Юпитер біздің Күн жүйесіндегі ең үлкен және ең массивті планета ғана емес. Ол көптеген көрсеткіштер бойынша рекордшы. Осылайша, Юпитер планеталар арасындағы ең қуатты магнит өрісіне ие, рентген диапазонында сәуле шығарады және өте күрделі атмосфераға ие. Планетологтар бұл планетаға үлкен қызығушылық танытуда, өйткені Юпитердің Күн жүйесінің тарихындағы, сондай-ақ оның бүгіні мен болашағындағы рөлін асыра бағалау қиын.
Алып планетаға 2016 жылы жеткен және қазір Юпитер орбитасында зерттеу бағдарламасында жүрген «Джуно» ғарыш кемесі ғалымдарға оның көптеген құпияларын шешуге көмектесуге дайын.
Миссияның басталуы
Бұл автоматты зондтың Юпитерге экспедициясына дайындықты NASA ерекше қызығушылық тудыратын Күн жүйесінің бірнеше объектілерін жан-жақты зерттеуге бағытталған Жаңа шекаралар бағдарламасының бөлігі ретінде жүргізді. «Джуно» осы жоба аясындағы екінші миссия болды. Ол 5 бастады2011 жылдың тамызы және бес жылға жуық уақытын жолда өткізіп, 2016 жылдың 5 шілдесінде Юпитер орбитасына сәтті шықты.
Рим мифологиясының жоғарғы құдайының атымен планетаға барған станцияның атауы «құдайлар патшасының» әйелінің құрметіне ғана таңдалған жоқ: оның белгілі бір мағынасы бар. Мифтердің біріне сәйкес, Юпитер өзінің жағымсыз істерін жамылған бұлт пердесінің арасынан тек Джуно ғана қарай алады. Ғарыш кемесіне Джуно есімін беру арқылы әзірлеушілер миссияның негізгі мақсаттарының бірін анықтады.
Зерделеу тапсырмалары
Планетологтардың Юпитерге қоятын сұрақтары өте көп және оларға жауаптар автоматты станцияға жүктелген ғылыми міндеттердің орындалуына байланысты. Зерттеу объектісіне байланысты бұл тапсырмаларды үш негізгі кешенге біріктіруге болады:
- Юпитер атмосферасын зерттеу. Көрінетін бұлттардың астында орналасқан атмосфераның терең қабаттарындағы газ ағындарының тазартылған құрамы, құрылымы, температуралық сипаттамалары, динамикасы - мұның бәрі ғалымдардың, Juno ғылыми бағдарламасының авторларының үлкен қызығушылығын тудырады. Өзіне берілген атауды ақтайтын ғарыш кемесі өз құралдарымен осы уақытқа дейін мүмкін болмағаннан да алысқа қарайды.
- Алыптың магнит өрісі мен магнитосферасын зерттеу. 20 мың км-ден астам тереңдікте орасан зор қысым мен температурада сутегінің орасан зор массасы сұйық метал күйінде болады. Ондағы токтар қуатты магнит өрісін тудырады және оның ерекшеліктерін білу планетаның құрылымы мен оның пайда болу тарихын нақтылау үшін маңызды.
- Гравитациялық өріс құрылымының егжей-тегжейлерін зерттеу планета ғалымдарына Юпитер құрылымының дәлірек моделін құру үшін де қажет. Бұл планетаның ең терең қабаттарының, оның ішінде оның ішкі ядросының массасы мен өлшемін сенімдірек бағалауға мүмкіндік береді.
Juno ғылыми жабдығы
Ғарыш аппаратының конструкциясы жоғарыда аталған мәселелерді шешуге арналған бірқатар құралдарды алып жүруді қарастырады. Оларға мыналар жатады:
- Екі магнитометр мен жұлдызды бақылаушыдан тұратын MAG магнитометриялық кешені.
- Гравитациялық өлшемдерге арналған жабдықтың ғарыштық сегменті Gravity Science. Екінші сегмент Жерде орналасқан, өлшеулердің өзі Доплер эффектісі арқылы жүзеге асырылады.
- Атмосфераны үлкен тереңдікте зерттеуге арналған MWR микротолқынды радиометр.
- Юпитердің полярлық сәулелерінің құрылымын зерттеуге арналған ультракүлгін спектрографы UVS.
- Аврораларда энергиясы төмен зарядталған бөлшектердің таралуын бекітуге арналған JADE құралы.
- JEDI жоғары энергиялы ион және электронды тарату детекторы.
- Толқындар планетасының магнитосферасындағы плазма мен радиотолқындардың детекторы.
- JIRAM инфрақызыл камера.
- JunoCam оптикалық диапазон камерасы негізінен көпшілікке көрсету және білім беру мақсатында Juno құрылғысына орналастырылған. Бұл камераның ғылыми сипаттағы арнайы тапсырмалары жоқ.
