Юпитер не е просто най-голямата и най-масивна планета в нашата слънчева система. Той е рекордьор в много отношения. Така Юпитер има най-мощното магнитно поле сред планетите, излъчва в рентгеновия диапазон и има изключително сложна атмосфера. Планетолозите проявяват голям интерес към тази планета, тъй като е трудно да се надцени ролята на Юпитер в историята на Слънчевата система, както и в нейното настояще и бъдеще.
Космическият кораб Juno, който достигна до гигантската планета през 2016 г. и в момента е на изследователска програма в орбита около Юпитер, трябва да помогне на учените да разрешат много от неговите мистерии.
Старт на мисията
Подготовката за експедицията на тази автоматична сонда до Юпитер беше извършена от НАСА като част от програмата New Frontiers, фокусирана върху цялостното изследване на няколко обекта от слънчевата система от особен интерес. "Юнона" стана втората мисия в рамките на този проект. Тя започна 5август 2011 г. и след като прекара почти пет години на пътя, успешно влезе в орбита около Юпитер на 5 юли 2016 г.
Името на станцията, която е отишла до планетата, носеща името на върховното божество от римската митология, е избрано не само в чест на съпругата на „царя на боговете“: има известна конотация. Според един от митовете само Юнона можела да гледа през булото от облаци, с което Юпитер обвивал неприличните си дела. Присвоявайки името на Juno на космическия кораб, разработчиците идентифицираха една от основните цели на мисията.
Пробни задачи
Планетолозите имат много въпроси към Юпитер и отговорите на тях зависят от изпълнението на научните задачи, възложени на автоматичната станция. В зависимост от обекта на изследване, тези задачи могат да бъдат комбинирани в три основни комплекса:
- Изследване на атмосферата на Юпитер. Изтънченият състав, структура, температурни характеристики, динамика на газовите потоци в дълбоките слоеве на атмосферата, разположени под видимите облаци - всичко това представлява голям интерес за учените, авторите на научната програма Juno. Космическият кораб, оправдаващ името, дадено му, гледа по-далеч с инструментите си, отколкото е било възможно досега.
- Изследване на магнитното поле и магнитосферата на гиганта. На дълбочина повече от 20 хиляди км, при колосални налягания и температури, огромни маси от водород са в състояние на течен метал. Потоците в него генерират мощно магнитно поле, а познаването на неговите характеристики е важно за изясняване на структурата на планетата и историята на нейното формиране.
- Изследването на детайлите на структурата на гравитационното поле също е необходимо за планетарните учени, за да изградят по-точен модел на структурата на Юпитер. Това ще ни позволи по-уверено да преценим масата и размера на най-дълбоките слоеве на планетата, включително нейното твърдо вътрешно ядро.
Научно оборудване на Juno
Дизайнът на космическия кораб предвижда носенето на редица инструменти, предназначени за решаване на горните проблеми. Те включват:
- Магнетометричен комплекс MAG, съставен от два магнитометра и звезден тракер.
- Космически сегмент от оборудване за гравитационни измервания Gravity Science. Вторият сегмент се намира на Земята, като самите измервания се извършват с помощта на ефекта на Доплер.
- MWR микровълнов радиометър за изследване на атмосферата на големи дълбочини.
- Ултравиолетов спектрограф UVS за изследване на структурата на сиянията на Юпитер.
- JADE инструмент за фиксиране на разпределението на нискоенергийни заредени частици в полярните сияния.
- JEDI високоенергиен детектор за разпределение на йони и електрони.
- Детектор на плазмени и радиовълни в магнитосферата на планетата Waves.
- JIRAM инфрачервена камера.
- Камерата с оптичен обхват на JunoCam, поставена на Juno главно за демонстрационни и образователни цели за широката публика. Тази камера няма специални задачи от научен характер.
