Jupiter er ikke kun den største og mest massive planet i vores solsystem. Han er rekordholder i mange henseender. Jupiter har således det kraftigste magnetfelt blandt planeterne, udsender i røntgenområdet og har en ekstremt kompleks atmosfære. Planetologer viser stor interesse for denne planet, da det er svært at overvurdere Jupiters rolle i solsystemets historie såvel som i dets nutid og fremtid.
Juno-rumfartøjet, som nåede den gigantiske planet i 2016 og i øjeblikket er på et forskningsprogram i kredsløb om Jupiter, skal hjælpe videnskabsmænd med at løse mange af dets mysterier.
Missionsstart
Forberedelse til ekspeditionen af denne automatiske sonde til Jupiter blev udført af NASA som en del af New Frontiers-programmet, fokuseret på den omfattende undersøgelse af flere objekter i solsystemet af særlig interesse. "Juno" blev den anden mission inden for rammerne af dette projekt. Hun startede 5august 2011 og, efter at have tilbragt næsten fem år på vejen, kom han med succes ind i kredsløb om Jupiter den 5. juli 2016.
Navnet på stationen, der gik til planeten, der bærer navnet på den øverste guddom i den romerske mytologi, blev valgt ikke kun til ære for hustruen til "gudernes konge": det har en vis konnotation. Ifølge en af myterne var det kun Juno, der kunne se gennem sløret af skyer, som Jupiter indhyllede sine usømmelige gerninger med. Udviklerne tildelte rumfartøjet navnet Juno og identificerede derved et af hovedmålene for missionen.
Probe Tasks
Planetologer har mange spørgsmål til Jupiter, og svarene på dem afhænger af opfyldelsen af de videnskabelige opgaver, der er tildelt den automatiske station. Afhængigt af studieobjektet kan disse opgaver kombineres i tre hovedkomplekser:
- Undersøgelse af Jupiters atmosfære. Den raffinerede sammensætning, struktur, temperaturegenskaber, dynamik af gasstrømme i de dybe lag af atmosfæren, der er placeret under de synlige skyer - alt dette er af stor interesse for forskere, forfatterne af det videnskabelige program Juno. Rumfartøjet, der retfærdiggør navnet givet til det, ser længere med sine instrumenter, end det hidtil har været muligt.
- Undersøgelse af kæmpens magnetfelt og magnetosfære. I en dybde på mere end 20 tusinde km, ved kolossale tryk og temperaturer, er enorme masser af brint i tilstanden af flydende metal. Strømmene i den genererer et kraftigt magnetfelt, og viden om dets egenskaber er vigtigt for at afklare planetens struktur og historien om dens dannelse.
- Undersøgelsen af detaljerne i tyngdefeltets struktur er også nødvendig for at planetforskere kan bygge en mere nøjagtig model af Jupiters struktur. Det vil give os mulighed for mere selvsikkert at bedømme massen og størrelsen af planetens dybeste lag, inklusive dens solide indre kerne.
Juno videnskabsudstyr
Rumfartøjets design giver mulighed for at bære en række instrumenter designet til at løse ovenstående problemer. Disse omfatter:
- Magnetometrisk kompleks MAG, sammensat af to magnetometre og en stjernesporer.
- Rumsegment af udstyr til gravitationsmålinger Gravity Science. Det andet segment er placeret på Jorden, selve målingerne udføres ved hjælp af Doppler-effekten.
- MWR mikrobølgeradiometer til undersøgelse af atmosfæren på store dybder.
- Ultraviolet spektrograf UVS til at studere strukturen af Jupiters nordlys.
- JADE-værktøj til at fikse fordelingen af lavenergiladede partikler i nordlys.
- JEDI højenergi-ion- og elektronfordelingsdetektor.
- Detektor af plasma- og radiobølger i magnetosfæren på planeten Waves.
- JIRAM infrarødt kamera.
- Det optiske kamera fra JunoCam placeret på Juno hovedsageligt til demonstration og undervisningsformål for den brede offentlighed. Dette kamera har ingen særlige opgaver af videnskabelig karakter.
