Jupiter är inte bara den största och mest massiva planeten i vårt solsystem. Han är rekordhållare i många avseenden. Jupiter har alltså det mest kraftfulla magnetfältet bland planeterna, sänder ut i röntgenområdet och har en extremt komplex atmosfär. Planetologer visar stort intresse för denna planet, eftersom det är svårt att överskatta Jupiters roll i solsystemets historia, såväl som i dess nutid och framtid.
Ryddfarkosten Juno, som nådde jätteplaneten 2016 och som för närvarande befinner sig i ett forskningsprogram i omloppsbana runt Jupiter, ska hjälpa forskare att lösa många av dess mysterier.
Uppdragsstart
Förberedelserna för expeditionen av denna automatiska sond till Jupiter utfördes av NASA som en del av New Frontiers-programmet, fokuserat på den omfattande studien av flera objekt i solsystemet av särskilt intresse. "Juno" blev det andra uppdraget inom ramen för detta projekt. Hon började 5augusti 2011 och, efter att ha tillbringat nästan fem år på vägen, gick han framgångsrikt in i omloppsbana runt Jupiter den 5 juli 2016.
Namnet på stationen som gick till planeten som bär namnet på den högsta gudomen i den romerska mytologin valdes inte bara för att hedra frun till "gudarnas kung": det har en viss klang. Enligt en av myterna var det bara Juno som kunde se genom slöjan av moln som Jupiter höljde sina olämpliga gärningar med. Genom att tilldela rymdfarkosten namnet Juno identifierade utvecklarna därmed ett av uppdragets huvudmål.
Probe Tasks
Planetologer har många frågor till Jupiter, och svaren på dem beror på fullgörandet av de vetenskapliga uppgifterna som tilldelats den automatiska stationen. Beroende på studieobjektet kan dessa uppgifter kombineras i tre huvudkomplex:
- Studier av Jupiters atmosfär. Den raffinerade sammansättningen, strukturen, temperaturegenskaperna, dynamiken hos gasflöden i de djupa lagren av atmosfären som ligger under de synliga molnen - allt detta är av stort intresse för forskare, författarna till det vetenskapliga programmet Juno. Rymdfarkosten, som motiverar namnet som den fått, letar längre med sina instrument än vad som hittills varit möjligt.
- Studier av jättens magnetfält och magnetosfär. På ett djup av mer än 20 tusen km, vid kolossala tryck och temperaturer, finns enorma massor av väte i tillståndet av flytande metall. Strömmarna i den genererar ett kraftfullt magnetfält, och kunskap om dess egenskaper är viktig för att klargöra planetens struktur och historien om dess bildning.
- Studeringen av detaljerna i gravitationsfältets struktur är också nödvändig för att planetforskare ska kunna bygga en mer exakt modell av Jupiters struktur. Det kommer att göra det möjligt för oss att mer självsäkert bedöma massan och storleken på de djupaste lagren på planeten, inklusive dess solida inre kärna.
Juno vetenskapsutrustning
Utformningen av rymdfarkosten ger möjlighet att bära ett antal instrument utformade för att lösa ovanstående problem. Dessa inkluderar:
- Magnetometriskt komplex MAG, sammansatt av två magnetometrar och en stjärnspårare.
- Rymdsegment av utrustning för gravitationsmätningar Gravity Science. Det andra segmentet är beläget på jorden, själva mätningarna utförs med hjälp av dopplereffekten.
- MWR mikrovågsradiometer för att studera atmosfären på stora djup.
- Ultraviolett spektrograf UVS för att studera strukturen hos Jupiters norrsken.
- JADE-verktyg för att fixera fördelningen av laddade partiklar med låg energi i norrsken.
- JEDI högenergi-jon- och elektrondistributionsdetektor.
- Detektor för plasma- och radiovågor i magnetosfären på planeten Waves.
- JIRAM infraröd kamera.
- Den optiska kameran JunoCam placerad på Juno huvudsakligen för demonstrations- och utbildningsändamål för allmänheten. Den här kameran har inga speciella uppgifter av vetenskaplig karaktär.
