JUICE

Überblick über die Mission

JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) ist eine Mission zur Erforschung der Jupiter-Umgebung mit Schwerpunkt auf den Monden Ganymed, Callisto und Europa, um die Entwicklung bewohnbarer Welten um den Gasriesen zu untersuchen. JUICE ist eine Mission der Klasse L der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und Teil des ESA-Programms Cosmic Vision 2015-2025. Sie ist am 14.04.2023 erfolgreich ins All gestartet und 2031 im Jupitersystem ankommen. Dann beginnt ein dreieinhalbjähriger Untersuchungszeitraum, in dem die Struktur, Zusammensetzung und Dynamik der Jupiteratmosphäre erforscht werden soll. Es folgen Vorbeiflüge an Europa mit Schwerpunkt auf Geologie und Zusammensetzung. Vor dem Übergang zu abschließenden Ganymed-Beobachtungen werden auch die innere Struktur, die Oberfläche und die Exosphäre von Kallisto genau untersucht. Die letzte Phase der Mission ist Ganymed gewidmet. In dieser letzten Phase haben Magnetfeldbeobachtungen hohe Priorität, da sie wertvolle Informationen über das Innere des Ganymeds liefern können, indem sie die Wechselwirkung des Ganymed-eigenen Magnetfelds mit der jovianischen Magnetosphäre untersuchen.

J-MAG

J-MAG, das JUICE-Magnetometerpaket, wird von einem Konsortium europäischer Universitäten und wissenschaftlicher Institute unter der Leitung von Prof. Michele Dougherty vom Imperial College London und dem Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik der TU Braunschweig und dem Institut für Weltraumforschung in Graz als Hauptakteure entwickelt. J-MAG wird die Wechselwirkung zwischen Ganymeds eigenem Magnetfeld und der Magnetosphäre des Jupiters untersuchen, um die Tiefe und Ausdehnung des Ozeans zu bestimmen und die Quelle von Ganymeds eigenem Feld zu verstehen. J-MAG wird auch wesentlich zum Verständnis der gesamten Plasmaprozesse in der jovianischen Magnetosphäre und auf den anderen Monden des Jupiter beitragen: Europa und Kallisto.

Das J-MAG-Instrumentenpaket besteht aus den folgenden Teileinheiten:

•  JMAGELB - Hauptelektronikbox, die alle elektronischen Platinen des Instruments enthält, einschließlich der Sensor-Frontend-Elektronik, der Energieumwandlungseinheit und des Bordcomputers (der Hauptdatenverarbeitungseinheit). Unter der Verantwortung des Imperial College London.

•  JMAGSCA - ein skalares Magnetometer eines neuen Typs, des so genannten gekoppelten Dark-State-Magnetometers (CDSM), entwickelt vom Institut für Weltraumforschung in Graz und der Technischen Universität Graz.

• JMAGOB - Außenbordsensor und Sensorelektronik, ein Fluxgate-Magnetometer, entwickelt vom Imperial College London.

• JMAGIB - In-Board-Sensor und Sensorelektronik, ein Fluxgate-Magnetometer, entwickelt vom Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik (IGeP) der Technischen Universität Braunschweig (TUBS).

Darüber hinaus wird das gesamte Instrument von der University of Leicester modelliert, um die Auswirkungen der auf dem Jupiter zu erwartenden hohen Strahlungsdosen zu bewerten.

JMAGIB

Der JMAGIB, der Innenmagnetsensor, wird am Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik (IGeP) der TUBS entwickelt, und die Elektronikentwicklung wird an die Magson GmbH untervergeben. JMAGIB ist ein Fluxgate-Magnetometer zur Messung der drei Komponenten des Magnetfeldes. Diese Art von Magnetometer hat am IGeP eine lange Tradition aus früheren Weltraummissionen wie THEMIS (NASA), Venus Express (ESA), ROSETTA (ESA) oder kürzlich MASCOT (DLR/CNES). Das Magnetometer besteht aus einem Sensorkopf und einer Elektronikplatine. Die Elektronik befindet sich in der gemeinsamen J-MAG-Elektronikbox, während der Sensor selbst am Ausleger der Raumsonde montiert ist, der für die J-MAG- und RPWI-Sensoren vorgesehen ist. Der JMAGIB-Sensor enthält zwei Ringkernelemente aus hochpermeablem Material für die Magnetfeldkonzentration. Um die Ringkerne sind Erregerspulen gewickelt, die für die Kernsättigung notwendig sind - Grundlagen des Fluxgate-Prinzips. Der zweite Spulensatz - das dreiachsige Messspulensystem - nimmt das induzierte Signal auf. Um den Sensor im linearen Bereich zu halten und die Notwendigkeit einer Bereichsumschaltung zu vermeiden, liefert das Helmholtz-Spulensystem die Rückkopplung und hält den Sensor in einem Feld nahe Null. Informationen über das umgebende Magnetfeld werden dann aus dem Signal extrahiert, indem sowohl Eingangs- als auch Rückkopplungswerte verwendet werden. Die Sensorstruktur ist mit einer mehrschichtigen Isolierung (MLI) überzogen, die zusammen mit einer internen Heizung für eine thermische Kontrolle des Sensors sorgt.