Jowisz to nie tylko największa i najbardziej masywna planeta w naszym Układzie Słonecznym. Jest rekordzistą pod wieloma względami. Tak więc Jowisz ma najsilniejsze pole magnetyczne spośród planet, emituje promieniowanie rentgenowskie i ma niezwykle złożoną atmosferę. Planetolodzy wykazują duże zainteresowanie tą planetą, ponieważ trudno przecenić rolę Jowisza w historii Układu Słonecznego, a także w jego teraźniejszości i przyszłości.
Sonda Juno, która dotarła do gigantycznej planety w 2016 roku i jest obecnie w trakcie programu badawczego na orbicie wokół Jowisza, ma pomóc naukowcom rozwiązać wiele jej zagadek.
Rozpoczęcie misji
Przygotowania do wyprawy tej automatycznej sondy na Jowisza zostały przeprowadzone przez NASA w ramach programu New Frontiers, skupiającego się na kompleksowym badaniu kilku obiektów Układu Słonecznego, które są szczególnie interesujące. „Juno” stała się drugą misją w ramach tego projektu. Zaczęła 5sierpnia 2011 r. i spędziwszy prawie pięć lat w drodze, z powodzeniem wszedł na orbitę wokół Jowisza 5 lipca 2016 r.
Nazwa stacji, która dotarła na planetę noszącą imię najwyższego bóstwa rzymskiej mitologii, została wybrana nie tylko na cześć żony „króla bogów”: ma pewne konotacje. Według jednego z mitów tylko Juno mogła patrzeć przez zasłonę chmur, którymi Jowisz okrywał swoje niestosowne czyny. Przypisując nazwę Juno do statku kosmicznego, twórcy zidentyfikowali w ten sposób jeden z głównych celów misji.
Zadania sondowania
Planetolodzy mają wiele pytań do Jowisza, a odpowiedzi na nie zależą od wypełnienia zadań naukowych przydzielonych automatycznej stacji. W zależności od przedmiotu badań zadania te można połączyć w trzy główne kompleksy:
- Badanie atmosfery Jowisza. Dopracowany skład, struktura, charakterystyka temperaturowa, dynamika przepływów gazu w głębokich warstwach atmosfery znajdujących się poniżej widocznych chmur – to wszystko bardzo interesuje naukowców, autorów programu naukowego Juno. Statek kosmiczny, uzasadniając nadaną mu nazwę, spogląda dalej swoimi instrumentami, niż było to możliwe do tej pory.
- Badanie pola magnetycznego i magnetosfery giganta. Na głębokości ponad 20 tys. km, przy kolosalnych ciśnieniach i temperaturach, ogromne masy wodoru znajdują się w stanie ciekłego metalu. Prądy w nim wytwarzają potężne pole magnetyczne, a znajomość jego cech jest ważna dla wyjaśnienia struktury planety i historii jej powstawania.
- Zbadanie szczegółów struktury pola grawitacyjnego jest również niezbędne planetologom do zbudowania dokładniejszego modelu budowy Jowisza. Pozwoli nam to pewniej ocenić masę i rozmiar najgłębszych warstw planety, w tym jej solidnego jądra wewnętrznego.
Sprzęt naukowy Juno
Konstrukcja statku kosmicznego przewiduje przewożenie szeregu instrumentów zaprojektowanych do rozwiązania powyższych problemów. Należą do nich:
- Kompleks magnetometryczny MAG, złożony z dwóch magnetometrów i urządzenia do śledzenia gwiazd.
- Segment kosmiczny sprzętu do pomiarów grawitacyjnych Nauka o grawitacji. Drugi segment znajduje się na Ziemi, same pomiary wykonywane są z wykorzystaniem efektu Dopplera.
- Radiometr mikrofalowy MWR do badania atmosfery na dużych głębokościach.
- Spektrograf ultrafioletowy UVS do badania struktury zórz Jowisza.
- JADE narzędzie do ustalania rozkładu niskoenergetycznych naładowanych cząstek w zorzach polarnych.
- Wysokoenergetyczny detektor jonów i dystrybucji elektronów JEDI.
- Detektor plazmy i fal radiowych w magnetosferze Fale planety.
- Kamera termowizyjna JIRAM.
- Kamera optyczna JunoCam umieszczona na Juno głównie w celach demonstracyjnych i edukacyjnych dla szerokiej publiczności. Ten aparat nie ma żadnych specjalnych zadań o charakterze naukowym.
