Посадка зонда на юпитер
Обновлено: 05.10.2024
В 1979 году Юпитер изучали аппараты Voyager-1 и Voyager-2.имено тогда были открыты вулканическая активность Ио и водяной лёд на поверхности Европы.
С помощью Galileo был уточнён химический состав планеты и спутников, сделаны впечатляющие снимки, измерены скорости ветра на Юпитере (до 540 км/ч на уровне облаков и свыше 700 км/час в глубинных слоях). Для сравнения – максимальная скорость урагана Катрина составляла 280 км/час.
Другой фактор, накладывающий ограничение на траекторию - необходимость по возможности избегать мощных радиационных поясов планеты, чтобы не вывести из строя приборы. Защите от радиации вообще, уделили много внимания, используя для электроники такие стойкие материалы как вольфрам и тантал.
Информации за пять лет получено много. Особую известность в народе приобрели многочисленные снимки полярных областей. Оба полюса Юпитера покрыты плотно сгруппированными штормами. Южный полюс планеты опоясывают 5 циклонов, а северный – 8. Эти смерчи постоянны, не дрейфуют и не меняют своей конфигурации. Диаметр каждого северного циклона составляет от 4000 до 4600 км, а южного еще больше (от 5600 до 7000 км). Скорость ветра в полярных циклонах доходит до 350 км/ч. При этом полярные циклоны Юпитера настолько плотно упакованы, что их спиральные рукава входят в контакт с соседними циклонами.
20 лет назад автоматический космический аппарат "Галилео" стал первым аппаратом, вышедшим на орбиту Юпитера и спустившим в его атмосферу зонд. Аппарат был запущен в 1989 году, а завершилась его миссия в сентябре 2003 года, после 14 лет полёта и 8 лет исследований системы Юпитера.
Аппарат назвали в честь Галилео Галилея, итальянского физика, механика, астронома, философа и математика. Он первым использовал телескоп для наблюдения небесных тел, сделал ряд выдающихся астрономических открытий, и в частности открыл четыре спутника Юпитера в 1610 году.
- впервые зафиксировал облака аммиака в атмосфере иной планеты
- подтвердил наличие вулканической активности на Ио
- обнаружил, что токи, возникающие из-за плазмы в атмосфере Ио, связаны с токами в атмосфере Юпитера
- добыл косвенные доказательства присутствия подо льдом Европы жидкого океана
- обнаружил у Ганимеда собственное магнитное поле
- собрал ценные данные о магнитосфере Юпитера
Следующий аппарат, предназначенный для изучения Юпитера, "Юнона", был запущен в 2011 году, и прибудет на орбиту планеты в следующем году.
В 1973 году к Юпитеру направился первый космический аппарат. Этим смельчаком стал Пионер-10, которому удалось подойти достаточно близко, чтобы передать первые фото. Так начались космические исследования Юпитера.
Художественное видение Пионера-10 возле Юпитера
Эти изображения дали много полезной информации. Так исследователи узнали, что поля излучения намного сильнее возле планеты. Удалось вычислить массу, диаметр и величину полярного сплющивания.
Через 6 лет запустили Вояджеры, которые сумели рассмотреть не только спутники, но и кольца Юпитера. Они подтвердили антициклонность Большого Красного Пятна и наличие молнии на темной стороне.
Впервые на орбите закрепился аппарат Галилео в 1995 году. Он оставался на своей позиции 7 лет и сумел рассмотреть все спутники Юпитера и даже развернут зонд в атмосферу. Его идеальное расположение помогло отследить прибытие кометы Шумейкера-Леви 9 в 1994 году. В 2003 году механизм направили в планету, где он разбился на ускорении в 50 км/с.
Полученные сведения с орбиты показали, что атмосфера на 90% представлена водородом. Температура – 300°C, а ветер ускорялся до 644 км/ч.
Мимо планеты в 2000-м году пролетел зонд Кассини, получивший замечательные снимки в максимально высоком разрешении. Также мимо промчался Новые Горизонты, запечатлевший высвобождение плазмы, вулканы Ио и особенности всех спутников Галилея.
В 2016 году к планете подлетел аппарат Юнона. Он исследовал внутренний состав, атмосферу, магнитосферу и гравитационное поле, чтобы расширить понимание процесса планетарного формирования.
Обжог двигателя Юноны над орбитой Юпитера
10 июля зонд передал первые изображения с орбиты и активировал для работы инструменты. Кадры сняты на удаленности в 4.3 млн. км от Юпитера. В цветном снимке отобразились атмосферные особенности, а именно Большое Красное Пятно, а также 4 крупных спутника.
В 2022 году ожидается миссия JUICE от ЕКА, а также полет на Европу в 2025 году.
