Juno: Dlouhý pohled na Jupiter

Sonda Juno od NASA, která dorazila k Jupiteru 4. července 2016, podrobně studuje planetu, aby vědcům poskytla lepší představu o počasí, magnetickém prostředí a historii formování plynného obra.

Juno je teprve druhou dlouhodobou misí na Jupiteru po sondě Galileo, která kolem planety obíhala v letech 1995 až 2003. Mise Juno je plánována na pět let, s aktuálním datem ukončení (a dopadem na Jupiter) na rok 2021.

Historie vývoje

Juno je jednou ze tří sond New Frontiers NASA. Dalšími jsou New Horizons, které proletěly kolem Pluta v roce 2015, a OSIRIS-REx, který by měl v roce 2020 letět k asteroidu 101955 Bennu, aby odebral vzorek a vrátil jej na Zemi.

New Frontiers byl program vytvořený NASA v roce 2003 pro středně velké mise, z nichž každá je omezena na 1 miliardu USD na vývoj a náklady na start. (Naproti tomu vozítko Curiosity stálo asi 2,5 miliardy dolarů.) O čtvrtou misi New Frontiers se ucházejí dva finalisté – sonda Titan a vzorová návratová sonda pro kometu 67P/Churyumov-Gerasimenko (cíl minulé evropské mise Rosetta.)

Národní rada pro výzkum určila orbiter Jupiter jako vědeckou prioritu v roce 2003 ve svém desetiletém průzkumu „Nové hranice ve sluneční soustavě: strategie integrovaného průzkumu“. Mezi otázkami vznesenými v té době byly:

Juno byla vybrána v roce 2005 a původně se očekávalo, že bude spuštěna v červnu 2009, ale byla odložena až do srpna 2011 kvůli rozpočtovým omezením NASA.

Tým se rozhodl využít „neobvykle dlouhé fáze B“(plánovací fáze) k nalezení a snížení rizik pro vývoj kosmické lodi. Doufali, že se třemi roky práce místo obvyklého jednoho roku se vyhnou změnám designu pozdě ve hře, komunikačním mezerám a dalším záležitostem.

Start a manévry za letu

Juno odstartovala ze stanice Cape Canaveral Air Force Station 5. srpna 2011. Zatímco v okolí Jupiteru létalo v minulých desetiletích osm dalších kosmických lodí, část toho, čím se Juno odlišuje, je její schopnost generovat solární energii z okolí Jupiteru. Druhá kosmická loď spoléhala na jadernou energii, ale rezervy na výrobu plutonia se pro NASA v posledních desetiletích zmenšovaly.

„Solární energie je na Juno možná díky zlepšenému výkonu solárních článků, energeticky účinným přístrojům a kosmickým lodím, designu mise, který se může vyhnout Jupiterovu stínu, a polární oběžné dráze, která minimalizuje celkovou radiaci,“napsala NASA v roce 2016, když Juno praskla. rekord sluneční vzdálenosti pro všechny kosmické lodě. (Předchozím držitelem rekordu byla Rosetta, která dorazila ke kometě 67P – za oběžnou dráhou Marsu – v roce 2014.)

Než se Juno definitivně vydala k Jupiteru, dosáhla při průletu kolem Země 9. října 2013 zvýšení rychlosti o více než 8 800 mph (3,9 kilometrů za sekundu). Sonda pořídila snímky naší planety (připomnělo to hlavnímu výzkumníkovi Scott Bolton ze snímků Star Trek) a také odposlouchával amatérské rádiové signály jako součást úsilí o pomoc s radioamatéry.

V únoru 2016 provedla sonda Juno manévr, aby nastavila kurz plynného obra pro přílet 4. července 2016. Den nezávislosti byl v minulosti příznivým datem pro přílet kosmické lodi NASA. Příklady zahrnují přílet mise Mars Pathfinder a Sojourner k Rudé planetě (1997) a plánovanou srážku Deep Impact s kometou Tempel 1 (2005).

Viking 1, první přistávací modul NASA na Marsu, měl také přistát 4. července 1976, ale když se kosmická loď přiblížila, snímky ukázaly, že místo přistání bylo příliš drsné na přistání. Viking 1 úspěšně přistál na náhradním místě 20. července 1976, sedm let ode dne po prvním přistání člověka na Měsíci.

Vědecké cíle

Několik kosmických lodí proletělo kolem Jupiteru na cestě do jiných míst ve sluneční soustavě (jako jsou Pioneer 10 a 11, Voyager 1 a 2 a New Horizons). I během krátkých průletů byli schopni zahlédnout zajímavé informace o Jupiteru a jeho měsících. Například New Horizons zachytil velký výbuch na sopečném měsíci Io.

