Siitä lähtien Galileo havaitsi sen ensin a teleskooppi vuonna 1610 , Jupiter ja se on kuujärjestelmä ovat kiehtoneet ihmiskuntaa. Ja vaikka monet avaruusalukset ovat vierailleet järjestelmässä viimeisten 40 vuoden aikana, suurin osa näistä tehtävistä oli ohituksia. Lukuun ottamatta Galileoavaruusluotain , näiden avaruusalusten vierailut Jupiter-järjestelmään olivat yksi useista suunnitelluista tavoitteista, jotka tapahtuivat ennen kuin ne pääsivät syvemmälle aurinkokuntaan.
NASAn laukaistiin 5. elokuuta 2011 Junoavaruusalus on eri tarkoitus mielessä. Käyttämällä sarjaa tieteellisiä välineitä,Junotutkii Jupiterin ilmakehää, magneettista ympäristöä, sääkuvioita ja valaisee sen muodostumishistoriaa. Pohjimmiltaan se on ensimmäinen luotain vuoden jälkeenGalileotehtävä Jupiterin kiertoradalle, jossa se viettää seuraavat kaksi vuotta lähettäen tietoja kaasujättiläisestä takaisin Maahan.
Jos onnistuu,Junotulee olemaan ainoa pitkäaikainen matka Jupiteriin. Kuitenkin verrattunaGalileo -joka vietti seitsemän vuotta kaasujättiläisen kiertoradalla – Junon tehtävän on suunniteltu kestävän vain kaksi vuotta. Sen parannetun välinevalikoiman odotetaan kuitenkin tarjoavan runsaasti tietoa tänä aikana. Ja jos kaikki tehtävän laajennukset estetään, sen kohdennettu vaikutus Jupiterin pintaan tapahtuu helmikuussa 2018.
Juno sukeltaa planeetan ja sen voimakkaiden varautuneiden hiukkasten säteilyvyöhykkeiden väliin, saapuen 5 000 kilometrin (noin 3 000 mailin) etäisyydelle pilven huipulta. Kiitos: NASA/JPL-Caltech
Tausta:
Osana NASA:ta Uudet rajat Ohjelmassa Juno-tehtävä on yksi useista keskikokoisista tehtävistä, joiden tarkoituksena on tutkia aurinkokunnan eri kappaleita. Se on tällä hetkellä yksi kolmesta NASAn käytössä tai rakennusvaiheessa olevasta luotauksesta. Kaksi muuta ovat Uusia näköaloja luotain (joka lensi ohi Pluto vuonna 2015 ) ja OSIRIS-REx , jonka odotetaan lentävän asteroidille 101955 Bennu vuonna 2020 ja tuovan näytteitä takaisin Maahan.
Vuoden 2003 vuosikymmenen tutkimuksessa, jonka otsikko oli ' Uudet rajat aurinkokunnassa: Integroitu tutkimusstrategia ” – Valtakunnallinen tutkimusneuvosto keskusteli kohteista, jotka toimisivat New Frontiers -ohjelman ensimmäisen kilpailun lähteenä. Jupiter-kiertorata tunnistettiin tieteelliseksi prioriteetiksi, jonka toivottiin vastaavan useisiin kaasujättiläiseen liittyviin kysymyksiin.
Näitä olivat muun muassa se, oliko Jupiterilla keskusydin (jonka tutkimus auttaisi selvittämään, miten planeetta syntyi), Jupiterin ilmakehän vesipitoisuus, kuinka sen sääjärjestelmät voivat pysyä vakaina ja mikä on magneettikentän ja plasman luonne. Jupiteria ympäröivät. Vuonna 2005 Juno valittiin rinnalla New Frontiers -ohjelmaanUusia näköalojajaOSIRIS-REx.
Vaikka se alun perin oli tarkoitus laukaista vuonna 2009, NASA:n budjettirajoitukset pakottivat viivästyksen elokuuhun 2011. Luotain nimettiin roomalaisen jumalattaren Junon kunniaksi, Jupiterin (Zeuksen roomalainen vastine) vaimon, joka pystyi kurkistamaan läpi. pilvien verho, jonka Jupiter veti ympärilleen. Nimi oli aiemmin takanimi, joka merkitsi sanaaJUpiter Near-polar Orbiteryhtä hyvin.
