Jupiter is niet alleen de grootste en meest massieve planeet in ons zonnestelsel. Hij is in veel opzichten recordhouder. Jupiter heeft dus het krachtigste magnetische veld van alle planeten, zendt uit in het röntgenbereik en heeft een extreem complexe atmosfeer. Planetologen tonen grote belangstelling voor deze planeet, omdat het moeilijk is om de rol van Jupiter in de geschiedenis van het zonnestelsel, maar ook in het heden en de toekomst ervan te overschatten.
Het Juno-ruimtevaartuig, dat de reuzenplaneet in 2016 bereikte en momenteel bezig is met een onderzoeksprogramma in een baan rond Jupiter, zal wetenschappers helpen om veel van zijn mysteries op te lossen.
Missie start
Voorbereiding voor de expeditie van deze automatische sonde naar Jupiter werd uitgevoerd door NASA als onderdeel van het New Frontiers-programma, gericht op de uitgebreide studie van verschillende objecten van het zonnestelsel van bijzonder belang. "Juno" werd de tweede missie in het kader van dit project. Ze begon 5Augustus 2011 en, na bijna vijf jaar op de weg te hebben doorgebracht, op 5 juli 2016 met succes in een baan rond Jupiter gekomen.
De naam van het station dat naar de planeet ging met de naam van de oppergod uit de Romeinse mythologie werd niet alleen gekozen ter ere van de vrouw van de 'koning der goden': het heeft een bepaalde connotatie. Volgens een van de mythen kon alleen Juno door de sluier van wolken kijken waarmee Jupiter zijn ongepaste daden omhulde. Door de naam Juno aan het ruimtevaartuig toe te kennen, identificeerden de ontwikkelaars daarmee een van de hoofddoelen van de missie.
Probe-taken
Planetologen hebben veel vragen aan Jupiter en de antwoorden daarop hangen af van de vervulling van de wetenschappelijke taken die aan het automatische station zijn toegewezen. Afhankelijk van het object van studie kunnen deze taken worden gecombineerd tot drie hoofdcomplexen:
- Studie van de atmosfeer van Jupiter. De verfijnde samenstelling, structuur, temperatuurkarakteristieken, dynamiek van gasstromen in de diepe lagen van de atmosfeer onder de zichtbare wolken - dit alles is van groot belang voor wetenschappers, de auteurs van het wetenschappelijke programma Juno. Het ruimtevaartuig, dat de naam rechtvaardigt die eraan is gegeven, kijkt verder met zijn instrumenten dan tot nu toe mogelijk was.
- Studie van het magnetische veld en de magnetosfeer van de reus. Op een diepte van meer dan 20.000 km, bij kolossale drukken en temperaturen, bevinden enorme hoeveelheden waterstof zich in de staat van vloeibaar metaal. De stromen erin genereren een krachtig magnetisch veld en kennis van de kenmerken ervan is belangrijk om de structuur van de planeet en de geschiedenis van haar vorming te verduidelijken.
- De studie van de details van de structuur van het zwaartekrachtveld is ook nodig voor planetaire wetenschappers om een nauwkeuriger model van de structuur van Jupiter te bouwen. Het zal ons in staat stellen om met meer vertrouwen de massa en grootte van de diepste lagen van de planeet te beoordelen, inclusief de vaste binnenkern.
Juno wetenschappelijke apparatuur
Het ontwerp van het ruimtevaartuig voorziet in het dragen van een aantal instrumenten die zijn ontworpen om de bovengenoemde problemen op te lossen. Deze omvatten:
- Magnetometrische complexe MAG, bestaande uit twee magnetometers en een stervolger.
- Ruimtesegment van apparatuur voor zwaartekrachtmetingen Gravity Science. Het tweede segment bevindt zich op de aarde, de metingen zelf worden uitgevoerd met behulp van het Doppler-effect.
- MWR-microgolfradiometer voor het bestuderen van de atmosfeer op grote diepte.
- Ultraviolette spectrograaf UVS om de structuur van de aurora's van Jupiter te bestuderen.
- JADE-tool om de verdeling van laag-energetische geladen deeltjes in aurora's vast te stellen.
- JEDI hoogenergetische ionen- en elektronendistributiedetector.
- Detector van plasma- en radiogolven in de magnetosfeer van de planeet Waves.
- JIRAM infraroodcamera.
- De JunoCam optische camera die op de Juno is geplaatst, voornamelijk voor demonstratie- en educatieve doeleinden voor het grote publiek. Deze camera heeft geen speciale taken van wetenschappelijke aard.