"Juno" дизайн мүмкіндіктері мен техникалық сипаттамалары
Ғарыш кемесі ұшыру массасы 3625 кг болды. Оның 1600 кг-ға жуығы ғана станцияның өз үлесіне келеді, қалған масса – отын мен тотықтырғыш – миссия кезінде тұтынылады. Қозғалтқыштан басқа құрылғы төрт бағыттаушы қозғалтқыш модулімен жабдықталған. Зонд 9 метрлік үш күн панелінен қуат алады. Аппараттың диаметрі олардың ұзындығын есептемегенде 3,5 метрді құрайды.
Миссияның соңына қарай Юпитердің айналасындағы орбитада күн батареяларының жалпы қуаты кемінде 420 ватт болуы керек. Бұған қоса, Juno станция Юпитердің көлеңкесінде болған кезде оны қуаттандыру үшін екі литий-ионды батареямен жабдықталған.
Әзірлеушілер Juno жұмыс істеуге тура келетін ерекше жағдайларды ескерді. Ғарыш аппаратының сипаттамалары алып планетаның қуатты радиациялық белдеуінде ұзақ тұру жағдайларына бейімделген. Көптеген құралдардың осал электроникасы радиациядан қорғалған арнайы текше титан бөлімінде орналастырылған. Оның қабырғаларының қалыңдығы 1 см.
Ерекше "жолаушылар"
Станцияда ежелгі Рим құдайлары Юпитер мен Юно, сондай-ақ планетаның серіктерін ашушы Галилео Галилей бейнеленген лего стиліндегі алюминийден жасалған үш адам фигурасы бар. Бұл «жолаушылар» миссия қызметкерлерінің түсіндіруінше, Юпитерге жас ұрпақтың назарын ғылым мен техникаға аудару, балаларды ғарышты игеруге қызықтыру үшін барған.
Ұлы Галилео итальяндық ғарыш агенттігі ұсынған арнайы тақтада бортында және портретінде. Сондай-ақ онда ғалымның 1610 жылдың басында жазған хатының фрагменті бар, онда ол алғаш рет планетаның серіктерін бақылау туралы айтады.
Юпитердің портреттері
JunoCam ғылыми жүктемені көтермесе де, Juno ғарыш кемесін бүкіл әлемге шынайы дәріптей алды. Пикселіне 25 км-ге дейінгі рұқсатпен түсірілген алып планетаның фотосуреттері таң қалдырады. Бұрын-соңды адамдар Юпитердің бұлттарының керемет және қорқынышты сұлулығын мұндай егжей-тегжейлі көрген емес.
Ендік бұлт белдеулері, құдіретті Юпитериялық атмосфераның дауылдары мен құйындары, Ұлы Қызыл дақтың алып антициклоны - мұның барлығы Juno оптикалық камерасына түсірілген. Ғарыш кемесінен Юпитердің суреттері Жерден және Жерге жақын орбитада телескопиялық бақылаулар үшін қол жетімсіз планетаның полярлық аймақтарын көруге мүмкіндік берді.
Кейбір ғылыми нәтижелер
Миссия әсерлі ғылыми прогреске қол жеткізді. Міне бірнешеу:
- Атмосфералық ағындардың таралу ерекшеліктерінен туындайтын Юпитердің гравитациялық өрісінің асимметриясы анықталды. Юпитердің дискісінде көрінетін бұл жолақтардың созылу тереңдігі 3000 км-ге жететіні анықталды.
- Белсенді турбулентті процестермен сипатталатын полярлық аймақтар атмосферасының күрделі құрылымы анықталды.
- Магниттік өрісті өлшеу жүргізілді. Бұл жердегі ең күштіден жоғары дәрежелі тәртіп болып шықтытабиғи шыққан магнит өрістері.
- Юпитердің магнит өрісінің үш өлшемді картасы жасалды.
- Авроралардың егжей-тегжейлі суреттері түсірілген.
- Ұлы қызыл дақ құрамы мен динамикасы туралы жаңа деректер алынды.
Бұл Джуноның барлық жетістіктері емес, бірақ ғалымдар одан да көбірек ақпарат алуға үміттенеді, өйткені миссия әлі жалғасуда.
Джуноның болашағы
Миссия бастапқыда 2018 жылдың ақпанына дейін жұмыс істейді деп жоспарланған. Содан кейін NASA Юпитер маңындағы станцияның болуын 2021 жылдың шілдесіне дейін ұзарту туралы шешім қабылдады. Осы уақыт ішінде ол Жерге жаңа деректерді жинауды және жіберуді және Юпитерді суретке түсіруді жалғастырады.
Миссияның соңында станция планетаның атмосферасына жіберіледі, онда ол жанады. Мұндай аяқталу болашақта кез келген ірі жерсерікке құлап кетпес үшін және оның бетін Юноның жердегі микроорганизмдермен ластануын болдырмау үшін қарастырылған. Ғарыш кемесі әлі алда көп, ал ғалымдар Джуно әкелетін мол ғылыми «егінге» сенуде.
