14 kwietnia 2023 roku Europejska Agencja Kosmiczna rozpoczyna misję Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE), której celem jest
JUICE nie będzie pierwszym odkrywczympojazd, który zbliży się do gazowego giganta: w przeszłości osiem stacji międzyplanetarnych zbliżyło się do Jowisza, a sonda NASA Juno bada teraz planetę. Niektórzy z nich używali gazowego olbrzyma tylko jako pośredniego „przystanku”, aby wykorzystać jego grawitację do uzyskania przyspieszenia i wejścia na określoną orbitę, aby dotrzeć do najdalszych obrzeży Układu Słonecznego i dalej. Inni celowo badali samą planetę i jej liczne satelity.
Ulotni wędrowcy lecący w dal i ich odkrycia
Dwa bliźniacze statki kosmiczne zaprojektowane przez NASAPioneer 10 i Pioneer 11 stały się pierwszymi sztucznymi pojazdami, które wyszły poza pas asteroid i zbliżyły się do największej planety w Układzie Słonecznym. Chociaż misje rozpoczęły się w odstępie około roku i przebiegały różnymi trajektoriami, wspólnie dokonali wielu historycznych wyczynów.
Pioneer 10 został wystrzelony 2 marca 1972 rambitną misję badania pasa asteroid, atmosfery Jowisza i zewnętrznych części Układu Słonecznego. Około półtora roku po starcie dotarła do Jowisza. W momencie największego zbliżenia 4 grudnia 1973 roku przeleciał w odległości 132 000 km od chmur Jowisza.
„Pioneer-10” wykonał pierwsze szczegółowe zdjęciazbliżenie gazowego olbrzyma i dokonał obserwacji pasów promieniowania, pola magnetycznego i wielu innych. Po zakończeniu swojej głównej misji sonda skierowała się w stronę gwiazdy Aldebaran, do której ma dotrzeć za około 2 miliony lat.
Uruchomiony około rok po jegojego poprzednik, Pioneer 11, przeleciał przez pas asteroid w 1974 roku. Potrzebował pomocy grawitacji Jowisza, aby dotrzeć do Saturna: 2 grudnia stacja międzyplanetarna minęła w odległości około 42,8 tys. km od krawędzi chmur planety. W wyniku tej części misji wykonał zdjęcia polarnych rejonów Jowisza i jego księżyców.
Artystyczna ilustracja sond Pioneer-10 i Pioneer-11. Zdjęcie: NASA Ames
Zdjęcia Jowisza i dwóch największych księżyców Europy (po lewej) i Ganimedesa (po prawej) wykonane przez sondę Pioneer 10. Obraz: NASA
Kolejni „turyści”, którzy odwiedzili gazolbrzym, stały się dwie sondy-"bliźniaki" "Podróżnicy". Sonda Voyager 2 została wystrzelona 20 sierpnia 1977 r., a Voyager 1 dwa tygodnie później. Ten ostatni wyprzedził swojego „bliźniaka”, przeleciał obok Jowisza w marcu 1979 roku i wykonał ponad 18 tysięcy zdjęć gazowego giganta i jego satelitów. Druga sonda, która dotarła do Jowisza cztery miesiące później, pozwoliła naukowcom porównać, jak zmienia się oblicze planety.
Badanie pokazało, jak się porusza i rozwijaatmosfera planety. Między innymi Voyagerowie po raz pierwszy pokazali, że Wielka Czerwona Plama jest burzą obracającą się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, która wchodzi w interakcję z innymi, mniejszymi burzami. Ponadto satelity odkryły słaby pierścień pyłu otaczający planetę i kilka nieznanych wcześniej księżyców, odkryły aktywne wulkany na Io i po raz pierwszy pokazały liniowe uskoki na powierzchni Europy – pierwszą oznakę ukrytego oceanu.
Zdjęcia Jowisza i Wielkiej Czerwonej Plamy z Voyagera. Zdjęcia: NASA
W 1992 roku statek kosmiczny przeleciał obok Jowisza.aparat „Ulisses”. Główną misją tego satelity było badanie Słońca. Ale aby wyjść poza płaszczyznę ekliptyki (płaszczyznę, w której poruszają się planety) i zobaczyć obszary polarne gwiazdy, sonda wykorzystała również grawitację największej planety. Podczas przelotu w pobliżu planety instrumenty satelitarne zdołały zmierzyć i udoskonalić kształt i rozmiar magnetosfery Jowisza.