Cechy konstrukcyjne i specyfikacje „Juno”
Sonda miała masę startową 3625 kg. Spośród nich tylko około 1600 kg przypada na udział samej stacji, reszta masy - paliwo i utleniacz - zużywane są podczas misji. Oprócz silnika napędowego urządzenie wyposażone jest w cztery moduły silnika orientacyjnego. Sonda zasilana jest trzema 9-metrowymi panelami słonecznymi. Średnica aparatów, nie licząc ich długości, wynosi 3,5 metra.
Całkowita moc paneli słonecznych na orbicie wokół Jowisza do końca misji powinna wynosić co najmniej 420 watów. Ponadto Juno jest wyposażony w dwie baterie litowo-jonowe, które zasilają go, gdy stacja znajduje się w cieniu Jowisza.
Deweloperzy wzięli pod uwagę specjalne warunki, w jakich Juno będzie musiała pracować. Charakterystyka statku kosmicznego jest dostosowana do warunków długiego przebywania w potężnych pasach promieniowania gigantycznej planety. Wrażliwa elektronika większości instrumentów jest umieszczona w specjalnej, sześciennej komorze tytanowej, chronionej przed promieniowaniem. Grubość jego ścian wynosi 1 cm.
Niezwykli "pasażerowie"
Na stacji znajdują się trzy aluminiowe figurki ludzi w stylu Lego, przedstawiające starożytnych rzymskich bogów Jowisza i Junonę, a także odkrywcę satelitów planety, Galileo Galilei. Ci „pasażerowie”, jak wyjaśnia personel misji, udali się na Jowisza, aby zwrócić uwagę młodszego pokolenia na naukę i technologię, aby zainteresować dzieci eksploracją kosmosu.
Wielki Galileusz znajduje się na pokładzie i na portrecie na specjalnej tabliczce dostarczonej przez Włoską Agencję Kosmiczną. Zawiera również fragment listu napisanego przez naukowca na początku 1610 roku, w którym po raz pierwszy wspomina o obserwacji satelitów planety.
Portrety Jowisza
JunoCam, mimo że nie niesie ze sobą ładunku naukowego, była w stanie naprawdę gloryfikować statek kosmiczny Juno na całym świecie. Zdjęcia gigantycznej planety, wykonane z rozdzielczością do 25 km na piksel, są niesamowite. Nigdy wcześniej ludzie nie widzieli tak wspaniałego i groźnego piękna chmur Jowisza.
Pasy chmur równoleżnikowych, huragany i trąby powietrzne potężnej atmosfery Jowisza, gigantyczny antycyklon Wielkiej Czerwonej Plamy - wszystko to zostało uchwycone przez kamerę optyczną Juno. Zdjęcia Jowisza ze statku kosmicznego umożliwiły zobaczenie obszarów polarnych planety, które są niedostępne dla obserwacji teleskopowych z Ziemi i orbity okołoziemskiej.
Niektóre wyniki naukowe
Misja poczyniła imponujące postępy naukowe. Oto tylko kilka:
- Stwierdzono asymetrię pola grawitacyjnego Jowisza, spowodowaną specyfiką dystrybucji przepływów atmosferycznych. Okazało się, że głębokość, na jaką rozciągają się te pasma, widoczna na dysku Jowisza, sięga 3000 km.
- Odkryto złożoną strukturę atmosfery regionów polarnych, charakteryzującą się aktywnymi procesami turbulentnymi.
- Przeprowadzono pomiary pola magnetycznego. Okazało się, że jest o rząd wielkości wyższy od najsilniejszego ziemskiegopola magnetyczne pochodzenia naturalnego.
- Zbudowano trójwymiarową mapę pola magnetycznego Jowisza.
- Wykonano szczegółowe zdjęcia zorzy polarnej.
- Otrzymaliśmy nowe dane dotyczące składu i dynamiki Wielkiej Czerwonej Plamy.
To nie wszystkie osiągnięcia Juno, ale naukowcy mają nadzieję uzyskać dzięki nim jeszcze więcej informacji, ponieważ misja wciąż trwa.
Przyszłość Juno
Misja pierwotnie miała trwać do lutego 2018 roku. Wtedy NASA zdecydowała o przedłużeniu pobytu stacji w pobliżu Jowisza do lipca 2021 roku. W tym czasie będzie nadal zbierać i wysyłać nowe dane na Ziemię i nadal fotografować Jowisza.
Pod koniec misji stacja zostanie wysłana w atmosferę planety, gdzie spłonie. Takie zakończenie jest przewidziane w celu uniknięcia w przyszłości upadku na któryś z dużych satelitów i ewentualnego skażenia jego powierzchni przez ziemskie mikroorganizmy z Juno. Statek kosmiczny ma jeszcze długą drogę do przebycia, a naukowcy liczą na bogate naukowe „żniwa”, które przyniesie im Juno.
