Jupiter ei ole vain aurinkokuntamme suurin ja massiivisin planeetta. Hän on monessa suhteessa ennätyksen h altija. Siten Jupiterilla on voimakkain magneettikenttä planeetoista, se säteilee röntgensäteiden alueella ja sillä on erittäin monimutkainen ilmakehä. Planetologit osoittavat suurta kiinnostusta tätä planeettaa kohtaan, koska on vaikea yliarvioida Jupiterin roolia aurinkokunnan historiassa sekä sen nykyisyydessä ja tulevaisuudessa.
Juno-avaruusalus, joka saavutti jättiläisplaneetan vuonna 2016 ja on parhaillaan tutkimusohjelmassa Jupiterin kiertoradalla, auttaa tutkijoita ratkaisemaan monia sen mysteereistä.
Tehtävän aloitus
NASA valmisteli tämän automaattisen luotain matkaa Jupiteriin osana New Frontiers -ohjelmaa, joka keskittyi aurinkokunnan useiden erityisen kiinnostavien kohteiden kattavaan tutkimukseen. "Junosta" tuli toinen tehtävä tämän projektin puitteissa. Hän aloitti 5elokuuta 2011 ja vietettyään lähes viisi vuotta tiellä, saavutti onnistuneesti Jupiterin kiertoradalle 5. heinäkuuta 2016.
Roomalaisen mytologian korkeimman jumalan nimeä kantavalle planeetalle menneen aseman nimi ei valittu pelkästään "jumalien kuninkaan" vaimon kunniaksi: sillä on tietty konnotaatio. Yhden myytin mukaan vain Juno pystyi katsomaan pilvien verhon läpi, jolla Jupiter peitti sopimattomia tekojaan. Antaessaan avaruusalukselle nimen Juno, kehittäjät määrittelivät yhdeksi tehtävän päätavoitteista.
Tunnustehtävät
Planetologilla on monia kysymyksiä Jupiterille, ja vastaukset niihin riippuvat automaattiselle asemalle osoitettujen tieteellisten tehtävien suorittamisesta. Opintokohteen mukaan nämä tehtävät voidaan yhdistää kolmeen pääkokonaisuuteen:
- Tutki Jupiterin ilmakehää. Kaasuvirtojen hienostunut koostumus, rakenne, lämpötilaominaisuudet, dynamiikka ilmakehän syvissä kerroksissa, jotka sijaitsevat näkyvien pilvien alla - kaikki tämä kiinnostaa suuresti tutkijoita, Juno-tieteellisen ohjelman kirjoittajia. Avaruusalus, joka perustelee sille annettua nimeä, näyttää instrumenteineen pidemmälle kuin se on tähän mennessä ollut mahdollista.
- Tutki jättiläisen magneettikenttää ja magnetosfääriä. Yli 20 tuhannen kilometrin syvyydessä v altavassa paineessa ja lämpötiloissa v altavat vetymassat ovat nestemäisen metallin tilassa. Sen sisältämät virrat synnyttävät voimakkaan magneettikentän, ja sen ominaisuuksien tunteminen on tärkeää planeetan rakenteen ja muodostumishistorian selventämiseksi.
- Painovoimakentän rakenteen yksityiskohtien tutkiminen on myös välttämätöntä, jotta planeettatieteilijät voivat rakentaa tarkemman mallin Jupiterin rakenteesta. Sen avulla voimme luottavaisemmin arvioida planeetan syvimpien kerrosten massan ja koon, mukaan lukien sen kiinteän sisäytimen.
Junon tiedelaitteet
Avaruusaluksen suunnittelu mahdollistaa useiden instrumenttien kuljettamisen, jotka on suunniteltu ratkaisemaan edellä mainitut ongelmat. Näitä ovat:
- Magnetometrinen kompleksi MAG, joka koostuu kahdesta magnetometristä ja tähtien seurannasta.
- Avaruussegmentti painovoimamittauksia varten Gravity Science. Toinen segmentti sijaitsee maan päällä, itse mittaukset suoritetaan Doppler-ilmiöllä.
- MWR-mikroa altoradiometri ilmakehän tutkimiseen suurissa syvyyksissä.
- Ultraviolettispektrografi UVS tutkiaksesi Jupiterin revontulien rakennetta.
- JADE-työkalu alhaisen energian varautuneiden hiukkasten jakautumisen korjaamiseen revontuhoissa.
- JEDI-suurenerginen ioni- ja elektronejakaumailmaisin.
- Plasman ja radioa altojen ilmaisin planeetan Waves magnetosfäärissä.
- JIRAM-infrapunakamera.
- JunoCam-optisen alueen kamera, joka on sijoitettu Junoon pääasiassa esittely- ja koulutustarkoituksiin suurelle yleisölle. Tällä kameralla ei ole erityisiä tieteellisiä tehtäviä.
