Jupiter ist nicht nur der größte und massereichste Planet in unserem Sonnensystem. Er ist in vielerlei Hinsicht ein Rekordh alter. Damit hat Jupiter das stärkste Magnetfeld unter den Planeten, emittiert im Röntgenbereich und hat eine äußerst komplexe Atmosphäre. Planetologen zeigen großes Interesse an diesem Planeten, da es schwierig ist, die Rolle des Jupiter in der Geschichte des Sonnensystems sowie in seiner Gegenwart und Zukunft zu überschätzen.
Die Raumsonde Juno, die den Riesenplaneten im Jahr 2016 erreichte und sich derzeit in einem Forschungsprogramm im Orbit um Jupiter befindet, soll Wissenschaftlern helfen, viele seiner Rätsel zu lösen.
Missionsbeginn
Die Vorbereitungen für die Expedition dieser automatischen Sonde zum Jupiter wurden von der NASA im Rahmen des New Frontiers-Programms durchgeführt, das sich auf die umfassende Untersuchung mehrerer Objekte des Sonnensystems von besonderem Interesse konzentrierte. „Juno“wurde die zweite Mission im Rahmen dieses Projekts. Sie begann 5August 2011 und nach fast fünf Jahren auf der Straße am 5. Juli 2016 erfolgreich in die Umlaufbahn um Jupiter eingetreten.
Der Name der Station, die zu dem Planeten führte, der den Namen der höchsten Gottheit der römischen Mythologie trägt, wurde nicht nur zu Ehren der Frau des "Königs der Götter" gewählt: Er hat eine gewisse Konnotation. Einer der Mythen zufolge konnte nur Juno durch den Wolkenschleier blicken, mit dem Jupiter seine ungebührlichen Taten verhüllte. Mit der Namensgebung für das Raumschiff Juno identifizierten die Entwickler damit eines der Hauptziele der Mission.
Prüfaufgaben
Planetologen haben viele Fragen an Jupiter, und die Antworten darauf hängen von der Erfüllung der wissenschaftlichen Aufgaben ab, die der automatischen Station zugewiesen sind. Je nach Studiengegenstand lassen sich diese Aufgaben zu drei Hauptkomplexen zusammenfassen:
- Untersuchung der Jupiteratmosphäre. Die verfeinerte Zusammensetzung, Struktur, Temperaturcharakteristik und Dynamik von Gasströmungen in den tiefen Schichten der Atmosphäre unter den sichtbaren Wolken - all dies ist für Wissenschaftler, die Autoren des Juno-Wissenschaftsprogramms, von großem Interesse. Das Raumschiff, das seinen Namen rechtfertigt, blickt mit seinen Instrumenten weiter, als es bisher möglich war.
- Untersuchung des Magnetfelds und der Magnetosphäre des Riesen. In einer Tiefe von mehr als 20.000 km, bei kolossalen Drücken und Temperaturen befinden sich riesige Wasserstoffmassen im Zustand von flüssigem Metall. Die Ströme darin erzeugen ein starkes Magnetfeld, und die Kenntnis seiner Eigenschaften ist wichtig, um die Struktur des Planeten und seine Entstehungsgeschichte zu klären.
- Das Studium der Details der Struktur des Gravitationsfeldes ist auch für Planetenwissenschaftler notwendig, um ein genaueres Modell der Struktur des Jupiter zu erstellen. Es wird uns ermöglichen, die Masse und Größe der tiefsten Schichten des Planeten, einschließlich seines festen inneren Kerns, sicherer zu beurteilen.
Juno-Wissenschaftsausrüstung
Das Design des Raumfahrzeugs sieht das Tragen einer Reihe von Instrumenten vor, die dazu bestimmt sind, die oben genannten Probleme zu lösen. Dazu gehören:
- Magnetometrischer Komplex MAG, bestehend aus zwei Magnetometern und einem Sterntracker.
- Raumsegment der Ausrüstung für Gravitationsmessungen Gravity Science. Das zweite Segment befindet sich auf der Erde, die Messungen selbst erfolgen nach dem Doppler-Effekt.
- MWR Mikrowellenradiometer zur Untersuchung der Atmosphäre in großen Tiefen.
- Ultraviolett-Spektrograph UVS zur Untersuchung der Struktur von Jupiters Polarlichtern.
- JADE-Tool zur Fixierung der Verteilung niederenergetischer geladener Teilchen in Polarlichtern.
- JEDI Hochenergie-Ionen- und Elektronenverteilungsdetektor.
- Plasma- und Radiowellendetektor in der Magnetosphäre des Planeten Waves.
- JIRAM Infrarotkamera.
- Die JunoCam-Kamera mit optischer Reichweite, die auf dem Juno hauptsächlich zu Demonstrations- und Bildungszwecken für die breite Öffentlichkeit angebracht wurde. Diese Kamera hat keine besonderen Aufgaben wissenschaftlicher Natur.
