Броени дни остават до пристигането на апарата на NASA – „Джуно” (Юнона) в орбита около най-голямата планета на Слънчевата система – Юпитер. Редом с облитането на Плутон от „Нови Хоризонти” и изследването на кометата Чурюмов – Герасименко от „Розета” това ще бъде едно от най-важните постижения в космическото усвояване от последните години.
На 4-ти юли, понеделник, се очаква „Джуно” да завърши своето петгодишно пътешествие, отнело му 2,8 млрд. km до достигане на целта.
По тази спирална траектория с използването на гравитацията на собствената ни планета за засилка към Юпитер, пътешестваше „Джуно”.
За да бъде „уловен” от гравитацията на планетата, „Джуно” трябва да забави скоростта си с 541,7 m/s чрез серия от няколко автоматични запуска на двигателя си, която ще бъде активирана с команди, изпратени от Земята. След това ще последват няколко напрегнати часа за инженерите в контролния център на NASA. Тъй като насочената антена на „Джуно” няма да следи Земята в момента на маневрирането, учените няма да разполагат веднага с телеметрични данни и ще използват друг подход, за да разберат успешно ли е преминало навлизането в орбита. Апаратът ще излъчва радиосигнали с определена честота, след завършване на всяка маневра, които ще бъдат засечени от големите наземни радиотелескопи. Със забавянето на скоростта на „Джуно” честотата на тези сигнали слабо ще се изменя поради Доплеровия ефект и така ще бъде потвърдено дали е постигнат желания резултат. Маневрата е особено критична, тъй като при нея трите соларни панела на апарата няма да са насочени към Слънцето и апаратът ще черпи енергия за системите си единствено от батерии.
Ако нещо се обърка, „Джуно” ще бъде безвъзвратно запокитен в космическото пространство, превръщайки се в един от най-бързите обекти, създавани от човешка ръка. Но ако всичко протече наред, „Джуно” ще навлезе в полярна орбита около газовия гигант, като в най-ниската си точка ще преминава на разстояние едва 4 667 km от горната му облачна покривка! И чак тогава трудните времена за „Джуно” ще започнат.
Предизвикателствата
Защото дизайнът на „Джуно” е голям инженерен подвиг. През далечната 2004 г., когато мисията печели финансиране от NASA, запасите на плутоний-238, традиционно използван като източник на електроенергия при мисиите в дълбокия космос, са критично малки, след като продукцията му в САЩ е спряна в края на 80-те. Това налага пред проектантите да прибегнат към алтернативния подход за захранването на апарата, който никога дотогава не е използван
толкова далеч от Слънцето. Решено е цялото електричество за системите на апарата да идва от слънчеви панели. Което е съвсем нормална практика за сателитите, обикалящи Земята, само че при Юпитер енергията от слънчевото греене е 25 пъти по-малко, отколкото при нас.
И тъй, „Джуно” е снабден с три слънчеви панела 2,7 m широки и 8,9, които на Земята биха генерирали над 10 KW, но при Юпитер ще могат да доставят едва 500 W мощност. Малката разполагаема мощност означава, че всеки от деветте научни прибори на борда и предавателят трябва да са оптимизирани за супер икономична работа.
Но всъщност оскъдната енергия е малкият дявол. Далеч по-голям проблем за „Джуно” е огромната, гибелна за електрониката радиация в близост до Юпитер. Около планетата има същите радиационни пояси като поясите на Ван Алън около Земята, само че несравнимо по-мощни.
Орбитата на „Джуно” е внимателно подбрaна, за да се минимизират ефектите от тях, ала все пак за двете предполагаеми години, в които „Джуно” ще събира данни около Юпитер, апаратът ще получи радиационна доза, еквивалентна на 100 милиона зъболекарски рентгенови снимки. Това налага елeктронните компоненти от първостепенно значение – бордния компютър и управлението на електрическите нагреватели – да бъдат изолирани в първи по рода си 172 килограмов титаниев контейнер, чийто стени намаляват 800 пъти околната радиация. Без него компютърът не би издържал и една обиколка на Юпитер. Камерата, която няма как да бъде поставена в този контейнер, ще изкара едва седем орбити.
