DOI: https://doi.org/10.5194/angeo-44-461-2026
تاريخ النشر: 2026-06-10
المؤلف: T. Cavalié وآخرون
الموضوع الرئيسي: علوم الفضاء والكواكب
نظرة عامة
بدأ مستكشف أقمار المشتري الجليدية (Juice) رحلته التي تستغرق ثماني سنوات إلى المشتري وأقماره الجليدية في عام 2023، مزودًا بأداة الموجات دون المليمترية (SWI)، وهي حمولة رائدة مصممة للملاحظات عالية الدقة في النظام الشمسي الخارجي. تتميز SWI بمستقبلات مزدوجة النطاق قابلة للتعديل وآليات توجيه مستقلة، تهدف إلى دراسة الغلاف الجوي الأوسط للمشتري والإكسوسفير لأقماره. تتطلب مسار المهمة المعقد استراتيجية تشغيل متطورة لـ SWI، خاصة خلال مرحلة مساعدة الجاذبية القمرية والأرضية (LEGA)، التي تقدم تحديات كبيرة في التخطيط والتنفيذ.
خلال مرحلة الرحلة، نفذ فريق SWI استراتيجية معايرة شاملة، مستفيدًا من فرص متعددة للتحقق، بما في ذلك مرحلة التشغيل القريبة من الأرض وفتحات التحقق من الحمولة المتعددة. أثبتت مرحلة LEGA أنها حاسمة، حيث أسفرت عن 166 ملاحظة ناجحة والتحقق من 27 من أصل 31 وضع ملاحظة مميز، كل منها مصمم لأهداف علمية محددة. تعتبر هذه الجهود أساسية لمساعدات الجاذبية الأرضية القادمة (EGA #2 وEGA #3)، المقررة في سبتمبر 2026 ويناير 2029، على التوالي. ستركز العمليات المستقبلية على تحسين آليات التوجيه واستراتيجيات التشغيل للمرور التالي عبر يوروبا، غانيميد، وكاليستو، باستخدام نهج ملاحظات مشابه لذلك المستخدم خلال LEGA.
مقدمة
مهمة مستكشف أقمار المشتري الجليدية (Juice)، جزء من برنامج الرؤية الكونية لوكالة الفضاء الأوروبية 2015-2025، تم إطلاقها في 14 أبريل 2023، من كورو، غيانا الفرنسية. هذه المهمة حاليًا في مرحلة الرحلة، التي تمتد لثماني سنوات وتركز بشكل أساسي على التشغيل، ومراقبة الأداء أثناء الطيران، ومعايرة أدواتها العلمية. بعد الإطلاق، تم إجراء مرحلة التشغيل القريبة من الأرض (NECP) خلال الأشهر الثلاثة الأولى لضمان وظيفة الحمولة.
تم جدولة فتحات التحقق من الحمولة (PCWs) بانتظام تقريبًا كل فصل دراسي، مما يسمح لفرق الأدوات بتقييم صحة أدواتهم خلال فترة أسبوع. بالإضافة إلى ذلك، تتضمن المهمة مرور الأرض، الذي لا يسهل فقط مساعدات الجاذبية ولكن يوفر أيضًا مزيدًا من الفرص لفحص الأدوات وتقييم الأداء.
مناقشة
تحدد قسم المناقشة في الورقة الجدول الزمني التشغيلي والأهداف العلمية لأداة الموجات دون المليمترية (SWI) على متن مركبة Juice الفضائية، والتي من المقرر أن تستكشف النظام المشتري. تشمل المهمة سلسلة من مساعدات الجاذبية، culminating in a Jupiter Orbit Insertion (JOI) in July 2031, followed by extensive Jovian orbits and moon flybys, particularly focusing on Ganymede. تهدف SWI إلى دراسة الغلاف الجوي وخصائص السطح للأقمار الجاليليو، بالإضافة إلى الغلاف الجوي الأوسط للمشتري، باستخدام الطيفية عالية الدقة والراديو متر لتوصيف تركيباتها الكيميائية، وديناميكياتها، وتفاعلاتها مع المغناطيسية المشتري.
