Op 13 april 2023 lanceert de European Space Agency de Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) onderzoeksmissie om
JUICE zal niet de eerste verkenning zijneen voertuig dat de gasreus zal naderen: acht interplanetaire stations hebben Jupiter in het verleden benaderd en NASA's Juno-sonde verkent de planeet op dit moment. Sommigen van hen gebruikten de gasreus alleen als een tussenstop om zijn zwaartekracht te gebruiken om versnelling te krijgen en een bepaalde baan in te gaan om de verre buitenwijken van het zonnestelsel en verder te bereiken. Anderen bestudeerden doelbewust de planeet zelf en haar vele satellieten.
Vluchtige zwervers die in de verte vliegen en hun ontdekkingen
Twee dubbele ruimtevaartuigen ontworpen door NASAPioneer 10 en Pioneer 11 werden de eerste kunstmatige voertuigen die verder gingen dan de asteroïdengordel en de grootste planeet in het zonnestelsel naderden. Hoewel de missies ongeveer een jaar na elkaar begonnen en verschillende trajecten volgden, bereikten ze samen een aantal historische prestaties.
Pioneer 10 werd gelanceerd op 2 maart 1972 metambitieuze missie om de asteroïdengordel, de atmosfeer van Jupiter en het buitenste zonnestelsel te bestuderen. Ongeveer anderhalf jaar na de lancering bereikte het Jupiter. Bij zijn dichtste nadering op 4 december 1973 vloog het op een afstand van 132.000 km van de wolken van Jupiter.
"Pioneer-10" maakte de eerste detailfoto'sclose-up van de gasreus en observaties van de stralingsgordels, het magnetische veld en nog veel meer. Na zijn hoofdmissie te hebben voltooid, ging de sonde op weg naar de ster Aldebaran, die hij naar verwachting over ongeveer 2 miljoen jaar zal bereiken.
Gelanceerd ongeveer een jaar na zijnzijn voorganger, Pioneer 11, vloog in 1974 door de asteroïdengordel. Hij had de hulp van de zwaartekracht van Jupiter nodig om Saturnus te bereiken: op 2 december passeerde het interplanetaire station op een afstand van ongeveer 42,8 duizend km van de rand van de wolken van de planeet. Als resultaat van dit deel van de missie nam hij foto's van de poolgebieden van Jupiter en zijn manen.
Artistieke illustratie van de Pioneer-10 en Pioneer-11 sondes. Afbeelding: NASA Ames
Afbeeldingen van Jupiter en de twee grootste manen van Europa (links) en Ganymedes (rechts), gemaakt door het ruimtevaartuig Pioneer 10. Afbeelding: NASA
De volgende "toeristen" die het gas bezochtenreus, werden twee sondes - "tweeling" "Voyagers". Voyager 2 werd gelanceerd op 20 augustus 1977, gevolgd door Voyager 1 twee weken later. De laatste haalde zijn "tweeling" in, vloog in maart 1979 voorbij Jupiter en nam meer dan 18.000 foto's van de gasreus en zijn satellieten. De tweede sonde, die vier maanden later Jupiter bereikte, stelde onderzoekers in staat om te vergelijken hoe het gezicht van de planeet verandert.
Het onderzoek liet zien hoe het beweegt en zich ontwikkeltatmosfeer van de planeet. Voyagers toonden onder andere voor het eerst aan dat de Grote Rode Vlek een tegen de klok in draaiende storm was die in wisselwerking stond met andere, kleinere stormen. Bovendien ontdekten de satellieten een zwakke ring van stof rondom de planeet en verschillende voorheen onbekende manen, ontdekten ze actieve vulkanen op Io en vertoonden ze voor het eerst lineaire breuken op het oppervlak van Europa - het eerste teken van een verborgen oceaan.
Voyager-afbeeldingen van Jupiter en de Grote Rode Vlek. Foto's: NASA
In 1992 vloog een ruimtevaartuig voorbij Jupiter.apparaat "Ulysses". De belangrijkste missie van deze satelliet was het bestuderen van de zon. Maar om verder te gaan dan het vlak van de ecliptica (het vlak waarin de planeten bewegen) en de poolgebieden van de ster te bekijken, gebruikte de sonde ook de zwaartekracht van de grootste planeet. Tijdens een scheervlucht langs de planeet slaagden satellietinstrumenten erin de vorm en grootte van de magnetosfeer van Jupiter te meten en te verfijnen.