С обнаружением экзопланет мы поняли, что планеты способны по размеру превосходить нашего газового гиганта. Кеплеру уже удалось найти более 300 супер-юпитеров. Среди примеров стоит вспомнить PSR B1620-26 b, считающийся старейшей планетой (12.7 млрд. лет). Кроме того, есть HD 80606 b с наиболее эксцентричной орбитой.
Интересно то, что в теории есть планеты, которые в 15 раз крупнее Юпитера. При синтезе дейтерия они становятся коричневыми карликами. Наименование Юпитер получил от римлян в честь верховного божества. Не будем забывать, что изначальные исследования Юпитера включали наблюдения в телескоп. Так Галилео Галилей сумел отыскать первые крупные 4 спутника. Ниже сможете познакомиться со всеми космическими аппаратами, изучавшим самую большую планету Солнечной системы и запомнить знаменательные даты.
Гипотетические юпитерианцы вполне могли бы сказать, что Солнечная система состоит из собственно говоря, Солнца, Юпитера и кучки прочего мусора. И такой взгляд вполне мог бы иметь право на жизнь – вес Юпитера более чем в два раза превосходит вес всех остальных планет вместе взятых, и к тому же он обладает крупнейшей коллекцией из 67 открытых к настоящему моменту спутников. Можно сказать, что данный газовый гигант представляет собой Солнечную систему в миниатюре.
Первыми земными посланцами, направленными к Юпитеру, были “Пионер-10” и “Пионер-11”. Запущенные в 1972 и 1973 году, менее чем за два года они преодолели расстояние до своей цели. Слово “пионер” как нельзя лучше отражало характер их миссии, ибо им предстояло впервые пересечь пояс астероидов, характеристики которого тогда еще были не слишком хорошо известны, а затем пройти на минимальном расстоянии от газового гиганта.
“Пионеры” выполнили свою задачу, но при этом столкнулись с рядом трудностей. Самым большим вызовом для них безусловно стала юпитерианская радиация. В отличии от всех последующих миссий, “Пионеры” пролетели очень близко от Юпитера (соответственно 130 000 и 40 000 километров от края его облаков), и прошли прямиком через радиационные пояса, где подверглись колоссальным дозам радиации, которые более чем в 10 000 раз превысили уровень излучения в радиационных поясках Земли.
Стоит сказать, что инженеры создавшие “Пионеры”, не ожидали что уровень излучения окажется таким сильным. В результате, из-за радиации аппаратура аппаратов начала генерировать ложные команды, связь несколько раз прерывалась, кроме того были потеряны все снимки Ио и часть снимков Юпитера. Тем не менее, обоим "Пионерам" все же удалось пережить это сближение и передать на Землю первую информацию о планете, а также сделать несколько фото Ганимеда и Европы. По сегодняшним меркам, эти снимки не особо впечатляют – но на начало 70-х это были самые детальные из имевшихся изображений газового гиганта и его спутников.
Ганимед на снимках "Пионеров"
Следующими были “Вояджеры”, которые воспользовались выпадающей раз в 175 лет возможностью, когда все внешние планеты Солнечной системы выстраиваются в подобие гигантской дуги, что позволяет одним заходом посетить их все. Инженеры NASA учли опыт “Пионеров” по преодолению радиационных поясов Юпитера и куда лучше защитили аппаратуру аппаратов, а также рассчитали траекторию таким образом, чтобы зонды по возможности избежали прохождение областей с наибольшими дозами облучения.
В результате, эта миссия прошла куда более гладко. “Вояджеры” совершили массу открытий, обнаружив кольцо Юпитера, найдя ряд его новых спутников и переслав детальные изображения его атмосферы.
Но все же самым неожиданным открытием, по признанию руководителя программы “Вояджер” Эдда Стоуна, стал вулканизм Ио, недра которого как оказалось буквально расплавлены из-за его приливных взаимодействий с Юпитером и другими спутниками. В результате непрекращающихся извержений, поверхность Ио постоянно обновляется и на ней практически нет кратеров. Сам же спутник является важнейшей частью магнитосферы Юпитера. Уровень излучения на его поверхности таков, что человек получит смертельную дозу радиации менее чем за 4 часа.
Кольцо Юпитера (цвета искуственные)
Вследствие своего расположения, Юпитер “обязателен” для посещения всеми миссиями, направляющимися во внешние части Солнечной системы – гравитационный маневр у него позволяет добрать необходимую для продолжения полета скорость. Таким образом, планету в 2000 году посетил аппарат “Кассини”, а в 2007 “Новые горизонты” – он пока что является последним земным посланцев, бывавшим в окрестностях Юпитера.
Надо упомянуть и зонд “Улисс” – в отличии от “Кассини” и “Горизонтов”, он не собирался в дальние края, но инженеры использовал гравитацию Юпитера, чтобы перевести “Улисс” на полярную орбиту вокруг Солнца. Зонд пролетал вблизи газового гиганта в 1992 и 2000 году.
