Sonda Juno NASA rozpoczyna międzyplanetarną podróż, aby obserwować Jowisza

5 sierpnia 2011 r. NASASonda Juno wystartowała w pięcioletnią podróż międzyplanetarną i zabrała ją na gigantyczną planetę Jowisz. NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii zarządza misją Juno i jej operacjami. Statek kosmiczny miał wejść na orbitę wokół planety i użyć zestawu instrumentów naukowych i kamer do obserwacji atmosfery Jowisza, grawitacji i pól magnetycznych. Zrozumienie właściwości planety może ujawnić wskazówki dotyczące jej pochodzenia i ewolucji. Juno dotarła do Jowisza w lipcu 2016 roku i weszła na eliptyczną orbitę polarną wokół planety. Do dziś kontynuuje obserwacje największej planety w naszym Układzie Słonecznym, zwracając wspaniałe obrazy gazowego giganta.

Jowisz jest gazowym gigantem tak dużym, że wszystkie inne ciała w Układzie Słonecznym, z wyjątkiem Słońca, mogą się w nim zmieścić. Z 79 księżycami krążącymi wokół planety, układ Jowisza przypomina mały układ słoneczny. Chociaż Jowisz jest jedną z pięciu planet w naszym Układzie Słonecznym, które można zobaczyć gołym okiem, jego księżyce pozostały nieodkryte do 1610 roku, kiedy włoski astronom Uwaga Galileo Galilei, cztery największe księżyce Jowisza Używa swojego domowego teleskopu. Dziś nazywa się go satelitą Galil, którego nazwa pochodzi od jego odkrywcy. Na przestrzeni wieków coraz lepsze teleskopy, a później inne instrumenty, ujawniły niektóre tajemnice Jowisza, takie jak Wielka Czerwona Plama i wielokolorowe pasma w jego atmosferze. Nasza wiedza o planecie wzrosła kilkakrotnie wraz z pierwszymi przelotami statków kosmicznych w latach 70. (Pionier 10 i 11 i Podróżnik 1 i 2) szczególnie z Galileusz Sondy orbitalne i atmosferyczne w latach 90. i 2000. Kilka innych statków kosmicznych (Ulysses, Cassini-Huygens i New Horizons) obserwowało gigantyczną planetę, wykorzystując jej grawitację do przyspieszenia jej do innych miejsc w Układzie Słonecznym. W przeciwieństwie do poprzednich statków kosmicznych, które odwiedziły Jowisza, Juno opiera się na energii słonecznej, a nie nuklearnej, niosąc trzy największe panele słoneczne, jakie kiedykolwiek umieszczono na międzyplanetarnym statku kosmicznym.

Schematyczny diagram Juno i jego zestaw narzędzi naukowych. źródło: NASA

Do prowadzenia obserwacji Juno nosi zestaw dziewięciu instrumentów.

• Radiometr mikrofalowy (MWR): Do pomiaru obfitości wody i amoniaku w głębokich warstwach atmosfery Jowisza i uzyskania temperatury atmosferycznej.
• Jowisz mapujący zorzę w podczerwieni (JIRAM): Spektrometr dostarczający obrazów zorzy polarnej w górnych warstwach atmosfery Jowisza.
• Magnetometr (MAG): Zmapować pole magnetyczne Jowisza i określić dynamikę wnętrza planety.
• Nauka o grawitacji (GS): Zmapować rozkład masy w Jowiszu poprzez pomiar zmian Dopplera w sygnałach radiowych statku kosmicznego.
• Doświadczenie Jowiszowych Dystrybucji Auroralnych (JADE): Do pomiaru rozkładów kątowych, energii i prędkości jonów i elektronów przy Mało Energia zawarta w zorzy polarnej Jowisza.
• Jowiszowy detektor cząstek aktywnych (JEDI .)): Do pomiaru rozkładów kątowych, energii i prędkości jonów i elektronów przy środkowy Energia zawarta w zorzy polarnej Jowisza.
• Czujnik plazmowy i fal radiowych (fal): do iIdentyfikacja obszarów prądów zorzowych, które determinują emisje radiowe Jowisza i przyspieszenie cząstek zorzowych.
• Spektrofotometr ultrafioletowy (UVS): zapewnia spektroskopowe obrazy ultrafioletowej emisji zorzy polarnej w magnetosferze polarnej.
• JunoCam (JCM): Kamera/teleskop światła widzialnego do badania dynamiki chmur Jowisza oraz ułatwienia edukacji i komunikacji.

Trzy figurki LEGO przedstawiające
Rzymski bóg Jowisz, jego żona Juno i astronom Galileo byli przywiązani do statku kosmicznego Juno. źródło: NASA

Oprócz instrumentów naukowych Juno posiada dwa elementy o znaczeniu historycznym i edukacyjnym. Obraz dostarczony przez Włoską Agencję Kosmiczną przedstawia obraz Galileusza i tekst napisany ręcznie przez Galileusza w styczniu 1610 roku, podczas obserwacji tego, co później zostanie nazwane księżycami Galileusza, czterema największymi naturalnymi satelitami Jowisza. W ramach wspólnego programu pomocy NASA i Grupy LEGO, który ma inspirować dzieci do odkrywania nauki, technologii, inżynierii i matematyki, statek kosmiczny Juno przewozi trzy minifigurki LEGO przedstawiające rzymskiego boga Jowisza, jego żonę Juno i Galileusza, niosących teleskop.

Droga Juno z Ziemi do Jowisza. źródło: NASA

Sonda Juno została wystrzelona 5 sierpnia 2011 r. ze Stacji Sił Powietrznych Cape Canaveral, obecnie Cape Canaveral Space Force Station na Florydzie, na szczycie rakiety Atlas V 551. Po 45-minutowej linii brzegowej na orbicie parkingowej górny stopień rakiety Centaur wystartował po raz drugi wysłać Juno w jego międzyplanetarną podróż. Statek kosmiczny wystrzelił swoje trzy duże panele słoneczne do zasilania swoich systemów. Zakończył swój pierwszy manewr korygujący w połowie kursu 1 lutego 2012 roku, a następnie wykonał dwa manewry w głębokim kosmosie 30 sierpnia i 14 września przed powrotem do wewnętrznego Układu Słonecznego. 9 października 2013 r. Juno przeszła 345 mil od Ziemi, zbliżając się najbliżej wybrzeży RPA. Chociaż głównym celem przelotu wokół Ziemi było zwiększenie prędkości Juno z 78 000 mil na godzinę do 93 000 mil na godzinę, aby wysłać ją w kierunku Jowisza, kontrolerzy misji aktywowali wiele instrumentów statku kosmicznego. Po dodatkowej korekcie kursu 3 lutego 2016 roku, 27 maja Juno przeszła z pola grawitacyjnego Słońca do Jowisza, a 30 czerwca weszła w ogromną magnetosferę Jowisza.

Zdjęcie w podczerwieni zorzy polarnej Jowisza, czyli świateł południowych, wykonane podczas pierwszego
Bliskość planety, czyli blisko 1, w sierpniu 2016 r. Źródło: NASA

4 lipca 2016 roku, po pięcioletnim rejsie z Ziemi, Juno uruchomiła swój 35-minutowy silnik główny, aby wejść na eliptyczną orbitę polarną wokół Jowisza z początkowym okresem 53 dni. Kontrolerzy zaczęli aktywować instrumenty Juno w kolejnych dniach i tygodniach. 27 sierpnia sonda wykonała swoje pierwsze bliskie przejście lub peryhelium, 2610 mil nad wierzchołkami chmur Jowisza z aktywowanym pełnym zestawem instrumentów. Podczas drugiego podejścia do wyłączenia 19 października statek kosmiczny wszedł w tryb bezpieczny z powodu anomalii, która dotknęła jego główny silnik. Ta anomalia uniemożliwiła uruchomienie głównego silnika, aby zmienić trajektorię statku kosmicznego na zaplanowaną 14-dniową orbitę do obserwacji naukowych. Pomimo tego problemu, Juno kontynuowała swoją misję naukową przez pierwotny okres 53 dni, przy czym główną zmianą było to, że obserwacje z bliska występują rzadziej niż oczekiwano. Pomimo intensywnego radioaktywnego środowiska wokół Jowisza, szczególnie surowego podczas spotkań z Priegovem, systemy i instrumenty Juno pozostały nienaruszone. W czerwcu 2018 r. NASA przedłużyła misję Juno do lipca 2021 r.

Burzliwe formacje chmur na północy Jowisza
Szerokość geograficzna za około 20 minut w maju 2019 r. Źródło: NASA

7 czerwca 2021 r., podczas swojego 34. spotkania w pobliżu adwentu, Juno przeleciała 645 mil od Ganimedesa, największego księżyca Jowisza i w rzeczywistości największego księżyca w Układzie Słonecznym. Było to najbliższe spotkanie sondy od czasu, gdy sonda Galileo przeleciała w pobliżu Ganimedesa w maju 2000 roku. Z Juno wciąż zdrową i aby zaspokoić zapotrzebowanie naukowców na badanie dużych księżyców Jowisza, NASA przyznała drugie przedłużenie misji do września 2025 roku. Grawitacja Ganimedesa zmieniła orbitę Juno. Skrócił swój okres z 53 dni do 43 dni i przygotował się do przyszłego spotkania z Europą we wrześniu 2022 r. Ten lot skróci okres orbitalny Juno do 38 dni i ustanowi spotkania z Io w grudniu 2023 r. i lutym 2024 r., redukując czas trwania sondy. okres orbitalny do 33 dni. Juno nadal dostarcza niesamowite obrazy i informacje naukowe o Jowiszu i jego otoczeniu.

Księżyc Jowisza Io rzuca cień na planetę, na zdjęciu Juno
22. perijove we wrześniu 2019 r. Źródło: NASA