Juno - Mission beim Jupiter

Die Entwicklung der Umlaufbahn von Juno (siehe #276 von Gertrud) stellt jetzt sicher, dass die Sonde im Versagensfall nicht mehr auf Europa abstürzen und diesen Mond kontaminieren könnte. Juno wird also ohne gezielte "Entsorgung" am Ende der Mission weiterbetrieben.

https://wandering.shop/@LeighFletcher@astrodon.social/109518260751994967

"There'll be no active disposal of Juno now. Worries that a disabled probe could crash into the potentially inhabited world of Europa are over. Juno's orbit now makes this impossible. Juno will therefore operate until its last breath."

Jetzt beginnt ja die Phase der Vorbeiflüge an Io, mit abnehmendem Abstand. Hier eine erste Aufnahme vom Umlauf #47 von Mitte Dezember; Flyby-Abstand 64000 km :


Bild: NASA/SwRI

Die JunoCam bereitet mehr und mehr Probleme, die meisten Bilder vom letzten Jupitervorbeiflug sind unbrauchbar, es gab wohl einen unerwarteten Temperaturanstieg. Hoffentlich bekommt man das Problem in den Griff, im nächsten Jahr stehen doch noch die zwei nahen Io-Vorbeiflüge an...   
https://www.heise.de/news/NASA-Sonde-Juno-Nach-Anomalie-Hunderte-Fotos-des-Jupiters-verloren-7474661.html
https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-juno-team-assessing-camera-after-48th-flyby-of-jupiter

Schon komisch, daß sie den Grund für den Temperaturanstieg nicht wissen. Oder jedenfalls nicht schreiben, was die Gründe dafür sein könnten.
Der Jupiter stahlt durch seine fortwährende Kontraktion mehr Wärme ab, als er durch die Sonne empfängt, aber das bischen dürfte kaum die Anomalie erklären. Ansonsten könnte es vielleicht durch das starke Magnetfeld passieren, das vielleicht auf Teile der Sonde ähnlich wie ein Induktionsherd wirkt?
Die JunoCam gilt zwar nicht als wissenschaftliche Nutzlast, trotzdem wollen wir hoffen, daß es im März beim Io-Vorbeiflug ein paar schöne Fotos geben wird.

Es scheint sich zu bestätigen, dass bei JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper) der bewegliche Spiegel, der die Eigenrotation der Sonde kompensieren soll, klemmt bzw nicht mehr richtig funktioniert, und zwar seit dem Perijove (PJ) 44. Seither sind die Aufnahmen während der engen Vorbeiflüge "verschmiert", ebenso die Aufnahmen während der Vorbeiflüge an Europa und Io.
Diskussion hierzu auf UMSF: "JIRAM mirror issues"
http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?showtopic=8778&pid=261644&st=0&#entry261644

Bei der Kamera auf Juno scheinen sich jetzt die Strahlenschädigungen des CCD-Detektors so aufzusummieren, dass die Bildqualität ernsthaft beeinträchtigt ist (dynamic range;Rauschen usw). Besonders betroffen ist der blaue Kanal (wegen der geringeren Quanteneffizienz in diesem Bereich) - Junocam "sieht" wohl effektiv nur noch 2 Farben.
Vermutete Ursache ist die harsche Umgebung beim Anflug durch den Io Plasma Torus.
Schade, dass dieses Problem gerade jetzt auftritt, wo die nahen Vorbeiflüge an Io kurz bevorstehen.
Detaillierte Diskussion der Effekte und möglicher Abhilfe auf UMSF unter

http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?showtopic=8787&st=0

Noch vier Tage bis zum ersten nahen Vorbeiflug von Juno an Io am 30.Dezember - hoffentlich funktionieren die Instumente ...
Aktuelle Updates hier :
https://www.jpl.nasa.gov/edu/events/2023/12/30/juno-flies-up-close-to-jupiters-moon-io/