Designfunktioner och specifikationer för "Juno"
Rymdfarkosten hade en uppskjutningsmassa på 3625 kg. Av dessa faller endast cirka 1600 kg på själva stationens andel, resten av massan - bränsle och oxidationsmedel - förbrukas under uppdraget. Förutom framdrivningsmotorn är enheten utrustad med fyra orienteringsmotormoduler. Sonden drivs av tre 9-meters solpaneler. Apparatens diameter, exklusive deras längd, är 3,5 meter.
Den totala effekten av solpaneler i omloppsbana runt Jupiter i slutet av uppdraget bör vara minst 420 watt. Dessutom är Juno utrustad med två litiumjonbatterier för att driva den medan stationen är i Jupiters skugga.
Utvecklarna tog hänsyn till de speciella förhållanden som Juno kommer att behöva arbeta under. Rymdfarkostens egenskaper är anpassade till förhållandena för en lång vistelse inom de kraftfulla strålningsbältena på en gigantisk planet. De flesta instruments sårbara elektronik är placerad i ett speciellt kubiskt titanfack, skyddat från strålning. Tjockleken på dess väggar är 1 cm.
Ovanliga "passagerare"
Stationen bär tre mansfigurer av aluminium i legostil som föreställer de antika romerska gudarna Jupiter och Juno, samt upptäckaren av planetens satelliter, Galileo Galilei. Dessa "passagerare", som uppdragspersonalen förklarar, åkte till Jupiter för att locka den yngre generationens uppmärksamhet till vetenskap och teknik, för att intressera barn för utforskning av rymden.
Den store Galileo är ombord och i ett porträtt på en speciell plakett från den italienska rymdorganisationen. Den har också ett fragment av ett brev skrivet av vetenskapsmannen i början av 1610, där han först nämner observationen av planetens satelliter.
Porträtt av Jupiter
JunoCam, även om den inte bär någon vetenskaplig last, kunde verkligen glorifiera Juno-rymdskeppet för hela världen. Foton på den gigantiska planeten, tagna med en upplösning på upp till 25 km per pixel, är fantastiska. Aldrig tidigare har människor sett den storslagna och hotfulla skönheten hos Jupiters moln så detaljerat.
Latitudinella molnbälten, orkaner och virvelvindar i den mäktiga Jupiter-atmosfären, den gigantiska anticyklonen från den stora röda fläcken - allt detta fångades av den optiska kameran Juno. Bilder av Jupiter från rymdfarkosten gjorde det möjligt att se planetens polarområden, som är otillgängliga för teleskopiska observationer från jorden och jordens omloppsbana.
Några vetenskapliga resultat
Uppdraget har gjort imponerande vetenskapliga framsteg. Här är bara några:
- Asymmetrin i Jupiters gravitationsfält, orsakad av de speciella egenskaperna hos fördelningen av atmosfäriska flöden, har fastställts. Det visade sig att djupet till vilket dessa band sträcker sig, synligt på Jupiters skiva, når 3000 km.
- Den komplexa strukturen av atmosfären i polarområdena, kännetecknad av aktiva turbulenta processer, har upptäckts.
- Mätningar av magnetfältet utfördes. Det visade sig vara en storleksordning högre än den starkaste jordiskamagnetiska fält av naturligt ursprung.
- En tredimensionell karta över Jupiters magnetfält har byggts.
- Detaljerade bilder av norrsken tagna.
- Ny data om sammansättningen och dynamiken i den stora röda fläcken har mottagits.
Detta är inte alla prestationer av Juno, men forskare hoppas få ännu mer information med det, eftersom uppdraget fortfarande pågår.
Future of Juno
Uppdraget var ursprungligen planerat att pågå till februari 2018. Sedan beslutade NASA att förlänga vistelsen på stationen nära Jupiter till juli 2021. Under denna tid kommer den att fortsätta att samla in och skicka ny data till jorden och kommer att fortsätta att fotografera Jupiter.
I slutet av uppdraget kommer stationen att skickas in i planetens atmosfär, där den kommer att brinna. Ett sådant slut är tänkt för att undvika ett fall på någon av de stora satelliterna i framtiden och eventuell kontaminering av dess yta av marklevande mikroorganismer från Juno. Rymdfarkosten har fortfarande en lång väg kvar att gå, och forskare räknar med en rik vetenskaplig "skörd" som Juno kommer att ge dem.