Designfunktioner og specifikationer for "Juno"
Rumfartøjet havde en affyringsmasse på 3625 kg. Heraf falder kun omkring 1600 kg på selve stationens andel, resten af massen - brændstof og oxidationsmiddel - forbruges under missionen. Ud over fremdriftsmotoren er enheden udstyret med fire orienteringsmotormoduler. Sonden drives af tre 9 meter lange solpaneler. Apparatets diameter, eksklusive deres længde, er 3,5 meter.
Den samlede effekt af solpaneler i kredsløb om Jupiter ved slutningen af missionen bør være mindst 420 watt. Derudover er Juno udstyret med to lithium-ion-batterier til at drive den, mens stationen er i Jupiters skygge.
Udviklerne tog højde for de særlige forhold, som Juno skal arbejde under. Rumfartøjets egenskaber er tilpasset betingelserne for et langt ophold inden for de kraftige strålingsbælter på en gigantisk planet. De fleste instrumenters sårbare elektronik er placeret i et særligt kubisk titanium rum, beskyttet mod stråling. Tykkelsen af dens vægge er 1 cm.
Usædvanlige "passagerer"
Stationen bærer tre mandsfigurer af aluminium i lego-stil, der forestiller de gamle romerske guder Jupiter og Juno, samt opdageren af planetens satellitter, Galileo Galilei. Disse "passagerer", som missionspersonalet forklarer, tog til Jupiter for at tiltrække den yngre generations opmærksomhed på videnskab og teknologi, for at interessere børn i rumudforskning.
Den store Galileo er om bord og i et portræt på en speciel plakette leveret af den italienske rumfartsorganisation. Den bærer også et fragment af et brev skrevet af videnskabsmanden i begyndelsen af 1610, hvor han første gang nævner observationen af planetens satellitter.
Portrætter af Jupiter
JunoCam var, selvom det ikke bærer en videnskabelig byrde, i stand til virkelig at glorificere Juno-rumfartøjet til hele verden. Billeder af den gigantiske planet, taget med en opløsning på op til 25 km pr. pixel, er fantastiske. Aldrig før har folk set den storslåede og truende skønhed ved Jupiters skyer så detaljeret.
Lydvidde skybælter, orkaner og hvirvelvinde i den mægtige Jupiter-atmosfære, den gigantiske anticyklon fra Den Store Røde Plet - alt dette blev fanget af det optiske Juno-kamera. Billeder af Jupiter fra rumfartøjet gjorde det muligt at se planetens polare områder, som er utilgængelige for teleskopiske observationer fra Jorden og kredsløb nær Jorden.
Nogle videnskabelige resultater
Missionen har gjort imponerende videnskabelige fremskridt. Her er blot nogle få:
- Asymmetrien i Jupiters gravitationsfelt, forårsaget af de særlige forhold ved fordelingen af atmosfæriske strømme, er blevet fastslået. Det viste sig, at dybden, som disse bånd strækker sig til, synlig på Jupiters skive, når 3000 km.
- Den komplekse struktur af atmosfæren i polarområderne, karakteriseret ved aktive turbulente processer, er blevet opdaget.
- Målinger af magnetfeltet blev udført. Det viste sig at være en størrelsesorden højere end den stærkeste jordiskemagnetiske felter af naturlig oprindelse.
- Der er blevet bygget et tredimensionelt kort over Jupiters magnetfelt.
- Detaljerede billeder af nordlys taget.
- Nye data om sammensætningen og dynamikken i Den Store Røde Plet er modtaget.
Dette er ikke alle Junos resultater, men forskerne håber at få endnu mere information med det, fordi missionen stadig er i gang.
Future of Juno
Missionen var oprindeligt planlagt til at køre indtil februar 2018. Derefter besluttede NASA at forlænge opholdet på stationen nær Jupiter indtil juli 2021. I løbet af denne tid vil den fortsætte med at indsamle og sende nye data til Jorden og vil fortsætte med at fotografere Jupiter.
Ved slutningen af missionen vil stationen blive sendt ind i planetens atmosfære, hvor den vil brænde. En sådan afslutning er forudset for at undgå et fald på nogen af de store satellitter i fremtiden og mulig forurening af dens overflade med terrestriske mikroorganismer fra Juno. Rumfartøjet har stadig lang vej at gå, og forskerne regner med en rig videnskabelig "høst", som Juno vil bringe dem.