Sonda Cassini-Huygens to wspólny projekt NASA,Europejska i Włoska Agencja Kosmiczna - najbardziej znany jest z eksploracji Saturna: przez ponad 10 lat okrążał orbitę planety. Ale w drodze na miejsce badań temu urządzeniu udało się również zbadać Jowisza. Kamery wysokiej rozdzielczości stacji międzyplanetarnej wykonały 26 000 zdjęć atmosfery Jowisza w ciągu kilku miesięcy przelotu. Te zdjęcia pomogły naukowcom przemyśleć na nowo swoje rozumienie czerwonych i białych pasów gazu wokół planety.
Zdjęcie Jowisza wykonane przez sondę Cassini. Zdjęcie: NASA/JPL/Instytut Nauk Kosmicznych
Ostatnia sonda, która przeleciała obok Jowisza"Nowe Horyzonty". Wizyta u gazowego giganta w 2007 roku była ważną częścią misji sondy, ponieważ grawitacja planety powinna była pomóc skierować ją w stronę Plutona. Podczas pięciomiesięcznego przelotu sonda New Horizons udoskonaliła obliczenia orbit wewnętrznych księżyców Jowisza i po raz pierwszy wykonała pierwsze zbliżenia Małej Czerwonej Plamy.
Galileo jako pierwszy okrążył Jowisza
Cztery statki kosmiczne („Pionierzy” iPodróżnicy odwiedzali Jowisza już wcześniej, ale Galileo był pierwszą sondą, która celowo weszła na orbitę wokół gazowego olbrzyma. Wystartował 18 października 1989 r. i dotarł do największej planety w grudniu 1995 r.
Na orbicie Galileo spadł do atmosferysonda, która jako pierwsza zbadała atmosferę gazowej planety. Mierzył temperaturę, ciśnienie, skład chemiczny, charakterystykę chmur, badał światło słoneczne, błyskawice i energię wewnętrzną planety. W ciągu 58 minut działania sonda przeniknęła 200 km w burzliwą atmosferę Jowisza, zanim została zmiażdżona, stopiona lub odparowana pod wpływem wysokiego ciśnienia i temperatury.
Artystyczna ilustracja Galileusza przelatującego nad wulkaniczną powierzchnią Io. Obraz: NASA
Przypadkowo po raz pierwszy był to Galileozaobserwowali kometę uderzającą w planetę, gdy Shoemaker-Levy 9 zderzył się z Jowiszem. Ponadto w ciągu 14 lat pracy na orbicie planety sonda odkryła pas intensywnego promieniowania nad wierzchołkami chmur Jowisza, hel w mniej więcej takim samym stężeniu jak na Słońcu, obecność słonego oceanu pod powierzchnią Europy, a także zebrał dane na temat żelaznego rdzenia i pola magnetycznego na Ganimedesie.
21 września 2003 r., kiedy Galileo prawieskończyło się paliwo, NASA celowo wysłała statek kosmiczny na samobójcze „lądowanie”. Sonda spłonęła w atmosferze Jowisza, aby chronić Europę, w której oceanach naukowcy uważają, że może ukrywać się życie.
Cztery największe księżyce Jowisza sfotografowane przez Galileusza (od lewej do prawej w kolejności rosnącej odległości od planety): Io, Europa, Ganimedes, Kallisto. Zdjęcie: NASA/JPL/DLR
Juno bada głębiny atmosfery
Misja Juno to dopiero druga przestrzeńurządzenie przeznaczone do badania największej planety Układu Słonecznego. Został wystrzelony przez NASA 5 sierpnia 2011 r., dotarł do Jowisza w lipcu 2016 r. i nadal działa.
Głównym celem Juno jest dowiedzieć się więcej opochodzenie Jowisza i jak planeta zmienia się w czasie. Podczas pobytu na Jowiszu automatyczna stacja zaglądała w głąb atmosfery gazowego giganta. Gwałtowne burze na planecie wydają się bardziej chaotyczne i nie do powstrzymania, niż wcześniej sądzono: na przykład sonda wykryła grupę cyklonów i antycyklonów na biegunie północnym Jowisza, niektóre większe od Ziemi.