Загадките
Комплицираният дизайн на „Джуно” има своето основание. Юпитер е сред най-добре изучените планети в Слънчевата система, но, оказва се, десетилетията на изследване от мисиите на Пайъниър, Вояджър, Касини и Галилео са ни разкрили толкова отговори, колкото въпроси са повдигнали. В древноримската митология богинята Юнона е единствената, която е съзирала истинската природа на своя съпруг – бог Юпитер, сред облаците, с които се е забулвал. От „Джуно” учените очакват нещо подобно. Това, което виждаме от Земята – поясите на Юпитер, Голямото червено петно, са само върхът на айсберга. Учените искат да разберат какво се крие под тези облаци от амоняк и сероводород.
Досега най-изчерпателен отговор на този въпрос ни е дала мисията „Галилео”, в рамките на която през 1995 г. в отровната атмосфера на Юпитер бе спусната изследователска сонда. Докато се спускаше в дълбините на газовия гигант, сондата предаде информация за химическия състав на района около нея. Бе установено, че елементите, присъстващи на повърхността на облаците, продължават да изобилстват и в дълбочина с едно изключение. Количеството на кислорода и водните молекули било учудващо ниско.
Учените имат две обяснения на тази аномалия. Или спускаемата сонда е имала редкия късмет да се гмурне в сух регион, аналогичен на пустинята Сахара (лошо), или изобщо не разбираме физическите процеси, протичащи на Юпитер (много лошо). Дилемата може да бъде разрешена единствено от апарат като „Джуно”. Той няма да се потапя пряко в Юпитер (не и преди края на мисията си), но облитайки цялата планета, оборудван с един специален уред, ще може да установи с точност разпространението на водата в дълбочина навсякъде. Специалният уред е микровълнов радиометър. За да засича вода, той използва същия принцип, на който работи микровълновата ви печка. Микровълновото излъчване се поглъща от водните молекули и те се загряват при това. Юпитер, от своя страна, може да бъде разглеждан като гигантска микровълнова печка, тъй като планетата е източник на мощно радиоизлъчване и в частност микровълново излъчване.
Като изследват сигнали с различни микровълнови честоти, идващи от Юпитер, учените ще могат да си направят куп изводи – за наличието и разпространението на водата на дълбочина до 500 km под повърхността на облаците, за температурния профил в тези региони и за движението на атмосферните маси. Освен това информацията за водата може би ще помогне да се даде отговор на друг един голям въпрос, мъчещ планетарните физици. Как и къде се е формирал Юпитер? Господстващите хипотези отново са две – според едната Юпитер се е формирал далеч от Слънцето и водата е съставна част от структурата му; според другата Юпитер се е формирал там, където е, и е получил водата от кометите, разбили се в него.
Микровълновото измерване е основната предназначение на „Джуно”, но с това далеч не се изчерпват функциите на апарата. Заради орбитата си той ще има възможност да изучи в детайли слабопроучените полярни области. Ще прелита право над областите с полярни сияния, а вижте за какви полярни сияния иде реч на едно от последните изображения на телескопа Хъбъл:
Със сигурност ни чакат зашеметяващи фотографии! Не на последно място: данните от „Джуно” ще подскажат и каква е структурата на Юпитер в дълбочина, дали има или не скалисто ядро. За това ще послужи уредът, измерващ слабите колебания в гравитационно поле на Юпитер, докато апаратът го обикаля.
Но всъщност най-хубавото е, че никой не знае какво ново ще открие „Джуно”. Космическите изследвания винаги са съпътствани с неочаквани от никого изненади, способни да преобърнат с главата надолу теориите, които сме ковали десетилетия. Защото космосът е полето, на което се обединяват откривателският дух и техническият прогрес, за да положат пътя към нашето бъдеще.
По информация от:
http://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-juno-spacecraft-to-risk-jupiter-s-fireworks-for-science
http://www.nature.com/news/nasa-s-juno-spacecraft-prepares-to-probe-jupiter-s-mysteries-1.20179
https://www.theguardian.com/science/2016/jun/04/probe-jupiter-juno
http://www.wired.com/2011/08/juno-spacecraft-jupiter/
