13 квітня 2023 року Європейське космічне агентство запускає дослідницьку місію Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) до
JUICE буде не першим дослідницькимапаратом, який наблизиться до газового гіганта: вісім міжпланетних станцій наближалися до Юпітера в минулому, а зонд НАСА «Юнона» досліджує планету зараз. Деякі з них використовували газовий гігант лише як проміжну «зупинку», щоб за допомогою його гравітації отримати прискорення і вийти на задану орбіту, щоб вийти на далекі околиці Сонячної системи та за її межі. Інші — цілеспрямовано вивчали саму планету та його численні супутники.
Швидколітні мандрівники, що летять вдалину, та їх відкриття
Два кораблі близнюка, розроблені НАСА,Піонер-10 і Піонер-11 стали першими штучними апаратами, які вийшли за межі пояса астероїда і наблизилися до найбільшої планети Сонячної системи. Хоча місії стартували з різницею приблизно на рік і рухалися різними траєкторіями, разом вони здійснили низку історичних подвигів.
«Піонер-10» був запущений 2 березня 1972 року замбітною місією з вивчення поясу астероїдів, атмосфери Юпітера та зовнішньої Сонячної системи. Приблизно через півтора роки після запуску він досяг Юпітера. При максимальному зближенні 4 грудня 1973 року він пролетів з відривом 132 тис. км від хмар Юпітера.
"Піонер-10" зробив перші докладні знімкигазового гіганта крупним планом і провів спостереження за його радіаційними поясами, магнітним полем та багатьом іншим. Закінчивши свою основну місію, зонд попрямував до зірки Альдебаран, якої він, як очікується, досягне приблизно через 2 млн. років.
Запущений приблизно через рік після свогопопередника, "Піонер-11" пролетів через пояс астероїдів у 1974 році. Він потребував допомоги гравітації Юпітера, щоб досягти Сатурна: 2 грудня міжпланетна станція пройшла на відстані близько 42,8 тис. км від краю хмар планети. Внаслідок цієї частини місії він зробив знімки полярних регіонів Юпітера та його супутників.
Художня ілюстрація зондів «Піонер-10» та «Піонер-11». Зображення: NASA Ames
Знімки Юпітера та двох найбільших супутників Європи (ліворуч) та Ганімеда (праворуч), отримані космічним апаратом «Піонер-10». Зображення: NASA
Наступними «туристами», які відвідали газовийгігант, стали два зонди-«близнюки» «Вояджери». «Вояджер-2» стартував 20 серпня 1977 року, за два тижні за ним пішов «Вояджер-1». Останній випередив свого «близнюка», пролетів повз Юпітера в березні 1979 року і зробив понад 18 тис. знімків газового гіганта та його супутників. Другий зонд, який досяг Юпітера на чотири місяці пізніше, дозволили дослідникам порівняти як змінюється образ планети.
Дослідження показало, як рухається та розвиваєтьсяатмосфери планети. Серед іншого «Вояджери» вперше показали, що Велика червона пляма — шторм, що обертається проти годинникової стрілки, який взаємодіяв з іншими меншими штормами. Крім того, супутники виявили слабке пилове кільце, що оточує планету, і кілька раніше невідомих супутників, відкрили вулкани, що діють, на Іо і вперше показали лінійні розлами на поверхні Європи — перша ознака прихованого океану.
Знімки Юпітера та Великої червоної плями, отримані «Вояджерами». Фотографії: NASA
У 1992 році повз Юпітер пролетів космічнийапарат "Улісс". Основна місія цього супутника полягала у дослідженні Сонця. Але щоб вийти за межі площини екліптики (площини, в якій рухаються планети) і розглянути полярні області зірки, зонд також використовував гравітацію найбільшої планети. Під час обльоту планети приладам супутникам вдалося виміряти та уточнити форму та розміри магнітосфери Юпітера.
Зонд "Кассіні-Гюйгенс" - спільний проект НАСА,Європейського та Італійського космічних агентств — найвідоміший своїм дослідженням Сатурна: понад 10 років він кружляв на орбіті планети. Але на шляху до місця досліджень цього апарату також вдалося вивчити Юпітер. Камери міжпланетної станції з високою роздільною здатністю зробили 26 тис. зображень атмосфери Юпітера за кілька місяців прольоту. Ці фотографії допомогли вченим переглянути своє розуміння червоних та білих смуг газу навколо планети.
Знімок Юпітера, отриманий під час прольоту зонда «Кассіні». Фото: NASA/JPL/Space Science Institute
Останнім зондом, що пролітає повз Юпітер, став"Нові горизонти". Відвідування газового гіганта у 2007 році було важливою частиною місії корабля, оскільки гравітація цієї планети мала допомогти спрямувати його до Плутона. Під час п'ятимісячного прольоту «Нові горизонти» уточнив розрахунки орбіт внутрішніх супутників Юпітера і вперше зробив перші фотографії Маленької Червоної Плями.
Галілео – перший на орбіті Юпітера
Чотири космічні апарати («Піонери» і"Вояджери") відвідували Юпітер до нього, але "Галілео" став першим зондом, який цілеспрямовано вийшов на орбіту газового гіганта. Він стартував 18 жовтня 1989 року і досяг найбільшої планети у грудні 1995 року.
Перебуваючи на орбіті, "Галілео" скинув атмосфернийзонд, який першим взяв пробу атмосфери газової планети. Він вимірював температуру, тиск, хімічний склад, характеристики хмар, вивчав сонячне світло, блискавки та внутрішню енергію планети. За 58 хвилин роботи зонд проникнув на 200 км у бурхливу атмосферу Юпітера, перш ніж був роздавлений, розплавлений або випарований через сильний тиск і температуру.