Junon suunnitteluominaisuudet ja tekniset tiedot
Avaruusaluksen laukaisumassa oli 3625 kg. Näistä vain noin 1600 kg putoaa itse aseman osuuteen, loput massasta - polttoaine ja hapetin - kuluu tehtävän aikana. Propulsiomoottorin lisäksi laite on varustettu neljällä suuntausmoottorimoduulilla. Luotain saa virtansa kolmesta 9 metrin aurinkopaneelista. Laitteiden halkaisija ilman pituutta on 3,5 metriä.
Jupiterin ympärillä kiertävien aurinkopaneelien kokonaistehon tulee olla tehtävän loppuun mennessä vähintään 420 wattia. Lisäksi Juno on varustettu kahdella litiumioniakulla, jotka antavat sille virtaa aseman ollessa Jupiterin varjossa.
Kehittäjät ottivat huomioon erityisolosuhteet, joissa Junon on työskenneltävä. Avaruusaluksen ominaisuudet on mukautettu pitkän oleskelun olosuhteisiin jättiläisplaneetan voimakkailla säteilyvyöhykkeillä. Useimpien instrumenttien haavoittuva elektroniikka on sijoitettu erityiseen kuutiooniseen titaaniosastoon, joka on suojattu säteilyltä. Sen seinämien paksuus on 1 cm.
Epätavalliset "matkustajat"
Asemalla on kolme Legotyylistä alumiinista mieshahmoa, jotka kuvaavat muinaisia roomalaisia jumalia Jupiteria ja Junoa sekä planeetan satelliittien löytäjää Galileo Galileita. Nämä "matkustajat", kuten operaation henkilökunta selittää, menivät Jupiteriin kiinnittääkseen nuoremman sukupolven huomion tieteeseen ja teknologiaan, saadakseen lapset kiinnostumaan avaruustutkimuksesta.
Suuri Galileo on aluksella muotokuvana Italian avaruusjärjestön toimittamassa erityisessä taulussa. Siinä on myös katkelma erään tiedemiehen vuoden 1610 alussa kirjoittamasta kirjeestä, jossa hän mainitsee ensimmäisen kerran planeetan satelliittien havainnon.
Jupiterin muotokuvia
JunoCam, vaikka se ei kanna tieteellistä kuormaa, pystyi todella ylistämään Juno-avaruusaluksen koko maailmalle. Valokuvat jättiläisplaneetasta, joiden resoluutio on jopa 25 km/piksel, ovat uskomattomia. Koskaan aikaisemmin ihmiset eivät ole nähneet Jupiterin pilvien upeaa ja uhkaavaa kauneutta näin yksityiskohtaisesti.
Leveyssuunnan pilvivyöhykkeet, hurrikaanit ja mahtavan Jupiterian ilmakehän pyörteet, Suuren punaisen pisteen jättimäinen antisykloni – kaikki tämä tallentui Junon optisella kameralla. Jupiterista otettujen kuvien avulla avaruusaluksesta oli mahdollista nähdä planeetan napa-alueet, joille ei ole mahdollista tehdä teleskooppisia havaintoja Maasta ja maapallon kiertorad alta.
Joitakin tieteellisiä tuloksia
Tehtävä on saavuttanut vaikuttavaa tieteellistä edistystä. Tässä vain muutamia:
- Jupiterin gravitaatiokentän epäsymmetria, joka johtuu ilmakehän virtausten jakautumisen erityispiirteistä, on todettu. Kävi ilmi, että syvyys, johon nämä juovat ulottuvat Jupiterin kiekolla, on 3000 km.
- Löysi napa-alueiden ilmakehän monimutkaisen rakenteen, jolle on ominaista aktiiviset turbulenttiset prosessit.
- Magneettisen kentän mittaukset suoritettiin. Se osoittautui suuruusluokkaa korkeammaksi kuin vahvin maallinenluonnollista alkuperää olevat magneettikentät.
- Jupiterin magneettikentästä on rakennettu kolmiulotteinen kartta.
- Otettu yksityiskohtaisia kuvia revontuleista.
- Uusia tietoja Great Red Spotin koostumuksesta ja dynamiikasta on saatu.
Tämä ei ole kaikki Junon saavutukset, mutta tutkijat toivovat saavansa sen avulla vielä enemmän tietoa, koska tehtävä on vielä kesken.
Junon tulevaisuus
Tehtävän oli alun perin tarkoitus kestää helmikuuhun 2018 saakka. Sitten NASA päätti jatkaa Jupiterin lähellä sijaitsevan aseman oleskelua heinäkuuhun 2021 asti. Tänä aikana se jatkaa uusien tietojen keräämistä ja lähettämistä Maahan ja jatkaa Jupiterin kuvaamista.
Tehtävän lopussa asema lähetetään planeetan ilmakehään, jossa se palaa. Tällaista loppua suunnitellaan, jotta vältettäisiin putoaminen mihinkään suuriin satelliitteihin tulevaisuudessa ja sen pinnan mahdollinen saastuminen Junosta peräisin olevilla maanpäällisillä mikro-organismeilla. Avaruusaluksella on vielä paljon aikaa edessä, ja tutkijat luottavat runsaaseen tieteelliseen "satoon", jonka Juno tuo heille.
