JOI

Jupiter Orbital Insertion ist das Triebwerksmanöver, das ein Raumschiff so weit abbremst, dass Jupiters Gravitation es in eine Umlaufbahn einfängt. Ohne JOI würde eine Sonde auf einer Sonnensystem-Flugbahn an Jupiter vorbeischwingen und in den Weltraum hinausfliegens. Das Manöver muss mit extremer Genauigkeit zeitlich abgestimmt und dosiert werden: zu klein, und die Umlaufbahn wird zu hoch oder zu elliptisch; zu groß, und das Raumschiff riskiert, in die Jupiteratmosphäre zu stürzen oder durch Gezeitenkräfte zerrissen zu werden.

Ein JOI-Manöver findet normalerweise statt, wenn sich das Raumschiff dem Jupiter am nächsten befindet, im Perijovium, wo die Gravitation am stärksten und der Treibstoffverbrauch am effizientesten ist. Das erforderliche Delta-v hängt von der Anfluggeschwindigkeit des Raumschiffs und den angestrebten Bahnparametern ab. Für ein Raumschiff, das mit einer heliozentrischen Geschwindigkeit von etwa 15 bis 20 Kilometern pro Sekunde ankommt, kann ein JOI-Manöver von mehreren hundert Metern pro Sekunde nötig sein, um eine stabile Umlaufbahn zu erreichen. Die Manöuerdauer kann je nach Triebwerksschub und Treibstoffreserven zwischen Minuten und Stunden liegen.

Navigationsungenauigkeit ist die größte Herausforderung. Fehler in der Bahnvorhersage sammeln sich über Monate oder Jahre des Fluges an, und jede Fehlberechnung zwingt das Raumschiff in eine unbeabsichtigte Umlaufbahn oder schlimmer noch, auf Kollisionskurs mit einem Mond oder dem Planeten selbst. Die Flugleitung führt während des Anflugs Bahnkorrekturmanöver durch, aber späte Korrektionen sind teuer in Bezug auf Treibstoff. Das Haupttriebwerk oder der Apogäum-Kick-Motor des Raumschiffs muss zuverlässig funktionieren; Ausfall oder Teilausfall lassen keine zweite Chance bei Jupiter.

Jupiters Strahlenumgebung verkompliziert die Aufgabe. Energiereiche Teilchen aus der Magnetosphäre schädigen die Elektronik und Solarmodule des Raumschiffs während des Anflugs, und die Bahnmechanik nach JOI muss Störungen durch Jupiters vier große Galileische Monde berücksichtigen. Ein Raumschiff in einer stark elliptischen Umlaufbahn um Jupiter kann bei jedem Umlauf erneut Strahlenbelastung ausgesetzt sein.

JOI unterscheidet sich von ähnlichen Bahneinschuss-Manövern bei anderen Planeten, weil Jupiters gewaltige Gravitationskraft und die Entfernung von der Erde größere Genauigkeit erfordern und weniger Möglichkeiten für Korrektionen bieten. Der Begriff wird routinemäßig in der Missionsplanung und den Navigationszeitplänen verwendet, wobei das eigentliche Manöver normalerweise von der Automatik ausgeführt wird, die Befehle nutzt, die von der Erde Stunden oder Tage vor dem Ereignis hochgeladen wurden, da die Kommunikationsverzögerung ein Echtzeit-Pilotieren unmöglich macht.