Tehtäväprofiili:
Juno-tehtävä luotiin erityistä tarkoitusta varten tutkia Jupiteria saadakseen lisätietoja aurinkokunnan muodostumisesta. Tähtitieteilijät ovat jo jonkin aikaa ymmärtäneet, että Jupiterilla oli tärkeä rooli aurinkokunnan kehityksessä. Kuten muutkin kaasujättiläiset, se koottiin alkuvaiheessa, ennen kuin aurinkomme ehti imeä tai puhaltaa pois kevyitä kaasuja valtavasta pilvestä, josta ne syntyivät.
Sinänsä Jupiterin koostumus voisi kertoa meille paljon varhaisesta aurinkokunnasta. Samoin kaasujättiläisillä uskotaan olleen tärkeä rooli planeettojen muodostumisprosessissa, koska niiden valtavat massat antoivat niille mahdollisuuden muokata planeettojensa muiden objektien – planeettojen, asteroidien ja komeettojen – kiertoradat.
Tähtitieteilijöille ja planeettatieteilijöille on kuitenkin vielä paljon tietämätöntä tästä massiivisesta kaasujättiläisestä. Esimerkiksi Jupiterin sisäinen rakenne ja koostumus sekä sen magneettikenttä ohjaavat tekijät ovat edelleen teorian aiheena. Koska Jupiter muodostui samaan aikaan Auringon kanssa, niiden kemiallisen koostumuksen pitäisi olla samanlainen, mutta tutkimukset ovat osoittaneet, että Jupiterissa on enemmän raskaita alkuaineita kuin Auringossamme (kuten hiiltä ja typpeä).
Lisäksi on joitakin vastaamattomia kysymyksiä siitä, milloin ja missä planeetta muodostui. Vaikka se on saattanut muodostua nykyisellä kiertoradalla, jotkut todisteet viittaavat siihen, että se olisi voinut muodostua kauemmaksi auringosta ennen siirtymistä sisäänpäin. Kaikki nämä kysymykset ovat toivottavasti asioitaJunolähetystö vastaa.
Teknikko asentaa Junon titaaniholvin. (Kuvan luotto: NASA/JPL-Caltech/LMSS)
Käynnistettyään 5. elokuuta 2011,Junoavaruusalus vietti seuraavat viisi vuotta avaruudessa ja saavuttaa Jupiterin 4. heinäkuuta 2018. Kun se on kiertoradalla, se viettää seuraavat kaksi vuotta kiertäen planeettaa yhteensä 37 kertaa navasta napaan käyttämällä tieteellisiä instrumenttejaan alta luotamiseen. kaasujättiläisen peittävä pilvipeite.
Instrumentointi:
TheJunoavaruusalus on varustettu 8 instrumentin tieteellisellä sarjalla, jonka avulla se voi tutkia Jupiterin ilmakehää, magneetti- ja gravitaatiokenttiä, sääkuvioita, sen sisäistä rakennetta ja muodostumishistoriaa. Ne sisältävät:
- Painovoimatiede:Radioaaltoja käyttämällä ja mittaamalla niitä Doppler-ilmiötä varten tämä instrumentti mittaa massan jakautumisen Jupiterin sisällä painovoimakartan luomiseksi. Pienet painovoiman vaihtelut koettimen kiertoradalla aiheuttavat pieniä muutoksia nopeudessa. Tämän instrumentin päätutkijat ovat John Anderson NASAn Jet Propulsion Laboratorysta ja Luciano Iess Rooman Sapienza-yliopistosta.
- JunoCam:Tämä näkyvä valo/teleskooppi on avaruusaluksen ainoa kuvantamislaite. Yleisön levittämiseen ja koulutukseen tarkoitettu se tarjoaa henkeäsalpaavia kuvia Jupiterista ja aurinkokunnasta, mutta toimii vain seitsemällä kiertoradalla Jupiterin ympäri (Jupiterin säteilyn ja magneettikentän vaikutuksesta instrumentteihin). Tämän instrumentin PI on Michael C. Malin, Malin Space Science Systems
- Jovian Auroral Distribution Experiment (JADE):JADE-instrumentti mittaa Jupiterin revontulien matalaenergisten ionien ja elektronien kulmajakauman, energian ja nopeusvektorin käyttämällä kolmea energistä hiukkasilmaisinta. PI on David McComas Southwest Research Institutesta (SwRI).