Der Vorbeiflug von Juno an Io sollte heute morgen stattgefunden haben: "The first Junocam image should be taken at 2023-364T08:37:21 +/- 15s and the first four images are at 60s spacing."  Die Zeitangabe ist wohl UTC; entspricht also 9:37 MEZ. Bisher noch keine Bestätigung auf den Juno-Seiten.
Drei Imaging-Instrumente sollten genutzt werden: JunoCam (mit der bekannten Strahlenschädigungs-Problematik), JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper) mit der bekannten Problematik mit dem klemmenden Tracking-Spiegel, und SRU (Stellar Reference Unit), die monochrome Starmapper-Kamera, die allerdings auf punktförmige Lichtquellen hin optimiert ist (Sterne werden leicht defokussiert aufgenommen, um jeweils Licht auf mehreren Pixeln zu haben und so das "centre of brightness" (Helligkeitsschwerpunkt) mit Subpixelgenauigkeit bestimmen zu können).
Zeitgleich mit dem Vorbeiflug sollte Io heute auch mit HST und JWST beobachtet werden, um Vergleiche ziehen zu können.
 Auf die Ergebnis-Bilder werden wir wohl noch einige Tage warten müssen..

https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-juno-to-get-close-look-at-jupiters-volcanic-moon-io-on-dec-30

Die ersten Bilder vom gestrigen Io-Flyby (PJ57) sind da, zB hier :
https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing?source=junocam&phases   oder hier:
http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?s=&showtopic=8785&view=findpost&p=262446

Die JunoCam-Aufnahmen sehen ganz gut aus (keine Streifen aufgrund der Strahlenschäden); auch auf der Nachtseite von Io sind Features zu erkennen, im reflektierten Licht von Jupiter.

Nachtrag: hier ein Io-Vollbild vom PJ57 :


  Bild: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

Das sind jetzt die detailreichsten Farbaufnahmen der Oberfläche von Io seit dem nahen Vorbeiflug von Voyager 1 am 5. März 1979 (CA bei 18460 km). (Die Voyager-Kameras hatten noch keine CCD-Bildaufnehmer, sondern Vidicon-Röhrensensoren mit einer Auflösung von 800 x 800 Pixeln; das Auslesen eines Bildes dauerte mindestens 48 Sekunden bei einer Digitalisierungstiefe von 8 bit !)
Der Vergleich der Bilder mit 44 Jahren zeitlichem Abstand erlaubt Rückschlüsse auf die geologischen Prozesse auf Io, die Entwicklung der Vulkanlandschaft, Erosion etc

Ein erstes Bild vom zweiten nahen (1500 km) Io-Vorbeiflug vom 3. Februar ist veröffentlicht: https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing?id=16084


Credit: NASA / SwRI / Juno / Jan Dryák © CC BY

Nasa-Post bei Twitter bzw. X: https://twitter.com/NASASolarSystem/status/1753994708316291321

Juno hat die Sauerstoffproduktion des Jupitermondes Europa neu vermessen:
https://www.nasa.gov/missions/juno/nasas-juno-mission-measures-oxygen-production-at-europa/

Demnach entstehen alle 24h 1000 Tonnen Sauerstoff - oder 26 Pfund pro Sekunde - das würde für 1 Mio. Menschen am Tag ausreichen. Vorherige Schätzungen lagen zwischen wenigen Pfund und 2000 Pfund pro Sekunde.
Der Sauerstoff entsteht durch Spaltung der Wasser(eis)moleküle durch ionisierte Partikel, die aufgrund von Jupiters starkem Magnetfeld um ihn herumwirbeln und Europa permanent treffen. Das Eis wird also stetig wegerodiert...

An der Stelle die kurze Anmerkung:
bitte auf das Maßsystem achten bei der Übersetzung der wesentlichen Inhalte. Der Originalartikel springt leider selber wild zwischen Tonne, Kilogramm und pound hin und her, was es nicht einfacher macht.
Aber ein pound (rund 454g) entspricht nicht dem, was wir hier unter Pfund (500g) verstehen!
Daher schreiben sie selber:

to be around 26 pounds every second (12 kilograms per second)

Meine Anmerkung bitte nicht falsch verstehen, aber wegen sowas sind schon Raumsonden verloren gegangen (siehe Mars Climate Orbiter) 

Das heisst es ist unterm Strich ein Masseverlust? Seit 4 Mrd Jahren 1000 t pro Tag?

Genau, Europa verliert durch diesen Effekt permanent Masse "ans All". Allerdings gehen nicht die Sauerstoffatome verloren, sondern der Wasserstoff. Diese Masse ist entsprechend geringer, nur 1/8 von den 1000t.

Europa hat etwas mehr als 2x soviel Wasser wie die Erde, es sollten also um die 3 Billiarden Tonnen sein.

