Warum fliegt die Raumsonde Juno auf dem Weg zum Jupiter an der Erde vorbei?

Nein, der Atlas 551 ist nicht stark genug, um Juno zum Jupiter zu schicken. Aus diesem Artikel auf der NASA-Website:

Die Juno-Raumsonde wurde am 5. August 2011 vom Kennedy Space Center in Florida gestartet. Die Juno-Trägerrakete war in der Lage, der Raumsonde nur genug Energie zu geben, um den Asteroidengürtel zu erreichen, an welchem ​​Punkt die Schwerkraft der Sonne sie zurück zum inneren Sonnensystem zog. Missionsplaner entwarfen die Schaukel an der Erde als Gravitationshilfe, um die Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs relativ zur Sonne zu erhöhen, damit es Jupiter erreichen konnte. (Die Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs relativ zur Erde vor und nach dem Vorbeiflug bleibt unverändert.)

Der Vorbeiflug an der Erde war eine notwendige Gravitationsschleuder, um Juno den letzten Stoß zu Jupiter zu geben.

Einzelheiten ( Quelle )

Start: Juno startete an Bord einer Atlas 551-Rakete der United Launch Alliance , der stärksten bisher geflogenen Atlas V. Atlas V lieferte eine Startenergie (C3) von 31,1 km²/s² und ließ seine Nutzlast in einer heliozentrischen Umlaufbahn über einen Zeitraum von etwa 2 Jahren zurück.

Deep-Space-Manöver (DSMs): Wenn Juno sich dem Aphel nähert, führt sie zwei große Deep-Space-Manöver durch. Diese Ereignisse sind kritische Missionsereignisse der 2+ dV-EGA-Missionsflugbahn, da sie auf Junos Weg zurück zur Erde abzielen. Theoretisch könnten die DSMs mit einer einzigen Verbrennung durchgeführt werden, was tatsächlich ein besseres Nettoergebnis in Bezug auf das erforderliche Delta-V liefern würde, aber die Verbrennung wurde halbiert, da das Leros 1b-Haupttriebwerk des Raumfahrzeugs nicht für 60 Minuten qualifiziert war Verbrennungen vor dem Start von Juno.

Earth Flyby: Für den Flyby werden mehr Instrumente eingeschaltet, um wissenschaftliche Daten aus der Umgebung der Erde zu erfassen, sowohl für Kalibrierungen als auch zur Unterstützung anderer Studien. Ein zusätzlicher Vorteil des Vorbeiflugs besteht darin, dass Missionsleiter die Möglichkeit haben, die Bedienung der Instrumente und des Raumfahrzeugs im Allgemeinen in Vorbereitung auf die wissenschaftliche Mission zu üben. Der Vorbeiflug an der Erde findet am 9. Oktober 2013 statt, wobei das genaue Timing von den letzten Flugbahnmanövern abhängt. Juno wird bis auf 559 Kilometer herankommen. Perigäum tritt 200 Kilometer vor der Südostküste Südafrikas auf.

Der Vorbeiflug mit Schwerkraftunterstützung versorgt Juno mit einem Delta-V (Geschwindigkeitsänderung) von 7,3 Kilometern pro Sekunde (26.280 km/h, 16.330 mph). Mit seiner zusätzlichen Geschwindigkeit wird Junos Umlaufbahn um die Sonne so verändert, dass das Aphel des Fahrzeugs aus der Umlaufbahn des Jupiters herausgeführt wird und seine Umlaufbahn zum richtigen Zeitpunkt kreuzt, um den Planeten abzufangen. Der schwerkraftunterstützte Vorbeiflug wird das einzige Mal auf Junos Mission sein, dass sich das Fahrzeug in einer vollständigen Sonnenfinsternis befindet, wenn es durch den Schatten der Erde fährt. Die Sonnenfinsterniszeit beträgt etwa 20 Minuten und Juno lädt seine Batterien vor dem Ereignis auf 100 % auf, sodass keine Bedenken hinsichtlich der Stromversorgung bestehen.

Ich glaube, das Folgende kann hilfreich sein.

Die Voyager- Sonden wogen etwa 825 kg und der Titan IIIE- Booster konnte 15.400 kg in eine erdnahe Umlaufbahn (LEO) bringen.

Im Gegensatz dazu wiegt die Juno-Sonde 3.625 kg, und der Atlas 551 -Booster, mit dem sie gestartet wurde, kann nur 18.814 kg in eine niedrige Erdumlaufbahn bringen, was ein wesentlich geringeres Verhältnis von Boost zu Nutzlastmasse darstellt.

Ich bin mir sicher, dass dies zu stark vereinfacht ist, aber es scheint, dass das Verhältnis von Boost zu Gewicht ein anständiger Indikator dafür ist, wie weit der Booster über LEO hinaus kann. Je höher das Verhältnis, desto mehr hat der Booster übrig, wenn er LEO erreicht und sich auf den Weg zum Jupiter macht.

Juno wog etwa viermal so viel wie die Voyager, aber ihr Booster war nur etwa ein Drittel stärker. Irgendwo dazwischen läge die Schwelle für einen schnelleren Transit zum Jupiter.