K dnešnímu dni však zůstala dlouhodobě pouze jedna mise: Galileo. Po startu z raketoplánu Atlantis v říjnu 1989 dorazil Galileo k Jupiteru v roce 1995 a strávil osm let studiem planety a jejích měsíců.

Galileovy objevy zahrnují nalezení potenciálních slaných oceánů pod kůrami Europy, Callisto a Ganymede. Vyslal také sestupnou sondu do atmosféry Jupiteru. Velká část hodnoty mise také pocházela z téměř deseti let strávených v Jupiterově systému, což vědcům umožnilo vzácnou příležitost provádět detailní a zdlouhavá pozorování největší planety sluneční soustavy.

Juno se zaměřuje výhradně na Jupiter a podle NASA se snaží odpovědět alespoň na některé z následujících otázek:

Počáteční pozorování Juno

Během kalibrační fáze Juno v srpnu 2016 sonda zjistila, že slavné pásy kolem planety zasahují hluboko do atmosféry.

V únoru 2017 NASA oznámila, že Juno zůstane na své současné 53denní oběžné dráze po zbytek mise. Manažeři původně plánovali změnit oběžnou dráhu tak, aby se Juno přiblížila k planetě, ale naznačili, že se obávají, že – vzhledem k tomu, že kosmická loď měla problémy s heliovými ventily v motoru – může spuštění hlavního motoru vést k „méně než žádoucí oběžné dráze“."

Pohled z Juno v květnu 2017 ukázal prstence tak, jak nikdy předtím. Jupiter, stejně jako všichni plynní obři ve sluneční soustavě, má prstence – ale jsou mnohem méně efektní než ty na Saturnu. Obrázek Juno byl první, který ukázal Jupiterovy prstence z vnitřního pohledu.

Tým také odhalil, že částice pohánějící Jupiterovy polární záře se zdají být jiné než ty, které způsobují, že září polární záře Země. Také póly obsahují gigantické cyklóny a žádnou ze zón a pásů, které jsou viditelné ve více rovníkových zeměpisných šířkách. Zdá se, že mraky ve vysokých nadmořských výškách sněží materiál v horních vrstvách atmosféry. Ještě podivnější je, že jádro se zdá větší a difúznější, než vědci dříve předpokládali, což má důsledky pro naše chápání toho, jak vznikl Jupiter.

Juno pořídila mnoho snímků Jupiterovy ikonické Velké rudé skvrny – gigantické bouře – v červenci 2017. Vědce zajímá, proč bouře přetrvávala tak dlouho a proč se posledních několik desetiletí zmenšuje.

Mezitím se občanští vědci nadále účastní prostřednictvím nástroje JunoCam, který pořizuje snímky pro lidi, aby je mohli zpracovat ve svém volném čase. Některé příklady spolupráce zahrnují snímek měsíců Io a Europa v říjnu 2017 a úžasný pohled na Jupiterovy mraky zveřejněné v září téhož roku.

Přesun do rozšířené mise

V červnu 2018 NASA oznámila, že prodlouží misi Juno nejméně do července 2021, aby vědci mohli provádět další analýzu dat. V té době bylo prodloužení účtováno jako umožnění vědcům navázat na některé ze zajímavých otázek, které Juno dosud vznesla.

Oznámení také diskutovalo o několika zajímavých zjištěních Juno, která poukazují na trendy v dlouhodobém počasí a atmosférických rysech Jupiteru. Dříve toho roku, přibližně ve stejnou dobu, kdy tým Juno zveřejnil několik nových snímků ukazujících barevné atmosférické pásy táhnoucí se po celé planetě, Bolton novinářům řekl, že vědci se před příchodem Juno "úplně mýlili" ohledně Jupiteru.

"Naše představy byly naprosto mylné o vnitřní struktuře, atmosféře a dokonce i magnetosféře," řekl Bolton na 231. setkání Americké astronomické společnosti 9. ledna 2018.

Příklady zahrnují Juno, který našel obrovské „rozmazané“jádro místo malého a hustého jádra, které výzkumníci očekávali, podivné skupiny cyklónů na severním a jižním pólu Jupiteru, polární záře poháněné zdrojem, který astronomové nemohou najít, a podivné chování v jeho magnetickém poli..

Na konci roku 2017 Juno také odhalila, že Velká rudá skvrna je nejméně 50krát hlubší než zemské oceány. "Juno zjistila, že kořeny Velké rudé skvrny sahají 50 až 100krát hlouběji než pozemské oceány a jsou teplejší na základně než nahoře," řekl Andy Ingersoll, profesor planetární vědy na Caltechu a spoluřešitel Juno. v době, kdy. "Větry jsou spojeny s rozdíly v teplotě a teplo základny skvrny vysvětluje divoké větry, které vidíme v horní části atmosféry."