JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) auf Ariane 5 ECA

Noch eine Nachlese zu aufgetretenen Problemen beim Near Earth Commissioning:

PEP-Lo: an den sphärischen Analysatorschalen mit Abstand 2 mm liegen bis zu 4kV Hochspannung an (die Elektronik würde sogar bis zu 6 kV erlauben). Bei den jetzt noch im Inneren des Instruments herrschenden Restgasdrücken kam es allerdings bereits bei Spannungen unterhalb von 4 kV zu Überschlägen; man muss also noch warten, bis im Laufe der Cruise Phase das Ausgasen den Restdruck weiter abfallen lässt, so dass man dann den ganzen Bereich der Hochspannung testen und nutzen kann. Der Effekt ist von früheren Instrumenten bekannt - hoffentlich wurden alle entsprechenden Massnahmen implementiert (Entlüftung von Sacklochbohrungen bzw Schraubengewinden; Ausgaspfade mit entsprechenden Querschnitten usw)

SWI: es wurde die Erde im Bereich der Wasserdampf-Linien als Kalibrationsobjekt benutzt. Dabei fiel auf, dass beim Pointing eine bisher unerklärte Abweichung von etwa 4 arcmin auftrat (was im Bereich der Größe der Antennenkeule liegt: 4 bzw 8 arcmin). Ein Problem dabei ist, dass im Laufe der Entwicklungsarbeiten des Instruments die Absolutencoder der Pointing-Mechanismen (auf Basis von Riesenmagnetwiderstandselementen/GMR) weggelassen wurden und man sich jetzt nur auf mechanische Referenzschalter und Zählen der ausgeführten Schritte der Schrittmotorantriebe verlassen muss - was sich jetzt bereits nachteilig auswirkt.

Vielen Dank, failsafe, für diese krassen Internas! Ich hoffe, sie kriegen das hin!

Hier ein ausführlicherer Artikel der MPS zu den ersten Messungen von JUICE in der Commissioning-Phase.
Mit dem SWI konnte der Wasserdampf in der Erdatmosphäre identifiziert werden und der PEP hat Teilchen des Sonnenwindes "geschmeckt":
https://www.mps.mpg.de/ein-geschmack-von-sonnenwind-und-ein-blick-auf-die-erde

zu #377:
In dieser Mitteilung des MPS zu PEP-Lo JEI wird auch auf die Problematik des Hochspannungsbetriebs eingegangen:
"So könnten etwa Gasrückstände vom Bau der Sonde, die im All nach und nach ausgasen, im JEI-Sensor zu Spannungsüberschlägen führen und das Instrument beschädigen. Das Team erhöhte deshalb die Spannungen, mit denen der Sensor betrieben wird, erst schrittweise und fuhr das Instrument auch zunächst sehr langsam und vorsichtig wieder herunter. Mit Erfolg: Mittlerweile ist die Inbetriebnahme von PEP-JEI abgeschlossen; der Sensor konnte sein Können bei niedrigen und mittleren Spannungen unter Beweis stellen. Aus Sicherheitsgründen wird PEP-JEI erst im Januar 2024 mit den höchsten Spannungen betrieben." Markus Fränz/MPS

MPS: Ein Geschmack von Sonnenwind und ein Blick auf die Erde

Die MPS-Instrumente an Bord der Jupiter-Raumsonde JUICE haben die Inbetriebnahme im All erfolgreich abgeschlossen – und erste Messdaten geliefert. Eine Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung.


Spektrallinien von Wasserdampf in den Frequenzbändern der beiden Submillimeterwellen- Empfänger (600 und 1200 GHz) von SWI. Aus den Spektrallinien lassen sich Informationen über den Temperaturverlauf und die Höhenverteilung des Wasserdampfs ableiten. (Bild: ESA/JUICE/SWI)

Weiter in der Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung  =>  Link zum Portalartikel

Viele Grüße, James

Gute Darstellung der verschiedenen Möglichkeiten für einen Jupiter-Transfer auf dem Blog von Michael Khan (Go For Launch), am Beispiel von JUICE, Juno, Europa Clipper etc:

https://scilogs.spektrum.de/go-for-launch/jupitertransfer/

Am 17.11. hat JUICE eines seiner größten und wichtigsten Manöver durchgeführt. Mit dem Haupttriebwerk wurde die Flugbahn um die Sonne angepasst, damit die Bahn für den doppelten Gravity Assist an Erde und Mond im Sommer 2024 stimmt.
Das Manöver dauerte 43min und verbrauchte 363kg Treibstoff - das sind fast 10% des Gesamttreibstoffs von JUICE. Die Geschwindigkeit wurde dabei um 200m/s geändert.
Dieses Manöver hat 95% der notwendigen Anpassung erledigt. Nach Auswertung der aktuellen Daten und Bahnparameter soll in ein paar Wochen der zweite Teil der Orbitanpassung mit einer passenden, kürzeren Triebwerkszündung stattfinden. Im Mai 2024 findet dann noch ein finales Feintuning statt.

https://www.esa.int/Enabling_Support/Operations/Juice_burns_hard_towards_first-ever_Earth-Moon_flyby

Gleich um 18:00 Uhr kommt auf dem YouTube-Kanal der ESA die Premiere des Films "The making of Juice: the film".