- Jovian Energetic Particle Detector Instrument (JEDI):JADEn tapaan JEDI mittaa ionien ja elektronien kulmajakauman ja nopeusvektorin, mutta suurella energialla ja Jupiterin magnetosfäärissä. PI on Barry Mauk NASAn Applied Physics Laboratorysta.
Juno-avaruusalus ja sen tiedelaitteet. Kiitos: NASA/JPL
- Jovian Infrared Aural Mapper (JIRAM):Tämä lähi-infrapunasäteilyssä toimiva spektrometri vastaa Jupiterin ilmakehän ylempien kerrosten kartoittamisesta. Mittaamalla ulospäin säteilevää lämpöä se määrittää, kuinka vesipitoiset pilvet voivat kellua pinnan alla. Se pystyy myös arvioimaan metaanin, vesihöyryn, ammoniakin ja fosfiinin jakautumisen Jupiterin ilmakehässä. Angioletta Coradini Italian kansallisesta astrofysiikan instituutista on tämän instrumentin PI.
- Magnetometri:Tätä instrumenttia käytetään Jupiterin magneettikentän kartoittamiseen, planeetan sisätilojen dynamiikan ja polaarisen magnetosfäärin kolmiulotteisen rakenteen määrittämiseen. Jack Connemey NASAn Goddard Space Flight Centeristä on instrumentin PI.
- Mikroaaltoradiometri:MR-laite mittaa Jovian ilmakehän läpi kulkevia sähkömagneettisia aaltoja ja mittaa veden ja ammoniakin runsautta sen syvissä kerroksissa. Näin tehdessään se saa lämpötilaprofiilin eri tasoilla ja määrittää, kuinka syvä Jupiterin ilmakehän kierto on. Tämän instrumentin PI on Mike Janssen JPL:stä.
- Radio- ja plasmaaaltoanturi (RPWS):Tämä RPWS mittaa radio- ja plasmaspektrit Jupiterin revontulien alueella. Prosessissa se tunnistaa revontulien alueet, jotka määrittävät planeetan radiopäästöt ja kiihdyttävät sen revontulia. William Kurth Iowan yliopistosta on PI.
- Ultraviolettikuvausspektrografi (UVS):UVS tallentaa havaittujen ultraviolettifotonien aallonpituuden, sijainnin ja saapumisajan ja tarjoaa spektrikuvia UV-revontulien säteilystä napaisessa magnetosfäärissä. SwRI:n G. Randall Gladstone on PI.
Tieteellisen kokoelmansa lisäksi Juno-avaruusaluksessa on myös Galileo Galileille omistettu muistolaatta. Kilven toimitti Italian avaruusjärjestö, ja siinä on muotokuva Galileosta sekä käsikirjoitus, jonka Galileo itse oli säveltänyt, kun hän tarkkaili Jupiterin neljää suurinta kuuta (tunnetaan nykyään nimellä Galilean kuut ).
Galileo-rutto Juno-avaruusaluksella. Kiitos: NASA/JPL-Caltech/KSC
Italiaksi kirjoitettu ja Galileon omalla käsialalla litteroitu teksti on käännetty seuraavasti:
'11. päivänä se oli tässä muodostelmassa, ja Jupiteria lähinnä oleva tähti oli puolet toista pienempi ja hyvin lähellä toista niin, että edellisinä öinä kaikki kolme havaittua tähteä näyttivät samalta ja niiden joukossa yhtäläisiltä. kaukana; niin, että on selvää, että Jupiterin ympärillä on kolme liikkuvaa tähteä, jotka ovat tähän asti näkymättömiä kaikille.'
Avaruusaluksessa on myös kolme Lego-hahmoa, jotka edustavat Galileota, roomalaista jumalaa Jupiteria ja hänen vaimoaan Junoa. Junon hahmo pitelee suurennuslasia merkkinä hänen etsimisestä totuutta, Jupiter pitelee salamaa ja Galileo Galilein hahmo kuuluisaa teleskooppiaan. Lego teki nämä hahmot alumiinista (tavanomaisen muovin sijaan) varmistaakseen, että ne selviävät avaruuslennon äärimmäisistä olosuhteissa.