Połączony obraz na podstawie danych,zebrane przez Juno w podczerwieni, które pokazuje centralny cyklon na biegunie północnym planety i osiem otaczających go cyklonów. Zdjęcie: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Chociaż Juno nie może obserwować jądra Jowiszabezpośrednio, statek kosmiczny dostarczył naukowcom dowodów na to, że jądro planety jest większe i „bardziej rozmyte” niż wcześniej sądzono. Naukowcy uważają, że gazowy olbrzym ma „rozmyte” jądro, a nie małe, stałe centrum.
Juno wykryła również kilka rodzajów wyładowań atmosferycznychna Jowiszu, dając naukowcom nowy wgląd w atmosferę planety. Wnioski wyciągnięte z zebranych danych sugerują, że pogoda na Jowiszu w niektórych przypadkach radykalnie różni się od ziemskiej. Na przykład na naszej planecie większość błyskawic pochodzi z chmur wodnych. Jednak Juno odkryła, że co najmniej jeden rodzaj wyładowań atmosferycznych powstaje wysoko w atmosferze Jowisza, gdzie temperatura jest zbyt niska dla wody. Być może powstają w wyniku zderzenia kryształków lodu i amoniaku.
Fragment obszaru równikowego Jowisza (biegunów nie widać, są po lewej i prawej stronie), uzyskany przez Juno. Zdjęcie: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill
Pierwotna misja Juno zakończyła się w 2021 r., ale NASA przedłużyła ją do 2025 r. W tym czasie sonda przyjrzy się bliżej Ganimedesowi, Europie i Io.
JUICE to pierwsza sonda orbitująca wokół satelity
Pomimo licznych badań, wielePytania dotyczące Jowisza i jego księżyców pozostają bez odpowiedzi, zwłaszcza te związane z możliwością życia w oceanach ukrytych pod lodem.Być może JUICE będzie w stanie odpowiedzieć na niektóre z nich.
Podróż sondy do Jowisza potrwa 7,5 roku iobejmie trzy powroty na Ziemię: statek wykorzysta grawitację naszej planety i jeden przelot w pobliżu Wenus, aby dostosować swoją trajektorię i wejść na orbitę wokół gazowego giganta w grudniu 2031 r.
Zgodnie z planem spędzi na orbicie planety trzy lata,wykonując bliskie przeloty w pobliżu swoich trzech głównych satelitów: Europy, Ganimedesa i Kallisto. Następnie wejdzie na orbitę wokół największego satelity Ganimedesa, stając się pierwszym sztucznym urządzeniem orbitującym wokół satelity innego niż Księżyc.
JUICE wykona tylko dwa przeloty nad Europą, lecącw odległości około 400 km nad powierzchnią satelity. Jest zbyt blisko Jowisza, aby statek kosmiczny mógł tu pozostać przez bardzo długi czas. Następnie wykona 21 przelotów obok najbardziej oddalonego z czterech głównych księżyców, Callisto, zbliżając się na odległość 200 km od jego powierzchni. Misja zakończy się stabilną orbitą wokół Ganimedesa.
Animacja artystyczna JUICE na orbicie Ganimedesa. Wideo: ESA
JUICE posiada zainstalowanych 10 instrumentów naukowych,co pomoże naukowcom analizować księżyce Jowisza i ich potencjał do życia. Należą do nich kamery, czujniki analizujące skład chemiczny lodowych skorup księżyców i ich otoczenia, magnetometry i radary, które będą tworzyć szczegółowe mapy powierzchni satelitów i po raz pierwszy zaglądać pod nie.
Misja miała zostać wystrzelona z kosmodromu podczasGujana Francuska 13 kwietnia 2023 o godzinie 15:15 czasu moskiewskiego. Jednak ze względu na warunki pogodowe start został przesunięty o jeden dzień: druga próba zaplanowana jest na 14 kwietnia o godzinie 15:14. ESA rozpocznie transmisję na żywo ze startu o 14:45.
Czytaj więcej:
Naukowcy zbadali ultrajasny obiekt, który narusza prawa fizyki
„Morze” kwarków wewnątrz jednego protonu: z czego składa się cząstka elementarna
Spójrz na mapę Marsa w najwyższej rozdzielczości: 110 000 klatek i 5,7 biliona pikseli
Na okładce:artystyczna ilustracja misji JUICE. Zdjęcie: ESA/ATG medialab (statek kosmiczny); NASA/ESA/J. Nichols (Jowisz); NASA/JPL (Ganimedes); NASA/JPL/Uniwersytet Arizony (Io); NASA/JPL/DLR (Kallisto i Europa)
Aktualizacja 13.04.2023: wskazana nowa data uruchomienia