Für diejenigen, die sich noch an die "Zitterpartie" beim Commissioning/Entfaltung der RIME-Antenne erinnern: eine ausführliche Beschreibung der Probleme, die Suche nach den Ursachen (root cause), lessons learned etc findet sich im Tagungsband des "European Space Mechanism and Tribology Symposion" in Warschau, 2023:
"THE SUCCESSFUL RECOVERY OF THE JUICE RIME ANTENNA DEPLOYMENT". R. Le Letty et al.
https://esmats.eu/esmatspapers/pastpapers/pdfs/2023/leletty.pdf

Gestern endete das Payload Checkout Window (PCW) #1, die erste komplette Überprüfung der wissenschaftlichen Intrumente auf JUICE während der Cruise Phase. Vielleicht ringt ESA sich ja zu einer Mitteilung durch, ob es dabei Probleme gab oder ob alles glatt ging..
(auf dem Cosmos-Server findet sich zu JUICE nur "First payload checkout in January 2024")

Offizielle Verlautbarungen zum Payload Checkout #1 gibt es (noch) nicht - inoffiziell dringt nach aussen, dass es ein paar operationelle "Kinken" gab (ein Instrument konnte seinen Deckel nicht öffnen, da die Abfrage, ob die Temperaturen dafür im zulässigen Bereich lagen, irrtümlich den oberen Grenzwert statt des unteren hernahm; liess sich per Patch schnell korrigieren).
SWI hat nach wie vor Probleme mit seinem Pointing (s. #375): die Erde als Referenzziel wurde mit der schmalen Antennenkeule (1200 GHz) nicht erfasst, der Pointingfehler ist also grösser als 3 Bogenminuten. Der Antrieb des Pointing-Mechanismus (Cross-Track) arbeitet aber wohl korrekt: keine Schrittverluste feststellbar, auch bei der niedrigsten Stromeinstellung für den Schrittmotor. Interessant ist noch, dass die Rauschtemperatur des 600 GHz-Receivers jetzt um 100 K niedriger liegt als noch beim Near Earth Commissioning im Sommer, während die Rauschtemperatur des 1200 GHz-Receivers sich nicht verbessert hat.
 - Die regelmässigen Payload Checkouts helfen offensichtlich dabei, das Verhalten der eigenen Hardware besser kennenzulernen und zu verstehen.

Der weitere "Fahrplan" von JUICE auf dem Weg ins Jupitersystem:
   -        Mai 2024 : letztes Kurskorrekturmanöver als Vorbereitung für LEGA
   -  20 Aug 2024 : Lunar Earth Gravity Assist (LEGA)
   -  31 Aug 2025 : Venus Fly-by/Gravity Assist
   -  28 Sep 2026 : Earth Gravity Assist #2
   -  17 Jan 2029  : Earth Gravity Assist #3
   -  18 Jul  2031  : Ankunft im Jupiter-System
          anschliessend : 35 Fly-bys an den Monden im Jupitersystem + Orbit um Ganymed

Auch beim kürzlichen JUICE Payload Checkout #1 konnte die Hochspannung im Teilchenspektrometer PEP nicht bis an die Obergrenze getestet werden - der Restgasdruck im Instrument war immer noch zu hoch (siehe #375/#378). Erst im Sommer 2024, ein gutes Jahr nach dem Start, wird man sich trauen, den vollen Bereich zu testen.
Ein guter Bericht (leider nur auf schwedisch) zu dieser Problematik in : Fysikaktuellt
https://www.fysikersamfundet.se/wp-content/uploads/FA-1-2024_webb.pdf#page=6

Am Engineering Model von JUICE ist jetzt im April die autonome Navigation bei einem simulierten Vorbeiflug am Jupitermond Callisto duchexerziert worden. Dabei wurden am ESOC (European Space Operation Centre) in Darmstadt den Navigationskameras realistische Aufnahmen des Anflugs "vorgegaukelt" und die Reaktionen des Navigationssystems beobachtet. Aufgrund der Signallaufzeiten wird es bei diesen Vorbeiflügen nicht möglich sein, das Pointing und Tracking von JUICE in Echtzeit von der Erde zu kommandieren; JUICE muss dies vor Ort autonom ausführen. Der Test wurde bereits im ersten Anlauf erfolgreich absolviert:

https://www.esa.int/Enabling_Support/Operations/Juice_aces_Callisto_flyby_test

Am Engineering Model von JUICE ..

Ist bekannt, wo das JUICE-EM steht? Hat es in Darmstadt den Platz vom Rosetta-Iron-Bird eingenommen?