De Cassini-Huygens-sonde is een gezamenlijk NASA-project,De Europese en Italiaanse ruimtevaartorganisaties - is vooral bekend vanwege zijn verkenning van Saturnus: gedurende meer dan 10 jaar cirkelde hij rond de baan van de planeet. Maar op weg naar de onderzoekslocatie slaagde dit apparaat er ook in om Jupiter te bestuderen. De camera's met hoge resolutie van het interplanetaire station maakten 26.000 beelden van de atmosfeer van Jupiter gedurende een aantal maanden langsvliegen. Deze foto's hebben wetenschappers geholpen hun begrip van de rode en witte gasbanden rond de planeet te heroverwegen.
Een afbeelding van Jupiter gemaakt door de Cassini-sonde. Foto: NASA/JPL/Space Science Institute
De laatste sonde die langs Jupiter vloog was"Nieuwe horizonten". Een bezoek aan de gasreus in 2007 was een belangrijk onderdeel van de missie van het ruimtevaartuig, aangezien de zwaartekracht van de planeet had moeten helpen om het naar Pluto te sturen. Tijdens de vijf maanden durende flyby verfijnde New Horizons de baanberekeningen voor de binnenste manen van Jupiter en nam voor het eerst de eerste close-upfoto's van de Kleine Rode Vlek.
Galileo is de eerste die in een baan om Jupiter draait
Vier ruimtevaartuigen (“Pioneers” enVoyagers hadden Jupiter al eerder bezocht, maar Galileo was de eerste sonde die doelbewust in een baan rond de gasreus terechtkwam. Het werd gelanceerd op 18 oktober 1989 en bereikte de grootste planeet in december 1995.
Terwijl hij in een baan om de aarde was, viel Galileo in de atmosfeerde sonde die als eerste de atmosfeer van een gasplaneet bemonsterde. Hij mat temperatuur, druk, chemische samenstelling, kenmerken van wolken, bestudeerde zonlicht, bliksem en de interne energie van de planeet. In de 58 minuten dat de sonde in bedrijf was, drong de sonde 200 km door in de turbulente atmosfeer van Jupiter voordat hij werd verpletterd, gesmolten of verdampt als gevolg van intense druk en temperatuur.
Artistieke illustratie van de Galileo die langs het vulkanische oppervlak van Io vliegt. Afbeelding: NASA
Toevallig was het voor het eerst Galileoobserveerde een komeet die een planeet insloeg toen Shoemaker-Levy 9 in botsing kwam met Jupiter. Bovendien ontdekte het ruimtevaartuig gedurende 14 jaar werk in de baan van de planeet een intense stralingsgordel boven de wolkentoppen van Jupiter, helium in ongeveer dezelfde concentratie als op de zon, de aanwezigheid van een zoute oceaan onder het oppervlak van Europa, en verzamelde ook gegevens over de ijzeren kern en het magnetische veld op Ganymedes.
21 september 2003, toen Galileo bijnazonder brandstof kwam te zitten, stuurde NASA het ruimtevaartuig opzettelijk op een zelfmoord "landing". De sonde verbrandde in de atmosfeer van Jupiter om Europa te beschermen, in wiens oceanen wetenschappers denken dat het leven zich kan verbergen.
De vier grootste manen van Jupiter gefotografeerd door Galileo (van links naar rechts in volgorde van toenemende afstand tot de planeet): Io, Europa, Ganymedes, Callisto. Afbeelding: NASA/JPL/DLR
Juno verkent de diepten van de atmosfeer
De Juno-missie is slechts het tweede veldeen apparaat dat zich toelegt op het bestuderen van de grootste planeet in het zonnestelsel. Het werd op 5 augustus 2011 door NASA gelanceerd, arriveerde in juli 2016 bij Jupiter en is nog steeds in bedrijf.
Het belangrijkste doel van Juno is om meer te weten te komen overde oorsprong van Jupiter en hoe de planeet in de loop van de tijd verandert. Tijdens zijn verblijf op Jupiter keek het automatische station in de diepten van de atmosfeer van de gasreus. Hevige stormen op de planeet lijken chaotischer en niet te stoppen dan eerder werd gedacht: het ruimtevaartuig ontdekte bijvoorbeeld een cluster van cyclonen en anticyclonen op de noordpool van Jupiter, sommige groter dan de aarde.