Designmerkmale und Spezifikationen von "Juno"
Das Raumschiff hatte eine Startmasse von 3625 kg. Davon fallen nur etwa 1600 kg auf den Anteil der Station selbst, der Rest der Masse – Brennstoff und Oxidator – wird während der Mission verbraucht. Neben dem Antriebsmotor ist das Gerät mit vier Orientierungsmotormodulen ausgestattet. Die Sonde wird von drei 9-Meter-Solarmodulen mit Strom versorgt. Der Durchmesser der Apparate ohne ihre Länge beträgt 3,5 Meter.
Die Gesamtleistung der Sonnenkollektoren im Orbit um Jupiter am Ende der Mission sollte mindestens 420 Watt betragen. Zusätzlich ist Juno mit zwei Lithium-Ionen-Batterien ausgestattet, um es mit Strom zu versorgen, während sich die Station im Schatten von Jupiter befindet.
Die Entwickler haben die besonderen Bedingungen berücksichtigt, unter denen Juno arbeiten muss. Die Eigenschaften des Raumfahrzeugs sind an die Bedingungen eines langen Aufenth alts in den mächtigen Strahlungsgürteln eines Riesenplaneten angepasst. Die empfindliche Elektronik der meisten Instrumente ist in einem speziellen kubischen Titanfach untergebracht, das vor Strahlung geschützt ist. Die Wandstärke beträgt 1 cm.
Ungewöhnliche "Passagiere"
Die Station trägt drei Mannfiguren aus Aluminium im Lego-Stil, die die antiken römischen Götter Jupiter und Juno sowie den Entdecker der Satelliten des Planeten, Galileo Galilei, darstellen. Diese "Passagiere", wie das Missionspersonal erklärt, gingen zum Jupiter, um die Aufmerksamkeit der jüngeren Generation auf Wissenschaft und Technologie zu lenken und Kinder für die Erforschung des Weltraums zu interessieren.
Der Große Galileo ist an Bord und in einem Porträt auf einer speziellen Plakette, die von der italienischen Weltraumagentur bereitgestellt wird. Es trägt auch ein Fragment eines Briefes des Wissenschaftlers von Anfang 1610, in dem er erstmals die Beobachtung der Satelliten des Planeten erwähnt.
Porträts von Jupiter
Die JunoCam, obwohl sie keine wissenschaftliche Last trägt, war in der Lage, das Juno-Raumschiff in der ganzen Welt wirklich zu verherrlichen. Fotos des Riesenplaneten, aufgenommen mit einer Auflösung von bis zu 25 km pro Pixel, sind erstaunlich. Noch nie zuvor haben die Menschen die großartige und bedrohliche Schönheit der Jupiterwolken so detailliert gesehen.
Wolkengürtel in Breitengraden, Orkane und Wirbelstürme der mächtigen Jupiter-Atmosphäre, der gigantische Antizyklon des Großen Roten Flecks – all dies wurde von der optischen Kamera Juno eingefangen. Bilder von Jupiter aus der Raumsonde ermöglichten es, die Polregionen des Planeten zu sehen, die für teleskopische Beobachtungen von der Erde und aus dem erdnahen Orbit nicht zugänglich sind.
Einige wissenschaftliche Ergebnisse
Die Mission hat beeindruckende wissenschaftliche Fortschritte gemacht. Hier sind nur einige:
- Die Asymmetrie des Gravitationsfeldes von Jupiter, verursacht durch die Besonderheiten der Verteilung der atmosphärischen Strömungen, wurde festgestellt. Es stellte sich heraus, dass die Tiefe, bis zu der sich diese auf der Jupiterscheibe sichtbaren Bänder erstrecken, 3000 km erreicht.
- Die komplexe Struktur der Atmosphäre der Polarregionen, die durch aktive turbulente Prozesse gekennzeichnet ist, wurde entdeckt.
- Messungen des Magnetfeldes wurden durchgeführt. Es stellte sich heraus, dass es um eine Größenordnung höher war als das stärkste irdischeMagnetfelder natürlichen Ursprungs.
- Eine dreidimensionale Karte von Jupiters Magnetfeld wurde erstellt.
- Detaillierte Bilder von Polarlichtern aufgenommen.
- Neue Daten zur Zusammensetzung und Dynamik des Großen Roten Flecks sind eingegangen.
Dies sind noch nicht alle Errungenschaften von Juno, aber die Wissenschaftler hoffen, noch mehr Informationen damit zu erh alten, da die Mission noch andauert.
Zukunft von Juno
Die Mission sollte ursprünglich bis Februar 2018 laufen. Dann beschloss die NASA, den Aufenth alt der Station in der Nähe von Jupiter bis Juli 2021 zu verlängern. Während dieser Zeit wird es weiterhin neue Daten sammeln und zur Erde senden und weiterhin Jupiter fotografieren.
Am Ende der Mission wird die Station in die Atmosphäre des Planeten geschickt, wo sie brennt. Ein solches Ende ist vorgesehen, um künftig einen Absturz auf einen der großen Satelliten und eine mögliche Kontamination seiner Oberfläche durch terrestrische Mikroorganismen der Juno zu vermeiden. Das Raumschiff hat noch einen langen Weg vor sich und Wissenschaftler rechnen mit einer reichen wissenschaftlichen „Ernte“, die Juno ihnen bringen wird.