Viele Grüße   tw

Das JUICE EM steht bei ESOC in einem Raum unmittelbar neben dem MissionControl-Raum für JUICE - ob das der gleiche Raum ist, den seinerzeit die ROSETTA-Mission nutzte, ist nicht bekannt. ESOC hat jeweils dedizierte MissionControl-Räume für die aktuell aktiven Missionen (derzeit zB BepiColombo, Solar Orbiter, usw)

Der  JUICE Mission Control-Raum im ESOC:


  Bild:  ESA/ESOC

Das Bild zeigt nicht den Juice Control Room sondern den Main Control Room der ESOC. Dort wird der LEOP sowie anderen kritische Ereignisse einer Mission durchgeführt bevor sie in den dedizierten sehr viel kleineren Kontrollraum wechselt und im Main Control Room Platz für die nächste Mission macht.

Von den Bildern der Anlieferung sieht es für mich sehr stark danach aus, dass das Juice EM da steht, wo früher das Rosetta EM stand (das jetzt einen Ausstellungs-Pavillon bekommen hat).

Die Vorbereitungen für den Mond-Erde-Flyby am 19. und 20. August laufen auf Hochtouren: letzte Kurskorrekturen für dieses hochpräzise Manöver sowie die Aktivierung aller wissenschaftlichen Instrumente für diese Möglichkeit zu realistischen Tests im Flug, bei gleichzeitiger hoher Datenübertragungsrate aufgrund der räumlichen Nähe, werden vorgenommen. Da sich herausgestellt hat, dass das Radarinstrument RIME von anderen Quellen an Bord elektronisch gestört wird, soll diese Gelegenheit auch genutzt werden, um die Wechselwirkung mit anderen aktiven Payloadelementen zu untersuchen

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Juice/Juice_s_lunar-Earth_flyby_all_you_need_to_know

Auch im Portal:

"Juice fliegt an Mond und Erde vorbei: alle wichtigen Informationen

Die ESA-Mission Juice (Jupiter Icy Moons Explorer) wird vom 19.-20. August zur Erde zurückkehren, wobei das Flugkontrollteam das Raumfahrzeug zunächst am Mond und dann an der Erde selbst vorbeiführen wird. Dieses Manöver wird Juice über eine Abkürzung an der Venus vorbei zum Jupiter bringen. Eine Information der European Space Agency (ESA)."



(Grafik: ESA)

Weiter in der Presseinformation der ESA:
https://www.raumfahrer.net/juice-fliegt-an-mond-und-erde-vorbei-alle-wichtigen-informationen/

Viele Grüße
Rücksturz

Die Kurskorrektur am 22. Juli 2024, mit der die Flugbahn für den kommenden Flyby an Mond und Erde am 19./20. August präsiziert werden sollte, war so perfekt, dass keine Korrektur am 5. August notwendig ist. Ob die weiteren Slots für mögliche Korrekturen sieben und drei Tage vor dem 19.8. benötigt werden, wird noch angeschaut:
https://twitter.com/esaoperations/status/1819335498671780302

Zur Vorbereitung auf die Schwerkraftmanöver an Mond und Erde habe ich gerade mal das X-Band Signal von JUICE auf 8436.04 MHz gecheckt während eine Kommunikation mit Estrack New Norcia läuft. Das Signal ist überraschend kräftig aus jetzt noch 5 Millionen km Entfernung. Wenn Antenne und Sendeleistung in der Mondentfernung die selben sein werden, dann wird das richtig laut. Ich vermute aber, dass man von der Hochgewinnantenne auf mittleren Gewinn umschalten wird.
Wenn ich Glück habe, werde ich sehen wie die Sonde nach dem Mond-Flyby wieder hinter dem Mond hervorkommt.

Das X-Band Signal von JUICE ist jetzt aus nur noch 1.2 Millionen km enorm stark. So wie es aussieht werde ich sogar den gesamten lunaren Flyby am 19. August (Montag) verfolgen können, inklusive der Bedeckung durch den Mond von 22:38 - 23:09 MESZ, vor der grössten Annäherung (700 km) um 23:16. Ich nehme an, dass die Estrack Bodenstationen New Norcia in Australien und Cebreros bei Madrid das Manöver betreuen werden.

Wenn alles klappt werde ich das Signal in Echtzeit auf Youtube streamen.

JUICE ist jetzt noch 920.000 km entfernt. Seit gestern ist das X-Band Signal um etwa 20 dB schwächer geworden, das ist etwa ein Hunderstel der vorher empfangenen Leistung. Trotzdem ist das Signal noch sehr deutlich in meiner kleinen Empfangsanlage. Vermutlich hat man von der Hochgewinnantenne (Parabolantenne) auf eine Antenne mit mittlerem Gewinn, wahrscheinlich ein Horn, umgeschaltet.
Wenn es bei dieser Antenne bleibt wird es bis zum lunaren Flyby noch um etwa einen Faktor 10 zunehmen. Auch wenn man auf einen Rundstrahler mit Null Gewinn umschaltet wird das Signal noch auswertbar sein.

Live Stream für den lunaren Flyby von JUICE:

Livestream der ESA vom Vorbeiflug der Raumsonde "JUICE" am Mond

&pp