Дизайн характеристики и спецификации на "Juno"
Космическият кораб имаше стартова маса от 3625 кг. От тях само около 1600 кг се падат на дела на самата станция, останалата маса - гориво и окислител - се изразходват по време на мисията. В допълнение към задвижващия двигател, устройството е оборудвано с четири модула на двигателя за ориентация. Сондата се захранва от три 9-метрови слънчеви панела. Диаметърът на апарата, без тяхната дължина, е 3,5 метра.
Общата мощност на слънчевите панели в орбита около Юпитер до края на мисията трябва да бъде най-малко 420 вата. В допълнение, Juno е оборудвана с две литиево-йонни батерии за захранване, докато станцията е в сянката на Юпитер.
Разработчиците взеха предвид специалните условия, при които Juno ще трябва да работи. Характеристиките на космическия кораб са адаптирани към условията на дълъг престой в мощните радиационни пояси на планета-гигант. Уязвимата електроника на повечето инструменти е поставена в специално кубично титаниево отделение, защитено от радиация. Дебелината на стените му е 1 см.
Необичайни "пътници"
Станцията носи три алуминиеви фигури на мъже в стил Lego, изобразяващи древните римски богове Юпитер и Юнона, както и откривателя на спътниците на планетата, Галилео Галилей. Тези "пътници", както обяснява персоналът на мисията, са отишли до Юпитер, за да привлекат вниманието на младото поколение към науката и технологиите, да заинтересуват децата в изследването на космоса.
Великият Галилей е на борда и е в портрет на специална плоча, предоставена от Италианската космическа агенция. Той също така носи фрагмент от писмо, написано от учения в началото на 1610 г., където той за първи път споменава наблюдението на спътниците на планетата.
Портрети на Юпитер
Камерата JunoCam, въпреки че не носи научен товар, успя наистина да прослави космическия кораб Juno пред целия свят. Снимките на гигантската планета, направени с резолюция до 25 км на пиксел, са невероятни. Никога преди хората не са виждали великолепната и заплашителна красота на облаците на Юпитер с толкова подробности.
Облачни пояси на ширина, урагани и вихри на могъщата атмосфера на Юпитер, гигантският антициклон на Голямото червено петно - всичко това е заснето от оптичната камера Juno. Изображенията на Юпитер от космическия кораб направиха възможно да се видят полярните райони на планетата, които са недостъпни за телескопични наблюдения от Земята и околоземната орбита.
Някои научни резултати
Мисията постигна впечатляващ научен напредък. Ето само няколко:
- Установена е асиметрията на гравитационното поле на Юпитер, причинена от особеностите на разпределението на атмосферните потоци. Оказа се, че дълбочината, до която се простират тези ленти, видима на диска на Юпитер, достига 3000 км.
- Открита е сложната структура на атмосферата на полярните региони, характеризираща се с активни турбулентни процеси.
- Извършени са измервания на магнитното поле. Оказа се с порядък по-висок от най-силния земенмагнитни полета с естествен произход.
- Изградена е триизмерна карта на магнитното поле на Юпитер.
- Заснети са подробни изображения на полярните сияния.
- Получиха се нови данни за състава и динамиката на Голямото червено петно.
Това не са всички постижения на Juno, но учените се надяват да получат още повече информация с него, защото мисията все още продължава.
Бъдещето на Juno
Мисията първоначално беше планирана да продължи до февруари 2018 г. Тогава НАСА реши да удължи престоя на станцията близо до Юпитер до юли 2021 г. През това време той ще продължи да събира и изпраща нови данни на Земята и ще продължи да снима Юпитер.
В края на мисията станцията ще бъде изпратена в атмосферата на планетата, където ще изгори. Такъв край се предвижда, за да се избегне падане на някой от големите спътници в бъдеще и евентуално замърсяване на повърхността му от земни микроорганизми от Юнона. Космическият кораб има още дълъг път и учените разчитат на богата научна „реколта“, която Джуно ще им донесе.
