Sonda Juno rozpoczyna misję wokół Jowisza

Konstruktorzy sondy Juno od początku wiedzieli, że wysyłając ją na orbitę wokół Jowisza, skazują ją na pewną śmierć. Jedyne, co mogli zrobić, to spróbować przedłużyć czas jej działania. Już 5 lipca, po prawie pięciu latach podróży, trzytonowa sonda wejdzie na orbitę wokół największej planety Układu Słonecznego, gdzie spędzi około dwudziestu miesięcy.

Artystyczna wizja sondy Juno orbitującej wokół Jowisza. Źródło NASA/JPL

Artystyczna wizja sondy Juno orbitującej wokół Jowisza. Źródło NASA/JPL

Misja ma pomóc naukowcom w poznaniu najdawniejszych dziejów gazowego giganta, a tym samym początków naszego Układu. Sonda Juno jest szóstym urządzeniem, które zbliży się do Jowisza i drugim, którego celem jest badanie gazowego olbrzyma. Do tej pory w jego pobliżu przeleciały sondy Pioneer 10 i 11 oraz oba Voyagery, a sonda Galileo orbitowała wokół Jowisza w latach 1995-2003. Poważnym problemem odkrytym podczas pierwszych misji, okazało się zabójcze promieniowanie jonizujące, które z łatwością uszkadzało elektronikę na pokładach urządzeń. Dlatego też Juno, która podczas każdej z 37 silnie eliptycznych orbit zbliży się na odległość ok. 4300 km od biegunów Jowisza, musiała zostać zabezpieczona przed szkodliwymi skutkami promieniowania (dla porównania średnica Jowisza to 133 708 km). W tym celu zamknięto najważniejsze podsystemy sondy w tytanowej osłonie o grubości 10 mm, masie 200 kg i objętości dużego samochodu.

Tak ogromne i nieprzychylne promieniowanie wokół Jowisza jest wynikiem bardzo silnego pola magnetycznego, rozciągającego się na odległość około 100 promieni tej planety w stronę zwróconą ku Słońcu. Dla porównania ziemskie pole magnetyczne sięga na odległość ok. 10 promieni Ziemi i jest znacznie słabsze. Wysokoenergetyczne cząstki o prędkościach bliskich prędkości światła zostają uwięzione w pasach radiacyjnych wokół planety i z łatwością przenikają przez aparaturę sondy, przy okazji niszcząc jej strukturę. Ponadto pył z częstych erupcji wulkanicznych na powierzchni księżyca Io dodatkowo jonizuje magnetosferę Jowisza.

Orbita sondy Juno została dobrana tak, by urządzenie jak najkrócej przebywało w niebezpiecznym polu magnetycznym Jowisza. Źródło: NASA/JPL

Orbita sondy Juno została dobrana tak, by urządzenie jak najkrócej przebywało w niebezpiecznym polu magnetycznym Jowisza. Źródło: NASA/JPL

Niestety niektóre z komponentów sondy muszą znajdować się poza tytanową obudową, dlatego skonstruowano je, uwzględniając czyhające niebezpieczeństwo. Na przykład kamera czujnika gwiazd jest czterokrotnie cięższa, niż podobne urządzenia działające na orbitach okołoziemskich. By zminimalizować ryzyko, orbita sondy została wybrana w taki sposób, by uniknąć najsilniejszych dawek promieniowania. Mimo tego naukowcy zdają sobie sprawę, że niektóre instrumenty mogą zawieść wcześniej, niż przewidują.

Kolejną ciekawostką jest fakt, że sonda Juno nieustannie obraca się wokół własnej osi.To jeden z tradycyjnych sposobów stabilizacji statków kosmicznych, pozwalający na stosunkowo łatwą kontrolę urządzenia. Dzięki tej strategii Jowisz znajdzie się w polu widzenia instrumentów naukowych sondy dwukrotnie w ciągu minuty.

Charakterystycznym elementem Juno są trzy ramiona pokryte panelami słonecznymi, każde o długości prawie 9 m i łącznej powierzchni 60 m2. W pobliżu Jowisza – niemal 800 mln km od Słońca – ilość energii słonecznej, przypadającej na metr kwadratowy, jest 25-krotnie mniejsza niż w pobliżu Ziemi. Mimo tego, dzięki dużemu postępowi w dziedzinie fotowoltaiki w ostatnich latach, zainstalowane panele wystarczą, by zasilić sondę. Juno jest pierwszym urządzeniem, które będzie korzystało wyłącznie z ogniw fotowoltaicznych i akumulatorów do zasilania swoich podsystemów tak daleko od Słońca. Tylko sonda Rosetta oraz Międzynarodowa Stacja Kosmiczna mają panele o większej powierzchni.

Wśród badań, które przeprowadzi sonda Juno za pomocą 9 instrumentów, są obserwacje zmian pola grawitacyjnego i magnetycznego planety, zjawisk atmosferycznych, zorzy polarnej czy zawartości wody w atmosferze. Dodatkowo na pokładzie znajduje się kamera JunoCam, która sfotografuje Jowisza dla celów popularnonaukowych.

Podczas projektowania misji Amerykańska Agencja Kosmiczna chciała zaznaczyć konieczność promowania nauk ścisłych wśród najmłodszych. Dlatego też postanowiono umieścić na pokładzie sondy nietypowych gości. Są nimi aluminiowe figurki Galileusza, rzymskiego boga Jowisza oraz jego żony Junony. Wyglądałem przypominają klasyczne postacie LEGO, a w swoich dłoniach dzierżą wyjątkowe atrybuty: Galileusz – odkrywca czterech księżyców Jowisza – wziął ze sobą teleskop i model badanej planety, natomiast Junona i Jowisz trzymają odpowiednio lupę oraz błyskawicę. W ten sposób projektanci misji chcieli zainspirować młodzież do rozwijania swoich pasji naukowych i technicznych.

Aluminiowe figurki LEGO Galileusza, Junony i Jowisza na pokładzie sondy Juno. Źródło: NASA

Aluminiowe figurki LEGO Galileusza, Junony i Jowisza na pokładzie sondy Juno. Źródło: NASA

Misja Juno zakończy się w lutym 2018 r., gdy sonda dokona deorbitacji, czyli wejścia w atmosferę Jowisza. Naukowcy mają nadzieję zebrać do tego czasu dane, które pozwolą poznać najdawniejszą historię giganta spowitego gęstą warstwą chmur, a także szczegóły formowania się Układu Słonecznego ponad 4,6 mld lat temu. Być może dzięki instrumentom naukowym na pokładzie Juno, uda się dowieść obecność stałego jądra planetarnego lub dokładnie zmierzyć zawartość wody i amoniaku głęboko w atmosferze planety. Tymczasem trzymamy kciuki za bezpieczne i owocne wejście sondy na orbitę Jowisza 5 lipca 2016 r.