Художня ілюстрація «Галілео», що летить біля вулканічної поверхні Іо. Зображення: NASA
З волі нагоди саме «Галілео» впершеспостерігав за зіткненням комети з планетою, коли Шумейкер-Леві 9 зіштовхнувся з Юпітером. Крім того, за 14 років роботи на орбіті планети космічний апарат відкрив інтенсивний радіаційний пояс над вершинами хмар Юпітера, гелій приблизно в тій же концентрації, що і на Сонці, наявність солоного океану під поверхнею Європи, а також зібрав дані про залізне ядро та магнітне поле на Ганімеді.
21 вересня 2003 року, коли у Галілео майжезакінчилося паливо, НАСА навмисно відправило космічний корабель на самогубну посадку. Зонд згорів в атмосфері Юпітера, щоб захистити Європу, в океані якого, як вважають науковці, може ховатися життя.
Чотири найбільші супутники Юпітера, зняті «Галілео» (зліва направо в порядку збільшення відстані від планети): Іо, Європа, Ганімед, Каллісто. Зображення: NASA/JPL/DLR
«Юнона» вивчає глибини атмосфери
Місія «Юнона» — лише другий космічний.апарат, присвячений вивченню найбільшої планети Сонячної системи. Він був запущений НАСА 5 серпня 2011 року, прибув до Юпітера у липні 2016 року і досі продовжує працювати.
Основна мета «Юнони» — дізнатися більше пропоходження Юпітера і про те, як змінюється планета з часом. За час свого перебування на Юпітері автоматична станція зазирнула до глибин атмосфери газового гіганта. Сильні бурі на планеті здаються хаотичнішими і непереборними, ніж вважалося раніше: наприклад, космічний корабель виявив групу циклонів і антициклонів на північному полюсі Юпітера, деякі з яких за розміром перевищують Землю.
Комбіноване зображення на основі даних,зібраних «Юноною» в інфрачервоному діапазоні, яке показує центральний циклон на північному полюсі планети і вісім циклонів, що оточують його. Зображення: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Хоча «Юнона» не може спостерігати ядро Юпітерабезпосередньо, космічний корабель надав вченим докази того, що ядро планети більше і «нечіткіше», ніж вважалося раніше. Дослідники вважають, що газовий гігант має нечітке ядро, а не маленький твердий центр.
«Юнона» також виявила кілька видів блискавокна Юпітері, що дало вченим нове уявлення про атмосферу планети. Висновки, зроблені з урахуванням зібраних даних, припускають, що погода на Юпітері у деяких випадках радикально відрізняється від земної. Наприклад, на нашій планеті більшість блискавок виходить від водяних хмар. Але «Юнона» виявила, що принаймні один тип блискавок формується високо в атмосфері Юпітера, де температура надто низька для води. Можливо, вони виникають через зіткнення кристалів льоду та аміаку.
Ділянка приекваторіальної області Юпітера (полюси не видно, знаходяться ліворуч та праворуч), отриманий «Юноною». Зображення: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill
Початкова місія «Юнони» закінчилася 2021 року, але НАСА продовжило її до 2025 року. За цей час космічний корабель уважніше досліджує Ганімед, Європу та Іо.
JUICE - перший зонд на орбіті супутника.
Незважаючи на численні дослідження, багатопитання про Юпітера та його супутників залишаються без відповіді, особливо ті, які стосуються можливості існування життя в океанах, прихованих під льодом. Можливо, JUICE зможе відповісти на деякі з них.
Подорож зонда до Юпітера триватиме 7,5 років табуде включати три повернення до Землі: корабель використовуватиме гравітацію нашої планети і один обліт Венери, щоб скоригувати траєкторію руху і вийти на орбіту навколо газового гіганта в грудні 2031 року.
За планом, він проведе три роки на орбіті планети,здійснивши близькі облети трьох її основних супутників: Європи, Ганімеда та Каллісто. Після чого вийде на орбіту навколо найбільшого супутника Ганімеда, ставши першим штучним апаратом на орбіті супутника, відмінного від Місяця.
JUICE здійснить лише два обльоти Європи, пролетівшина відстані близько 400 км. над поверхнею супутника. Він розташований надто близько до Юпітера і тут космічний корабель не зможе залишатися надто довго. Після цього він виконає 21 обліт найдальшою з чотирьох основних місяців, Каллісто, наблизившись на відстань 200 км від її поверхні. Завершиться місія виходом на стабільну орбіту навколо Ганімеда.
Художня анімація JUICE на орбіті Ганімеда. Відео: ESA
На JUICE встановлено 10 наукових інструментів,які допоможуть вченим проаналізувати супутники Юпітера та їхній потенціал для життя. Серед них є камери, датчики для аналізу хімічного складу крижаної кірки місяців та їх довкілля, магнітометри та радари, які створять докладні карти поверхні супутників і вперше заглянути під них.
Місія має бути запущена з космодрому у Французькій Гвіані 13 квітня 2023 року о 15:15 за московським часом. ЕКА розпочне пряму трансляцію запуску о 14:45.
Читати далі:
Вчені вивчили надяскравий об'єкт, який порушує закон фізики
«Море» кварків усередині одного протону: з чого складається елементарна частка
Подивіться на карту Марса з найвищою роздільною здатністю: 110 000 кадрів та 5,7 трлн пікселів
На обкладинці:мистецька ілюстрація місії JUICE. Зображення: ESA/ATG medialab (космічний корабель); NASA/ESA/J. Nichols (Юпітер); NASA/JPL (Ганімед); NASA/JPL/University of Arizona (Іо); NASA/JPL/DLR (Калісто та Європа)