Tuoda markkinoille:
Juno-tehtävä käynnistettiin Cape Canaveralin ilmavoimien asemalta 5. elokuuta 2011 Atlas v raketti . Noin 1 minuutin ja 33 sekunnin kuluttua viisi Solid Rocket Boosteria (SRB) saavuttivat burnoutin ja putosivat sitten pois. 4 minuuttia ja 26 sekuntia nousun jälkeen Atlas V:n pääkone sammui, mitä seurasi 16 sekuntia myöhemmin Kentaur-ylemmän vaiheen raketti .
6 minuuttia kestäneen palovamman jälkeen Centaur asetettiin alkuperäiselle pysäköintiradalle. Se rullasi noin 30 minuuttia ennen kuin sen moottori suoritti toisen laukauksen, joka kesti 9 minuuttia, jolloin avaruusalus asettui maapallon pakoradalle. Noin 54 minuuttia laukaisun jälkeen avaruusalus irtautui Centaurista ja alkoi laajentaa aurinkopaneelejaan.
Vuosi laukaisun jälkeen, elo-syyskuussa 2012, Juno-avaruusalus suoritti onnistuneesti kaksi Deep Space -avaruutta suunniteltu korjaamaan sen lentorataa. Ensimmäinen ohjaus (DSM-1) tapahtui 30. elokuuta 2012, jolloin pääkone laukaisi noin 30 minuuttia ja muutti nopeuttaan noin 388 m/s (1396,8 km/h; 867 mph).
Toinen operaatio (DSM-2), jonka kesto oli samanlainen ja johti samanlaiseen nopeuden muutokseen, tapahtui 14. syyskuuta. Kaksi laukaisua tapahtui, kun luotain oli noin 480 miljoonan kilometrin (298 miljoonan mailin) etäisyydellä Maasta, ja muuttivat avaruusaluksen nopeutta ja sen Jupiteriin sitoutunutta lentorataa, mikä loi pohjan painovoima-avustukselle sen ohilennosta Maan yli.
Earth Flyby:
Junon Maan ohilento tapahtui 9. lokakuuta 2013 sen jälkeen, kun avaruusalus suoritti yhden elliptisen kiertoradan Auringon ympäri. Lähimmän lähestymisensä aikana luotain oli noin 560 kilometrin (348 mailin) korkeudessa. Maan ohilento nosti Junon nopeutta 3 900 m/s (14 162 km/h; 8 800 mph) ja asetti avaruusaluksen viimeiselle Jupiterin lentoradalle.
Ohilennolla Junon Magnetic Field Investigation (MAG) -instrumentti onnistui ottamaan joitain matalaresoluutioisia kuvia Maasta ja Kuusta. Nämä kuvat otettiin Juno-luotaimen ollessa noin 966 000 km:n (600 000 mailin) päässä Maasta – noin kolme kertaa Maan ja Kuun välinen ero. Myöhemmin NASAn JPL:n teknikot yhdistivät ne luodakseen yllä olevan videon.
Maan ohilentoa käytettiin myös harjoituksenaJunotiederyhmä testaamaan joitain avaruusaluksen instrumentteja ja harjoittelemaan tiettyjä toimenpiteitä, joita käytetään, kun luotain saapuu Jupiteriin.
Tapaaminen Jupiterin kanssa:
TheJunoavaruusalus saavutti Jupiter-järjestelmän ja loi polaariradan kaasujättiläisen ympärille 4. heinäkuuta 2016. Sen kiertorata on erittäin elliptinen ja vie sen lähelle napoja – 4 300 km:n (2 672 mailia) etäisyydelle – ennen kuin se saavuttaa Calliston kiertoradan, kaukaisin Jupiterin suurista kuista (keskimääräinen etäisyys 1 882 700 km tai 1 169 855,5 mailia).
Tämän kiertoradan ansiosta avaruusalus voi välttää pitkäaikaisen kosketuksen Jupiterin säteilyvyöhykkeisiin, mutta silti mahdollistaa sen, että se voi suorittaa lähikuvauksia Jupiterin napailmakehästä, magnetosfääristä ja gravitaatiokentästä. Avaruusalus kiertää seuraavat kaksi vuotta Jupiteria yhteensä 37 kertaa, ja jokainen kiertorata kestää 14 päivää.