Но это было только начало проблем – из-за изменения первоначальной траектории аппарату потребовалась дополнительная солнцезащита. Кроме того, поскольку вблизи Солнца “Галилео” должен был быть повернут определённым образом, чтобы находиться в тени солнцезащиты, то использование основной антенны было невозможно. Поэтому было решено не раскрывать её, пока аппарат не отойдёт от Солнца на безопасное расстояние, а для поддержания связи была установлена дополнительная антенна (маломощная).
Столкновение обломков Шумейкер-Леви 9 с Юпитером глазами "Галилео"
В системе Юпитера аппарат тоже столкнулся с массой сложностей, главным образом из-за все той же радиации. Буквально через неделю после прибытия начались проблемы с ленточным устройством хранения информации: часть ленты оказалась повреждена и инженерам пришлось ограничить ее использования только неповрежденными секторами. Из-за этого, была потеряна часть уже собранной информации.
Европа
За последующие годы работы, “Галилео” неоднократно входил в безопасный режим. Несколько раз аппарат терял часть данных. Кроме того, вездесущее излучение создавало помехи для его аппаратуры, вызывая аномалии в ее работе, а также периодические отказы гироскопов.
На борту Галилео находился зонд для исследования атмосферы Юпитера. Для его торможения, инженеры применили крайне экстремальную схему – он просто врезался в атмосферу Юпитера, за две минуты снизив скорость с 47 километров в секунду до дозвуковой, испытав в процессе перегрузку в 230 g. Основной удар принял на себя 150 килограммовый щит, который хоть и потерял половину своей массы, но защитил аппарат. Затем остатки щита были сброшены и был выпущен парашют, с помощью которого зонд погрузился на 130 километров вглубь атмосферы газового гиганта, передавая в течении часа данных о составе его атмосферы и скорости ветра, которые во многом не совпали с ожидаемыми результатами.
Самое интересное выяснилось позже. Как показал последующий анализ телеметрии, акселерометр спускаемого аппарата, который должен был дать команду на выпуск парашюта, вероятнее всего был установлен в неправильном положении и в принципе не должен был сработать. То, что парашют все же был выпущен и спускаемый аппарат выполнил свое задание, оказалось чистым везением.
Но, несмотря на все это, при номинальном сроке работы миссии в 2 года, “Галилео” продержался целых 7, мужественно преодолевая многочисленные трудности и передавая информацию о Юпитере, и самое главное, его спутниках. Мы увидели фотографии столкновения кометы Шумейкер-Леви 9 с Юпитером и вызванные им последствия, подробно рассмотрели поверхность его спутников, узнали о существовании в недрах Европы подледного океана, рассмотрели как потоки лавы буквально на глазах меняют поверхность Ио….
В 2002 году “Галилео” выработал последние остатки топлива, после чего был направлен на столкновение с Юпитером. Следующей аппаратом, посетившим Юпитер, станет миссия “Юнона”. Она выйдет на орбиту газового гиганта в 2016 году и ее отличительной особенностью станет то, что энергоснабжение аппарата будет осуществляться не за счет радиоизотопных генераторов, а впервые за счет солнечных батарей.
Основная цель миссии это изучение магнитного поля планеты, проверка гипотезы о наличии у Юпитера твёрдого ядра., а также исследование атмосферы планеты и построение карты ветров. Тем не менее, на “Юнону” все же установили камеру, которая позволит сделать первые в истории снимки полюсов Юпитера. Предполагается, что ресурса камеры хватит на 7 витков, прежде чем радиацию Юпитера убьет ее. Сама же миссия рассчитана на 33 витка вокруг Юпитера, который займут примерно год, после чего станция будет сведена с орбиты. Впрочем, если электроника аппарата хорошо покажет себя, возможно ее и продлят на какой-то срок.
К сожалению, цели “Юноны” ограничены лишь исследованием самого Юпитера и не включает в себя пролеты его спутников – аппарат будет выведен на полярную орбиту, приближаясь к планете на расстояние всего 4300 километров в перицентре, а затем удаляясь на 2.8 миллионов километров в апоцентре орбиты, чтобы минимизировать влияние на технику магнитосферы Юпитера.
Слева направо: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто
Так что, очевидно пройдет еще немало времени, прежде чем мы дождемся миссии, целью которой будет непосредственное изучение спутников Юпитера. Самым интересным кандидатом безусловно является Европа, впрочем нельзя забывать и про Ганимед, где как считается тоже есть океан, да и Каллисто тоже может преподнести свои сюрпризы. В настоящее время существует несколько проектов по изучению этих спутников, но ни один из них пока что не утвержден официально. Остается лишь надеятся, что в будущем эта ситуация изменится.
Читайте также: