Odkar Galileo najprej opazil skozi a teleskop leta 1610 , Jupiter in njegovo sistem lun navdušili človeštvo. In čeprav so številna vesoljska plovila obiskala sistem v zadnjih štiridesetih letih, je bila večina teh misij preletov. Z izjemo Galileovesoljska sonda , so bili obiski teh vesoljskih plovil v sistemu Jupiter eden od več predvidenih ciljev, ki so se zgodili, preden so se prebili globlje v Osončje.
Po izstrelitvi 5. avgusta 2011 je NASA Junovesoljsko plovilo ima v mislih drugačen namen. Z uporabo zbirke znanstvenih instrumentov,Junobo preučil Jupitrovo atmosfero, magnetno okolje, vremenske vzorce in osvetlil zgodovino njegovega nastanka. V bistvu bo to prva sonda poGalileomisijo v orbito Jupitra, kjer bo naslednji dve leti pošiljal informacije o plinskem velikanu nazaj na Zemljo.
Če je uspešen,Junose bo izkazalo za edina druga dolgoročna misija na Jupiter. Vendar pa v primerjavi zGalileo -ki je preživel sedem let v orbiti okoli plinskega velikana - Junoova misija naj bi trajala le dve leti. Vendar se pričakuje, da bo njegov izboljšan nabor instrumentov v tem času zagotovil obilico informacij. In razen kakršnih koli razširitev misije, bo njegov ciljni vpliv na površino Jupitra izveden februarja 2018.
Juno se bo potapljala med planetom in njegovimi intenzivnimi pasovi sevanja nabitih delcev, ki bo prišla v razdaljo 5000 kilometrov (približno 3000 milj) od vrhov oblakov. Zasluge: NASA/JPL-Caltech
Ozadje:
Kot del NASA-e Nove meje programa, misija Juno je ena od več srednje velikih misij, namenjenih raziskovanju različnih teles Osončja. Trenutno je ena od treh sond, ki jih NASA izvaja ali jih gradi. Druga dva sta Nova obzorja sonda (ki je priletela mimo Pluton leta 2015 ) in OSIRIS-REx , ki naj bi leta 2020 poletel na asteroid 101955 Bennu in prinesel vzorce nazaj na Zemljo.
Med desetletno raziskavo iz leta 2003 z naslovom » Nove meje v sončnem sistemu: integrirana raziskovalna strategija ” – Nacionalni raziskovalni svet je razpravljal o destinacijah, ki bi služile kot vir za prvi natečaj za program New Frontiers. Orbiter Jupiter je bil opredeljen kot znanstvena prednostna naloga, za katero so upali, da bo obravnavala več neodgovorjenih vprašanj v zvezi s plinskim velikanom.
Ti vključujejo, ali je imel Jupiter osrednje jedro (raziskava katerega bi pomagala ugotoviti, kako je nastal planet), vsebnost vode v Jupitrovem ozračju, kako lahko njegovi vremenski sistemi ostanejo stabilni in kakšna je narava magnetnega polja in plazme. so okoli Jupitra. Leta 2005 je bila Juno poleg tega izbrana za program New FrontiersNova obzorjainOSIRIS-REx.
Čeprav je bil prvotno načrtovan za izstrelitev leta 2009, so bile zaradi proračunskih omejitev NASA prisiljene zamude do avgusta 2011. Sonda je bila poimenovana v čast rimski boginji Juno, ženi Jupitra (rimski ekvivalent Zevsu), ki je lahko pogledala skozi tančico oblakov, ki jo je Jupiter zarisal okoli sebe. Ime je bilo prej backronim, ki je pomenilSkorajpolarni orbiter JUpitertudi
Profil misije:
Misija Juno je bila ustvarjena s posebnim namenom preučevanja Jupitra, da bi izvedeli več o nastanku Osončja. Astronomi so že nekaj časa razumeli, da je Jupiter igral pomembno vlogo pri razvoju Osončja. Tako kot drugi plinski velikani je bil sestavljen v zgodnjih fazah, preden je naše Sonce imelo priložnost absorbirati ali odpihniti lahke pline v ogromnem oblaku, iz katerega so se rodili.
Kot taka bi nam lahko Jupitrova sestava povedala veliko o zgodnjem Osončju. Podobno se domneva, da so plinski velikani igrali pomembno vlogo v procesu nastajanja planetov, ker so jim njihove ogromne mase omogočile, da so v svojih planetarnih sistemih oblikovale orbite drugih predmetov – planetov, asteroidov in kometov.
Vendar pa za astronome in planetarne znanstvenike ostaja veliko neznanega o tem ogromnem plinskem velikanu. Na primer, notranja struktura in sestava Jupitra, pa tudi tisto, kar poganja njegovo magnetno polje, sta še vedno predmet teorije. Ker je Jupiter nastal sočasno s Soncem, bi morala biti njihova kemična sestava podobna, vendar so raziskave pokazale, da ima Jupiter več težkih elementov kot naše Sonce (kot sta ogljik in dušik).
Poleg tega obstaja nekaj neodgovorjenih vprašanj o tem, kdaj in kje je nastal planet. Čeprav je morda nastal v svoji trenutni orbiti, nekateri dokazi kažejo, da bi se lahko oblikoval dlje od sonca, preden se je preselil navznoter. Upamo, da so vsa ta vprašanja stvariJunomisija bo odgovorila.
Tehnik namesti Junoin titanov trezor. (Zasluge slike: NASA/JPL-Caltech/LMSS)
Po zagonu 5. avgusta 2011,Junovesoljsko plovilo je preživelo naslednjih pet let v vesolju in bo doseglo Jupiter 4. julija 2018. Ko bo v orbiti, bo naslednji dve leti preživelo, da bo okrog planeta skupaj 37-krat krožilo od pola do pola, pri čemer bo uporabljalo svoje znanstvene instrumente za sondiranje pod njim. oblačni pokrov plinskega velikana.
Instrumentacija:
TheJunoVesoljsko plovilo je opremljeno z znanstvenim kompletom 8 instrumentov, ki mu bodo omogočili preučevanje Jupitrove atmosfere, magnetnega in gravitacijskega polja, vremenskih vzorcev, njegove notranje strukture in zgodovine formacije. Vključujejo:
- Znanost o gravitaciji:Z uporabo radijskih valov in njihovo merjenje za Dopplerjev učinek bo ta instrument izmeril porazdelitev mase znotraj Jupitra, da bi ustvaril gravitacijski zemljevid. Majhne spremembe v gravitaciji vzdolž orbitalne poti sonde bodo povzročile majhne spremembe v hitrosti. Glavna raziskovalca tega instrumenta sta John Anderson iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon in Luciano Iess z rimske univerze Sapienza.
- JunoCam:Ta vidna svetloba/teleskop je edina naprava za slikanje vesoljskega plovila. Namenjeno ozaveščanju javnosti in izobraževanju, bo zagotavljalo osupljive slike Jupitra in Osončja, vendar bo deloval le za sedem orbit okoli Jupitra (zaradi učinka, ki ga imata Jupitrovo sevanje in magnetno polje na instrumente). PI za ta instrument je Michael C. Malin iz Malin Space Science Systems
- Eksperiment distribucije Jovian Auroral (JADE):Z uporabo treh energijskih detektorjev delcev bo instrument JADE izmeril kotno porazdelitev, energijo in vektor hitrosti nizkoenergijskih ionov in elektronov v polarnem sijaju Jupitra. PI je David McComas z Southwest Research Institute (SwRI).
- Instrument za detektor energijskih delcev Jovian (JEDI):Tako kot JADE bo tudi JEDI meril kotno porazdelitev in vektor hitrosti ionov in elektronov, vendar pri visoki energiji in v magnetosferi Jupitra. PI je Barry Mauk iz Nasinega laboratorija za uporabno fiziko.
Vesoljsko plovilo Juno in njegovi znanstveni instrumenti. Zasluge: NASA/JPL
- Jovian infrardeči slušni preslikava (JIRAM):Ta spektrometer, ki deluje v bližnjem infrardečem območju, bo odgovoren za kartiranje zgornjih plasti Jupitrove atmosfere. Z merjenjem toplote, ki se oddaja navzven, bo določil, kako lahko oblaki, bogati z vodo, plavajo pod površjem. Prav tako bo lahko ocenil porazdelitev metana, vodne pare, amoniaka in fosfina v Jupitrovem ozračju. Angioletta Coradini z italijanskega nacionalnega inštituta za astrofiziko je PI na tem instrumentu.
- Magnetometer:Ta instrument bo uporabljen za kartiranje Jupitrovega magnetnega polja, določanje dinamike notranjosti planeta in določanje tridimenzionalne strukture polarne magnetosfere. Jack Connemey iz NASA Goddard Space Flight Center je PI instrumenta.
- Mikrovalovni radiometer:Instrument MR bo izvajal meritve elektromagnetnih valov, ki prehajajo skozi atmosfero Joviana, in meril številčnost vode in amoniaka v njenih globokih plasteh. Pri tem bo pridobil temperaturni profil na različnih ravneh in določil, kako globoko je atmosfersko kroženje Jupitra. PI za ta instrument je Mike Janssen iz JPL.
- Senzor radijskih in plazemskih valov (RPWS):Ta RPWS bo meril radijske in plazemske spektre v Jupitrovem avroralnem območju. Pri tem bo identificiral regije avroralnih tokov, ki določajo radijske emisije planeta in pospešujejo njegove avroralne delce. William Kurth z Univerze v Iowi je PI.
- Ultravijolični slikovni spektrograf (UVS):UVS bo zabeležil valovno dolžino, položaj in čas prihoda zaznanih ultravijoličnih fotonov ter zagotovil spektralne slike UV avroralnih emisij v polarni magnetosferi. G. Randall Gladstone iz SwRI je PI.
Vesoljsko plovilo Juno nosi poleg znanstvenega paketa tudi spominsko ploščo, posvečeno Galileu Galileiju. Ploščico je priskrbela Italijanska vesoljska agencija in prikazuje Galilejev portret ter scenarij, ki ga je Galileo sestavil sam ob priložnosti, ko je opazoval štiri največje Jupitrove lune (danes znane kot Galilejske lune ).
Kuga Galileo na krovu vesoljskega plovila Juno. Zasluge: NASA/JPL-Caltech/KSC
Besedilo, napisano v italijanščini in prepisano iz Galilejevega lastnega rokopisa, se prevaja kot:
»11. je bila v tej formaciji in zvezda, ki je najbližja Jupitru, je bila za polovico manjša od druge in zelo blizu druge, tako da so bile v prejšnjih nočeh vse tri opazovane zvezde videti enake dimenzije in med njimi enako daleč; tako da je očitno, da so okoli Jupitra tri premikajoče se zvezde, ki so do tega časa vsem nevidne.
Vesoljsko plovilo nosi tudi tri Lego figurice, ki predstavljajo Galileja, rimskega boga Jupitra in njegovo ženo Juno. Lik Juno drži povečevalno steklo v znak njenega iskanja resnice, Jupiter drži strelo, figura Galilea Galileja pa njegov slavni teleskop. Lego je te figurice izdelal iz aluminija (namesto običajne plastike), da bi zagotovili, da bodo preživele ekstremne pogoje vesoljskega poleta.
Kosilo:
Misija Juno je bila izstreljena s postaje letalskih sil Cape Canaveral 5. avgusta 2011 na vrhu Atlas proti raketi . Po približno 1 minuti in 33 sekundah je pet Solid Rocket Boosters (SRB) doseglo izgorelost in nato odpadlo. Po 4 minutah in 26 sekundah po vzletu se je glavni motor Atlas V ugasnil, čemur je 16 sekund pozneje sledila ločitev Raketa zgornje stopnje Centaur .
Po 6-minutnem opeklinah je bil Centaur postavljen v prvotno parkirno orbito. Letelo je približno 30 minut, preden je njegov motor izvedel drugo streljanje, ki je trajalo 9 minut, s čimer je vesoljsko plovilo postavilo na pot pobega Zemlje. Približno 54 minut po izstrelitvi se je vesoljsko plovilo ločilo od Centavra in začelo razširiti svoje sončne celice.
Leto po izstrelitvi, med avgustom in septembrom 2012, je vesoljsko plovilo Juno uspešno izpeljalo dva manevra globokega vesolja zasnovan tako, da popravi svojo pot. Prvi manever (DSM-1) se je zgodil 30. avgusta 2012, ko se je glavni motor sprožil približno 30 minut in spremenil svojo hitrost za približno 388 m/s (1396,8 km/h; 867 mph).
Drugi manever (DSM-2), ki je imel podobno trajanje in je povzročil podobno spremembo hitrosti, se je zgodil 14. septembra. Dve izstrelitvi sta se zgodili, ko je bila sonda približno 480 milijonov km (298 milijonov milj) od Zemlje, in sta spremenila hitrost vesoljskega plovila in njegovo pot, vezano na Jupiter, ter postavila temelje za gravitacijsko pomoč pri preletu Zemlje.
Prelet Zemlje:
Oblet Junoove Zemlje se je zgodil 9. oktobra 2013, potem ko je vesoljsko plovilo opravilo eno eliptično orbito okoli Sonca. Med svojim najbližjim približevanjem je bila sonda na višini približno 560 kilometrov (348 milj). Prelet Zemlje je povečal hitrost Juno za 3900 m/s (14162 km/h; 8800 mph) in postavil vesoljsko plovilo na končno pot letenja za Jupiter.
Med preletom je Juno's Magnetic Field Investigation (MAG) instrument uspel zajeti nekaj slik Zemlje in Lune v nizki ločljivosti. Te slike so bile posnete, ko je bila sonda Juno približno 966.000 km (600.000 milj) oddaljena od Zemlje, kar je približno trikrat več, kot je razdalja med Zemljo in Luno. Kasneje so jih združili tehniki v NASA-jevem JPL, da so ustvarili zgornji videoposnetek.
Prelet Zemlje so uporabili tudi kot vajoJunoznanstvena ekipa za testiranje nekaterih instrumentov vesoljskega plovila in za vadbo določenih postopkov, ki bodo uporabljeni, ko bo sonda prispela na Jupiter.
Srečanje z Jupitrom:
TheJunovesoljsko plovilo je doseglo sistem Jupiter in vzpostavilo polarno orbito okoli plinskega velikana 4. julija 2016. Njegova orbita bo zelo eliptična in jo bo pripeljala blizu polov – znotraj 4.300 km (2.672 milj) – preden bo dosegla orbito Callista, najbolj oddaljena od velikih Jupitrovih lun (na povprečni razdalji 1.882.700 km ali 1.169.855,5 milj).
Ta orbita bo vesoljskemu plovilu omogočila, da se izogne dolgotrajnemu stiku z Jupitrovimi sevalnimi pasovi, hkrati pa mu bo še vedno omogočila raziskovanje Jupitrove polarne atmosfere, magnetosfere in gravitacijskega polja od blizu. Vesoljsko plovilo bo naslednji dve leti obkrožilo Jupiter skupno 37-krat, pri čemer bo vsaka orbita trajala 14 dni.
Sonda se je že izvedla meritve Jupitrovega magnetnega polja . To se je začelo 24. junija, ko je Juno prečkala premčni udar tik pred Jupitrovo magnetosfero, čemur je sledil prehod v nižjo gostoto Jovianove magnetosfere 25. junija. Po prehodu iz okolja, za katerega je značilen sončni veter, v okolje, v katerem prevladuje Jupitrova magnetosfera, ladijski instrumenti so razkrili nekaj zanimivih informacij o nenadni spremembi gostote delcev.
Sonda je vstopila v svojo polarno eliptično orbito 4. julija po zaključku 35-minutnega vžiga glavnega motorja, znanega kot Jupiter Orbital Insertion (ali JOI). Ko se je sonda približala Jupitru z vrha njegovega severnega pola, ji je omogočil pogled na Jovianov sistem, ki ga je končna slika pred začetkom JOI.
10. julija je sonda Juno posredovala svoje prve posnetke iz orbite, potem ko je ponovno napajala svoj nabor znanstvenih instrumentov. Slike so bile posnete, ko je bilo vesoljsko plovilo 4,3 milijona km (2,7 milijona milj) od Jupitra in na izhodnem kraku svoje začetne 53,5-dnevne orbite zajemanja. The barvna slika prikazuje atmosferske značilnosti na Jupitru, vključno s slavno Veliko rdečo pego, in tremi od štirih največjih lun masivnega planeta – Io, Europa in Ganimed, od leve proti desni na sliki.
Medtem ko je ekipa misije upala, da bo Junoovo orbitalno obdobje zmanjšala na 14 dni, s čimer bi ji omogočila skupno 37 perijoves pred koncem misije. Vendar se je zaradi okvare helijevih ventilov sonde streljanje zavleklo. Nasa je od takrat objavila da ne bo izvajala tega vžiga motorja in da bo sonda pred koncem svoje misije izvedla celoten perijoves.
Konec misije:
TheJunomisija naj bi se zaključila februarja 2018, potem ko bo opravila 12 orbit Jupitra. Na tej točki in razen kakršnih koli razširitev misije bo sonda izklopljena iz orbite, da bi zgorela v zunanji atmosferi Jupitra. Tako kot pri Galileovesoljsko plovilo , to naj bi se izognilo kakršni koli možnosti udarca in biološke kontaminacije z eno od Jupitrovih lun.
Misijo vodi JPL, njen glavni raziskovalec pa je Scott Bolton iz Southwest Research Institute. NASA-in Launch Services Program, ki se nahaja v vesoljskem centru Kennedy na Floridi, je odgovoren za upravljanje izstrelitvenih storitev za sondo. Misija Juno je del programa New Frontiers, ki ga upravlja NASA Marshall Space Flight Center v Huntsvillu, Ala.
Od pisanja tega članka jeJunomisija je od zgodovinskega prihoda z Jupitrom oddaljena en dan, štiri ure in petindvajset minut. Preveri Nasina misija Juno stran, da dobite najnovejše informacije o misiji, in spremljajte Universe Today za posodobitve!
Danes smo tukaj v Universe napisali veliko zanimivih člankov o Jupitru. tukaj Juno se odpravi na Znanstveno pot, da bi odkrila Jupitrovo genezo , Jupiter Bound Juno posname bleščečo galerijo portretov planeta Zemlje , Razumevanje Junoove orbite: Intervju z Nasinim Scottom Boltonom , NASA-ina sonda Juno med preletom Zemlje poveča gravitacijsko hitrost, vendar vstopi v 'varen način' .
Astronomska zasedba ima tudi ustrezne epizode na to temo. tukaj Epizoda 59: Jupiter , in Epizoda 232: Vesoljsko plovilo Galileo ,
Za več informacij si oglejte NASA Misija Juno stran, in Southwest Research Institute Stran Juno .