Ontwerpkenmerken en specificaties van "Juno"
Het ruimtevaartuig had een lanceringsmassa van 3625 kg. Hiervan v alt slechts ongeveer 1600 kg op het aandeel van het station zelf, de rest van de massa - brandstof en oxidatiemiddel - wordt verbruikt tijdens de missie. Naast de voortstuwingsmotor is het apparaat uitgerust met vier oriëntatiemotormodules. De sonde wordt aangedreven door drie zonnepanelen van 9 meter lang. De diameter van het apparaat, exclusief de lengte, is 3,5 meter.
Het totale vermogen van zonnepanelen in een baan rond Jupiter tegen het einde van de missie moet minimaal 420 watt zijn. Bovendien is Juno uitgerust met twee lithium-ionbatterijen om hem van stroom te voorzien terwijl het station in de schaduw van Jupiter staat.
De ontwikkelaars hebben rekening gehouden met de speciale omstandigheden waarin Juno zal moeten werken. De kenmerken van het ruimtevaartuig zijn aangepast aan de omstandigheden van een lang verblijf binnen de krachtige stralingsgordels van een gigantische planeet. De kwetsbare elektronica van de meeste instrumenten is in een speciaal kubisch titanium compartiment geplaatst, beschermd tegen straling. De dikte van de muren is 1 cm.
Ongebruikelijke "passagiers"
Het station heeft drie aluminium manfiguren in Lego-stijl die de oude Romeinse goden Jupiter en Juno uitbeelden, evenals de ontdekker van de satellieten van de planeet, Galileo Galilei. Deze "passagiers", zoals de missiestaf uitlegt, gingen naar Jupiter om de aandacht van de jongere generatie te trekken voor wetenschap en technologie, om kinderen te interesseren voor verkenning van de ruimte.
De Grote Galileo is aan boord en in een portret op een speciale plaquette die is verstrekt door de Italiaanse ruimtevaartorganisatie. Het draagt ook een fragment van een brief die de wetenschapper begin 1610 schreef, waarin hij voor het eerst melding maakt van de waarneming van de satellieten van de planeet.
Portretten van Jupiter
De JunoCam, hoewel het geen wetenschappelijke lading draagt, was in staat om het Juno-ruimtevaartuig echt te verheerlijken voor de hele wereld. Foto's van de reuzenplaneet, genomen met een resolutie tot 25 km per pixel, zijn verbluffend. Nooit eerder hebben mensen de magnifieke en dreigende schoonheid van de wolken van Jupiter zo gedetailleerd gezien.
Latitudinale wolkengordels, orkanen en wervelwinden van de machtige Jupiteriaanse atmosfeer, de gigantische anticycloon van de Grote Rode Vlek - dit alles werd vastgelegd door de Juno optische camera. Beelden van Jupiter vanuit het ruimtevaartuig maakten het mogelijk om de poolgebieden van de planeet te zien, die ontoegankelijk zijn voor telescopische waarnemingen vanaf de aarde en in de buurt van de baan om de aarde.
Enkele wetenschappelijke resultaten
De missie heeft indrukwekkende wetenschappelijke vooruitgang geboekt. Hier zijn er maar een paar:
- De asymmetrie van het zwaartekrachtveld van Jupiter, veroorzaakt door de eigenaardigheden van de verdeling van atmosferische stromen, is vastgesteld. Het bleek dat de diepte tot waar deze banden zich uitstrekken, zichtbaar op de schijf van Jupiter, 3000 km bedraagt.
- De complexe structuur van de atmosfeer van de poolgebieden, gekenmerkt door actieve turbulente processen, is ontdekt.
- Metingen van het magnetische veld werden uitgevoerd. Het bleek een orde van grootte hoger te zijn dan de sterkste aardsemagnetische velden van natuurlijke oorsprong.
- Er is een driedimensionale kaart gemaakt van het magnetische veld van Jupiter.
- Gedetailleerde foto's van genomen poollicht.
- Er zijn nieuwe gegevens ontvangen over de samenstelling en dynamiek van de Grote Rode Vlek.
Dit zijn niet alle prestaties van Juno, maar wetenschappers hopen er nog meer informatie mee te krijgen, omdat de missie nog steeds aan de gang is.
Toekomst van Juno
De missie was oorspronkelijk gepland om te lopen tot februari 2018. Toen besloot NASA het verblijf van het station bij Jupiter te verlengen tot juli 2021. Gedurende deze tijd zal het doorgaan met het verzamelen en verzenden van nieuwe gegevens naar de aarde, en zal het doorgaan met het fotograferen van Jupiter.
Aan het einde van de missie wordt het station de atmosfeer van de planeet in gestuurd, waar het zal branden. Een dergelijk einde is voorzien om een val op een van de grote satellieten in de toekomst en mogelijke besmetting van het oppervlak door terrestrische micro-organismen van de Juno te voorkomen. Het ruimtevaartuig heeft nog een lange weg te gaan en wetenschappers rekenen op een rijke wetenschappelijke "oogst" die Juno hen zal brengen.
