какая часть нагрева происходит от деформации твердой породы или от распространения жидкой магмы.
Есть данные, свидетельствующие о том, что под замерзшей корой Ио существует глобальный слой расплава (иногда называемый океаном магмы ), но есть также причины, по которым такой слой расплава не может сохраняться. IVO использует четыре независимых эксперимента, чтобы определить, существует ли океан магмы, и, если он существует, измерить его основные свойства. Считается, что океаны магмы были обычным явлением в самой ранней истории большинства тел внутренней части Солнечной системы, поэтому у IVO может быть возможность исследовать ключевой процесс, который прекратился около 4 миллиардов лет назад повсюду в нашей Солнечной системе. Также возможно, что некоторые уроки, извлеченные из океанов магмы, могут быть применимы и к океанам воды внутри нагретых приливами ледяных лун внешней солнечной системы.
Например, то, как Ио теряет свое внутреннее тепло, сильно отличается от того, как в настоящее время теряют тепло Земля и другие каменистые планеты. Похоже, что Ио теряет почти все свое тепло через процесс « тепловой трубы » в результате извержений вулканов, которые покрывают около 1% поверхности тела. На Земле тектоника плит смешивает большие плиты холодной океанической коры с теплой мантией. На Луне и Марсе большая часть нынешних потерь тепла происходит за счет проводимости через земную кору. Исследуя, как холодные 99% коры Ио участвуют в тектонике тепловых трубок , IVO может получить представление о том, как действовали ранние Земля, Луна и Марс.
Следите за жарой за пределами Ио и позвольте науке IVO рассмотреть влияние приливов на орбиту Ио и вулканическое загрязнение, которое оно распространяет по системе Юпитера. Приливная эволюция Ио, Европы и Ганимеда связана друг с другом посредством резонанса Лапласа , поэтому систему можно хорошо понять только в том случае, если объединить измерения всех трех лун. IVO, Europa Clipper и JUICE поступили бы именно так. Тонны вулканических газов, выбрасываемых с Ио каждую секунду, широко распространяются мощным магнитным полем Юпитера. IVO просмотрит этот материал, предоставив новое представление о том, как этот материал удаляется и куда он уходит. Это первый шаг к пониманию того, как химия Ио изменилась по сравнению с ее первоначальным состоянием, и может дать полезные подсказки о том, как со временем развивались атмосферы на других телах.
В целом, IVO намерен использовать Ио в качестве естественной лаборатории размером с планету, чтобы лучше понять процессы, которые важны во всей Солнечной системе и даже влияют на экзопланеты .
Научные цели
[ редактировать ]Научными целями предлагаемой миссии являются: [1]
- Определить степень и распределение расплава в мантии Ио.
- Определить структуру литосферы Ио
- Определить, где и как Ио теряет тепло
- Измерьте эволюцию орбиты Ио
- Определите текущую скорость нестабильных потерь по Io
Научная полезная нагрузка
[ редактировать ]Высокоэффективная научная полезная нагрузка IVO основана на инструментах, разработанных для других миссий. [1]
- Узкоугольная камера (NAC): CMOS-детектор 10 мкрад/пиксель, цветное изображение в 12 полосах пропускания в диапазоне 350–1050 нм, панхроматическое кадрирование изображений для фильмов и геодезии. Заимствовано из камеры EIS NAC компании Europa Clipper.
- Thermal Mapper (TMAP): 125 мкрад/пиксель, девять полос пропускания для теплового картирования и силикатных составов. Получено на основе BepiColumbo . прибора MERTIS компании
- Двойные феррозондовые магнитометры (DMAG): два прибора с чувствительностью 0,01 нТл. Относится к магнитометрам на InSight.
- Планетарный прибор для магнитного зондирования (PIMS): два конических поля зрения по 90 градусов. компании Europa Clipper Получено на основе инструмента PIMS .
- Ионный и нейтральный масс-спектрометр (INMS): массовый диапазон 1–1000 а.е.м./кв. Получено на основе инструмента JUICE NIM.
- созданная студентами широкоугольная камера (WAC), основанная на камере EIS WAC компании Europa Clipper. В рамках исследования Фазы А также рассматривается
См. также
[ редактировать ]- Облет Ио с повторными встречами ( FIRE ), концепция миссии на Ио.
- Атмосфера Ио
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г МакИвен, AS (2021). Наблюдатель за вулканом Ио (IVO) (PDF) . Конференция по науке о Луне и планетах . Аннотация №1352 . Проверено 9 февраля 2021 г.
- ^ «Видение и путешествия планетарной науки на десятилетие 2013-2022 гг.» . Совет по космическим исследованиям, Национальный исследовательский совет. 2011.
- ^ МакИвен, А.; и др. (2010). Научное обоснование миссии наблюдателей за вулканом Ио (IVO) (PDF) . ЛПСК XLI . Аннотация №1433.
- ^ МакИвен, А.; и др. (2015). Наблюдатель вулкана Ио (IVO) для Discovery 2015 (PDF) . ЛПСК XLVI . Аннотация №1627.
- ^ Jump up to: а б «Следуй за жарой: наблюдатель за вулканом Ио». А.С. МакИвен, Э. Черепаха, Л. Кестей, К. Хурана, Дж. Уэстлейк и др. Рефераты EPSC Vol. 13, EPSC-DPS2019-996-1, 2019 г. Совместное заседание EPSC-DPS 2019 г.
- ^ Грин, Джеймс (12 марта 2008 г.). «Обновление планетарной науки и планы изучения Луны» (PDF) . Центр космических полетов Годдарда . НАСА . Архивировано из оригинала (PDF) 31 января 2017 г. Проверено 8 февраля 2010 г.
- ^ Джеймс Л., Грин (23 июня 2008 г.). «Новости Отдела планетарных наук» (PDF) . НАСА. Архивировано из оригинала (PDF) 21 сентября 2008 г. Проверено 10 ноября 2009 г.
- ^ Jump up to: а б «НАСА выбирает четыре возможных миссии для изучения тайн Солнечной системы» . НАСА . 13 февраля 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Поттер, Шон (2 июня 2021 г.). «НАСА выбирает 2 миссии для изучения «затерянного обитаемого» мира Венеры» (пресс-релиз). НАСА . Проверено 2 июня 2021 г.