Gecombineerd beeld op basis van data,verzameld door Juno in infrarood, die de centrale cycloon op de noordpool van de planeet en acht omliggende cyclonen laat zien. Afbeelding: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Hoewel Juno de kern van Jupiter niet kan waarnemendirect leverde het ruimtevaartuig wetenschappers bewijs dat de kern van de planeet groter en "vaagder" is dan eerder werd gedacht. De onderzoekers geloven dat de gasreus een "fuzzy" kern heeft in plaats van een klein, vast centrum.
Juno ontdekte ook verschillende soorten bliksemop Jupiter, waardoor wetenschappers nieuwe inzichten krijgen in de atmosfeer van de planeet. De conclusies uit de verzamelde gegevens suggereren dat het weer op Jupiter in sommige gevallen radicaal anders is dan op aarde. Op onze planeet komt bijvoorbeeld de meeste bliksem uit waterwolken. Maar Juno heeft ontdekt dat er minstens één soort bliksem ontstaat hoog in de atmosfeer van Jupiter, waar de temperatuur te laag is voor water. Misschien ontstaan ze door de botsing van ijskristallen en ammoniak.
Een gedeelte van het equatoriale gebied van Jupiter (de polen zijn niet zichtbaar, ze bevinden zich links en rechts), verkregen door Juno. Afbeelding: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill
De oorspronkelijke missie van Juno eindigde in 2021, maar NASA heeft deze verlengd tot 2025. Gedurende deze tijd zal het ruimtevaartuig Ganymede, Europa en Io van dichterbij bekijken.
JUICE is de eerste sonde die in een baan om de satelliet draait.
Ondanks talloze onderzoeken, veelVragen over Jupiter en zijn manen blijven onbeantwoord, vooral die over de mogelijkheid van leven in de oceanen verborgen onder het ijs. Misschien kan JUICE er enkele beantwoorden.
De reis van de sonde naar Jupiter zal 7,5 jaar durenzal drie keer terugkeren naar de aarde: het schip zal de zwaartekracht van onze planeet gebruiken en één keer langs Venus vliegen om zijn traject aan te passen en in december 2031 in een baan rond de gasreus terecht te komen.
Volgens het plan zal hij drie jaar in een baan om de planeet blijven,het maken van close flybys van de drie belangrijkste satellieten: Europa, Ganymedes en Callisto. Daarna zal het in een baan rond de grootste satelliet van Ganymedes komen en het eerste kunstmatige apparaat worden dat in een baan om een andere satelliet dan de maan draait.
JUICE zal slechts twee flybys van Europa maken, vliegendop een afstand van ongeveer 400 km boven het oppervlak van de satelliet. Het is te dicht bij Jupiter voor een ruimtevaartuig om hier lang te blijven. Daarna zal het 21 flybys uitvoeren langs de buitenste van de vier hoofdmanen, Callisto, en een afstand van 200 km van het oppervlak naderen. De missie zal eindigen met een stabiele baan rond Ganymedes.
Artistieke animatie van JUICE in de baan van Ganymedes. Video: ESA
JUICE heeft 10 wetenschappelijke instrumenten geïnstalleerd,die wetenschappers zal helpen de manen van Jupiter en hun potentieel voor leven te analyseren. Deze omvatten camera's, sensoren om de chemische samenstelling van de ijzige korsten van de manen en hun omgeving te analyseren, magnetometers en radars die gedetailleerde kaarten van de oppervlakken van satellieten zullen maken en voor het eerst daaronder kunnen kijken.
De missie moet op 13 april 2023 om 15:15 Moskou-tijd worden gelanceerd vanaf de ruimtehaven in Frans-Guyana. ESA begint om 14:45 uur met livestreaming van de lancering.
Lees verder:
Wetenschappers hebben een ultrahelder object bestudeerd dat in strijd is met de wet van de natuurkunde
"Zee" van quarks binnen één proton: waar bestaat een elementair deeltje uit
Kijk naar de kaart met de hoogste resolutie van Mars: 110.000 frames en 5,7 biljoen pixels
Op de cover:artistieke illustratie van de JUICE-missie. Afbeelding: ESA/ATG medialab (ruimtevaartuig); NASA/ESA/J. Nichols (Jupiter); NASA/JPL (Ganymedes); NASA/JPL/Universiteit van Arizona (Io); NASA/JPL/DLR (Callisto en Europa)