تُبرز تعقيد العمليات لـ SWI، خاصةً الحاجة إلى خطة معايرة شاملة بسبب الأهداف والمدارات المتغيرة ديناميكيًا خلال المهمة. تعمل الأداة في أوضاع مختلفة، بما في ذلك أوضاع المعايرة والملاحظة العلمية، وهي نصوص محملة مسبقًا تسهل العمليات لتعظيم الإنتاج العلمي مع الالتزام بقيود التليمترية. تؤكد الورقة على أهمية التوجيه الدقيق واستراتيجيات الدمج لتحقيق قياسات دقيقة لدرجات الحرارة، والرياح، ونسب النظائر، والتي تعتبر حاسمة لفهم أصل النظام المشتري وتطوره. بشكل عام، تم تصميم SWI لتوفير رؤى غير مسبوقة في الغلاف الجوي والأسطح للمشتري وأقماره، مما يعزز فهمنا لعلوم الكواكب.
DOI: https://doi.org/10.5194/angeo-44-461-2026
Publication Date: 2026-06-10
Author(s): T. Cavalié et al.
Primary Topic: Astro and Planetary Science
Overview
The Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) commenced its eight-year journey to Jupiter and its icy moons in 2023, equipped with the Submillimetre Wave Instrument (SWI), a pioneering payload designed for high-resolution observations in the outer solar system. The SWI features advanced dual-band tunable receivers and independent pointing mechanisms, aimed at investigating Jupiter’s middle atmosphere and the exospheres of its moons. The mission’s complex trajectory necessitates a sophisticated operational strategy for SWI, particularly during the Lunar and Earth Gravity Assist (LEGA) phase, which presents significant challenges in planning and execution.
During the Cruise Phase, the SWI team has implemented a comprehensive calibration strategy, utilizing various opportunities for validation, including the Near-Earth Commissioning Phase and multiple Payload Checkout Windows. The LEGA phase has proven crucial, yielding 166 successful observations and validating 27 out of 31 distinct observation modes, each tailored for specific scientific objectives. These efforts are foundational for upcoming Earth Gravity Assists (EGA #2 and EGA #3), scheduled for September 2026 and January 2029, respectively. Future operations will focus on refining the pointing mechanisms and operational strategies for subsequent flybys of Europa, Ganymede, and Callisto, employing a similar observational approach as that used during the LEGA.
Introduction
The Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) mission, part of the European Space Agency’s Cosmic Vision 2015-2025 program, was launched on April 14, 2023, from Kourou, French Guiana. This mission is currently in its Cruise Phase, which spans eight years and is primarily focused on commissioning, monitoring in-flight performance, and calibrating its scientific instruments. Following the launch, the Near-Earth Commissioning Phase (NECP) was conducted within the first three months to ensure the functionality of the payload.
Regular Payload Checkout Windows (PCWs) are scheduled approximately every semester, allowing instrument teams to assess the health of their instruments over a one-week period. Additionally, the mission incorporates Earth swingbys, which not only facilitate gravitational assists but also provide further opportunities for instrument checks and performance evaluations.
Discussion
The discussion section of the paper outlines the operational timeline and scientific objectives of the Submillimetre Wave Instrument (SWI) aboard the Juice spacecraft, which is set to explore the Jovian system. The mission includes a series of gravity assists, culminating in a Jupiter Orbit Insertion (JOI) in July 2031, followed by extensive Jovian orbits and moon flybys, particularly focusing on Ganymede. SWI aims to investigate the atmospheres and surface properties of the Galilean moons, as well as Jupiter’s middle atmosphere, employing high-resolution spectroscopy and radiometry to characterize their chemical compositions, dynamics, and interactions with the Jovian magnetosphere.
The SWI’s operational complexity is highlighted, particularly its need for a comprehensive calibration plan due to the dynamically changing targets and orbits during the mission. The instrument operates in various modes, including calibration and science observation modes, which are pre-loaded scripts that streamline operations to maximize scientific output while adhering to telemetry constraints. The paper emphasizes the importance of precise pointing and integration strategies to achieve accurate measurements of temperature, winds, and isotopic ratios, which are crucial for understanding the Jovian system’s origin and evolution. Overall, the SWI is designed to provide unprecedented insights into the atmospheres and surfaces of Jupiter and its moons, enhancing our understanding of planetary science.