Tutkinta on jo suoritettu Jupiterin magneettikentän mittaukset . Tämä alkoi kesäkuun 24. päivänä, kun Juno ylitti keulaiskun aivan Jupiterin magnetosfäärin ulkopuolella, minkä jälkeen se siirtyi Jovian magnetosfäärin alempaan tiheyteen 25. kesäkuuta. Tehtyään siirtymän aurinkotuulen leimaamasta ympäristöstä Jupiterin magnetosfäärin hallitsemaan ympäristöön, aluksen instrumentit paljastivat mielenkiintoisia tietoja hiukkastiheyden äkillisestä muutoksesta.
Luotain saapui napaiselle elliptiselle kiertoradalle heinäkuun 4. päivänä pääkoneen 35 minuuttia kestävän laukaisun jälkeen, joka tunnetaan nimellä Jupiter Orbital Insertion (tai JOI). Kun luotain lähestyi Jupiteria sen pohjoisnavan ylhäältä, se avasi näkymän Jovian järjestelmään, jonka se otti viimeinen kuva ennen JOI:n aloittamista.
Heinäkuun 10. päivänä Juno-luotain lähetti ensimmäiset kuvansa kiertoradalta käynnistettyään varmuuskopion tieteellisistä instrumenteistaan. Kuvat otettiin, kun avaruusalus oli 4,3 miljoonan kilometrin (2,7 miljoonan mailin) etäisyydellä Jupiterista ja alkuperäisen 53,5 vuorokauden mittaisen kiertoradansa lähtevällä osuudella. The värillinen kuva näyttää Jupiterin ilmakehän piirteitä, mukaan lukien kuuluisa Suuri punainen piste ja kolme massiivisen planeetan neljästä suurimmasta kuusta – Io, Europa ja Ganymede, kuvassa vasemmalta oikealle.
Vaikka lähetystyöryhmä oli toivonut lyhentävän Junon kiertoaikaa 14 päivään, jolloin se pystyi suorittamaan yhteensä 37 perijovea ennen tehtävän päättymistä. Anturin heliumventtiilien toimintahäiriön vuoksi laukaus kuitenkin viivästyi. NASA on sittemmin ilmoittanut että se ei suorita tätä moottorin laukaisua ja että luotain suorittaa yhteensä perijoveen ennen tehtävänsä päättymistä.
Tehtävän loppu:
TheJunoTehtävän on määrä päättyä helmikuussa 2018 12 Jupiterin kiertoradan jälkeen. Tässä vaiheessa luotain poistuu kiertoradalta palaakseen Jupiterin ulkoilmakehään, ellei tehtävä laajennuksia. Kuten myös Galileoavaruusalus , tämän on tarkoitus välttää mahdolliset törmäykset ja biologinen saastuminen johonkin Jupiterin kuusta.
Tehtävää johtaa JPL, ja sen päätutkija on Scott Bolton Southwest Research Institutesta. NASAn Launch Services Program, joka sijaitsee Kennedyn avaruuskeskuksessa Floridassa, vastaa luotain laukaisupalvelujen hallinnasta. Juno-tehtävä on osa New Frontiers -ohjelmaa, jota hallinnoi NASAn Marshall Space Flight Center Huntsvillessä, Ala.
Tämän artikkelin kirjoittamisesta lähtienJunoTehtävä on yhden päivän, neljän tunnin ja viisikymmentäviisi minuutin päässä sen historiallisesta saapumisesta Jupiterin kanssa. Tarkista NASAn Juno-tehtävä sivulta saat ajantasaista tietoa tehtävästä ja pysy kuulolla Universe Today -päivityksestä!
Olemme kirjoittaneet monia mielenkiintoisia artikkeleita Jupiterista täällä Universumissa tänään. Tässä Juno räjäyttää Science Trekillä löytääkseen Jupiterin syntyhistorian , Jupiter Bound Juno ottaa häikäisevän Planet Earth -muotokuvien gallerian , Junon kiertoradan ymmärtäminen: NASA:n Scott Boltonin haastattelu , NASAn Juno-luotain saa painovoiman nopeuteen maan lennon aikana, mutta siirtyy turvatilaan .
Tähtitiedeillä on myös aiheeseen liittyviä jaksoja. Tässä Jakso 59: Jupiter , ja Jakso 232: Galileo-avaruusalus ,
Lisätietoja saat NASA:sta Juno-tehtävä sivulle ja Southwest Research Instituten Juno sivu .