Würde er 4 Mrd. Jahre lang davon pro Tag 125t verlieren,
wären das bisher ca. 1/7 der Masse bzw. etwas weniger, weil dann ja die ursprüngliche Masser größer war.

(wenn ich mich nicht irgendwo um eine Zehnerpotenz vertan hab)

Würde er pro Tag 1000t verlieren, dann wäre sein ursprüngliches Wasservorkommen doppelt so groß wie heute. Wobei ich nicht weiß wieviel Material von aussen noch regelmässig dazukommt.

Ein Teil des Materials dürfte aber beim nächsten Orbit wieder auf Europa zurückfallen, analog zur Situation bei Saturns E-Ring und Enceladus (Enceladus speist den Ring, sammelt aber auch immer wieder Material von ihm ein). Somit dürfte der tatsächliche Masseverlust kleiner ausfallen.

Zu den Problemen mit dem Haupttriebwerk von JUNO seinerzeit im Oktober 2016 beim Einschwenken auf die Jupiterumlaufbahn gibt es einen Untersuchungsbericht der NASA:
https://llis.nasa.gov/lesson/28105 .
Verkürzt zusammengefasst besagt dieser, dass Ventilundichtigkeiten im Bipropellantsystem zum Durchsickern von Oxidizer und nachfolgenden chemischen Reaktionen an den Ventilen des Helium-Druckbeaufschlagungssystems führten, unter Bildung von Ablagerungen, die die korrekte Funktion der Ventile beeinträchtigten.

Die JUNO-Mission wurde übrigens um bis zu 11 Umläufe (bis PJ 87) verlängert - solange der Treibstoff reicht und die Strahlenschäden nicht schlimmer werden ..

Europa hat etwas mehr als 2x soviel Wasser wie die Erde, es sollten also um die 3 Billiarden Tonnen sein.

Das Volumen des irdischen Wasser beträgt laut Wikipedia 1,4 Milliarden km³. Das ist eine Kugel von knapp 1400 km Durchmesser. Das Wasser von Europa hätte dann nach der Formel für Kugelvolumen einen Durchmesser von 1800 km.

Juno nutzt einen Nebeneffekt in seinen Starmapper-Kameras aus, um eine 3D-Kartierung der Strahlungsumgebung von Jupiter und seinen inneren Monden zu gewinnen: die Starmapper machen 4mal pro Sekunde eine Aufnahme ihres jeweiligen Gesichtsfelds, in dem nicht nur die Fixsterne als optische Punktquellen auftauchen, sondern auch die Ladungsspuren von hochenergetischen Teilchen (Elektronen, Ionen). Insgesamt gibt es sechs solcher Starmapperkameras auf Juno: vier gehören zum Advanced Stellar Compass (beigestellt von Dänemark) und zwei zur Stellar Reference Unit (von Leonardo SpA, Italien). Sie sind extra stark gegen Strahlung gepanzert (etwa sechs mal stärker als der Elektronik-Vault von Juno!), so dass nur hochenergetische Teilchen zum Detektor durchdringen und ihre Ladungsspuren hinterlassen können. Die Auswertung dieser Bildstörungen über die sich laufend verändernde Bahn von Juno liefert so ein dreidimensionales Bild dieser Teilchenflüsse im jupitersystem:


   Bild: NASA/JPL-Caltech/DTU

Quelle: https://www.jpl.nasa.gov/news/danish-instrument-helps-nasas-juno-spacecraft-see-radiation

Starmapperkameras auf Juno ... Sie sind extra stark gegen Strahlung gepanzert (etwa sechs mal stärker als der Elektronik-Vault von Juno!), so dass nur hochenergetische Teilchen zum Detektor durchdringen und ihre Ladungsspuren hinterlassen können.

Aber das ist ein zufälliger Effekt, der sich erst unterwegs herausgestellt hat, oder war das schon beim Entwurf so beabsichtigt?

@Terminus:
Diese Auswertemöglichkeit der Starmapper-Bildstörungen war ursprünglich nicht geplant, sondern wurde erst nach der Ankunft im Jupiterorbit entwickelt.
 Es gibt übrigens auch dedizierte Instrumente für energetische Teilchen an Bord von Juno: JEDI und JADE, die auf solche Messungen spezialisiert sind.
Die zusätzliche Messmöglichkeit mit den Starmapper-Kameras kann ergänzende Daten dazu liefern und eine gewisse Redundanz bieten.