مشتری فقط بزرگترین و پرجرم ترین سیاره در منظومه شمسی ما نیست. او از بسیاری جهات رکورددار است. بنابراین، مشتری قوی ترین میدان مغناطیسی را در بین سیارات دارد، در محدوده اشعه ایکس ساطع می کند و جو بسیار پیچیده ای دارد. سیاره شناسان علاقه زیادی به این سیاره نشان می دهند، زیرا به سختی می توان نقش مشتری را در تاریخ منظومه شمسی و همچنین در حال و آینده آن دست بالا گرفت.
فضاپیمای جونو که در سال ۲۰۱۶ به این سیاره غول پیکر رسید و در حال حاضر در یک برنامه تحقیقاتی در مدار مشتری است، قرار است به دانشمندان در حل بسیاری از اسرار آن کمک کند.
شروع ماموریت
آمادگی برای سفر این کاوشگر خودکار به مشتری توسط ناسا به عنوان بخشی از برنامه New Frontiers انجام شد که بر مطالعه جامع چندین اجرام منظومه شمسی مورد علاقه متمرکز بود. «جونو» دومین ماموریت در چارچوب این پروژه شد. او 5 شروع کردآگوست 2011 و با گذراندن تقریباً پنج سال در جاده، در 5 ژوئیه 2016 با موفقیت وارد مدار مشتری به دور مشتری شد.
نام ایستگاهی که با نام خدای برتر اساطیر رومی به این سیاره رفت، نه فقط به افتخار همسر "پادشاه خدایان" انتخاب شده است: معنای خاصی دارد. طبق یکی از اسطوره ها، فقط جونو می توانست از میان پرده ابرهایی که مشتری اعمال ناشایست او را با آن پوشانده بود، نگاه کند. با اختصاص نام جونو به فضاپیما، توسعه دهندگان یکی از اهداف اصلی این ماموریت را تعیین کردند.
Probe Tasks
سیاره شناسان سوالات زیادی برای مشتری دارند و پاسخ به آنها به انجام وظایف علمی تعیین شده برای ایستگاه خودکار بستگی دارد. بسته به موضوع مطالعه، این وظایف را می توان در سه مجموعه اصلی ترکیب کرد:
- مطالعه جو مشتری. ترکیب تصفیه شده، ساختار، ویژگی های دما، دینامیک جریان گاز در لایه های عمیق جو واقع در زیر ابرهای مرئی - همه اینها مورد توجه دانشمندان، نویسندگان برنامه علمی جونو است. فضاپیما، با توجیه نامی که به آن داده شده است، با ابزارهای خود بیشتر از آنچه تاکنون ممکن بوده است، نگاه می کند.
- مطالعه میدان مغناطیسی و مگنتوسفر این غول. در عمق بیش از 20 هزار کیلومتری، در فشارها و دماهای عظیم، توده های عظیم هیدروژن در حالت فلز مایع قرار دارند. جریان های موجود در آن یک میدان مغناطیسی قدرتمند ایجاد می کنند و آگاهی از ویژگی های آن برای روشن شدن ساختار سیاره و تاریخچه شکل گیری آن مهم است.
- مطالعه جزئیات ساختار میدان گرانشی نیز برای دانشمندان سیاره‌شناسی لازم است تا مدل دقیق‌تری از ساختار مشتری بسازند. این به ما امکان می دهد تا با اطمینان بیشتری درباره جرم و اندازه عمیق ترین لایه های سیاره، از جمله هسته جامد داخلی آن قضاوت کنیم.
تجهیزات علمی Juno
طراحی فضاپیما امکان حمل تعدادی ابزار طراحی شده برای حل مشکلات فوق را فراهم می کند. این موارد عبارتند از:
- MAG مجتمع مغناطیسی، متشکل از دو مغناطیس سنج و یک ردیاب ستاره.
- بخش فضایی تجهیزات برای اندازه گیری های گرانشی علم گرانش. بخش دوم روی زمین قرار دارد، اندازه گیری ها خود با استفاده از اثر داپلر انجام می شوند.
- رادیومتر مایکروویو MWR برای مطالعه جو در اعماق زیاد.
- طیف‌نگار فرابنفش UVS برای مطالعه ساختار شفق‌های مشتری.
- ابزار JADE برای تثبیت توزیع ذرات باردار کم انرژی در شفق های قطبی.
- JEDI آشکارساز توزیع یون و الکترون پرانرژی.
- آشکارساز امواج پلاسما و رادیویی در مگنتوسفر سیاره امواج.
- دوربین مادون قرمز JIRAM.
- دوربین برد نوری JunoCam که عمدتاً برای اهداف نمایشی و آموزشی برای عموم مردم بر روی Juno قرار می گیرد. این دوربین کار خاصی با ماهیت علمی ندارد.
ویژگی ها و مشخصات طراحی "Juno"
جرم پرتاب این فضاپیما 3625 کیلوگرم بود. از این تعداد، تنها حدود 1600 کیلوگرم به سهم خود ایستگاه می رسد، بقیه جرم - سوخت و اکسید کننده - در طول ماموریت مصرف می شود. این دستگاه علاوه بر موتور محرکه، به چهار ماژول موتور جهت گیری مجهز شده است. انرژی این کاوشگر از سه پنل خورشیدی 9 متری تامین می شود. قطر دستگاه بدون احتساب طول آنها 3.5 متر است.
قدرت کل صفحات خورشیدی در مدار مشتری تا پایان ماموریت باید حداقل 420 وات باشد. علاوه بر این، جونو به دو باتری لیتیوم یونی مجهز است تا زمانی که ایستگاه در سایه مشتری قرار دارد، آن را تغذیه کند.
توسعه دهندگان شرایط خاصی را در نظر گرفتند که جونو باید در آن کار کند. ویژگی های فضاپیما با شرایط اقامت طولانی در کمربندهای تشعشعی قدرتمند یک سیاره غول پیکر سازگار است. قطعات الکترونیکی آسیب پذیر اکثر ابزارها در یک محفظه تیتانیوم مکعبی ویژه قرار می گیرند که از تشعشع محافظت می شود. ضخامت دیواره های آن 1 سانتی متر است.
مسافران غیرمعمول
این ایستگاه دارای سه مجسمه مرد آلومینیومی به سبک لگو است که خدایان روم باستان مشتری و جونو، و همچنین گالیله گالیله، کاشف ماهواره‌های سیاره را به تصویر می‌کشند. همانطور که کارکنان مأموریت توضیح می دهند، این "مسافران" به مشتری رفتند تا توجه نسل جوان را به علم و فناوری جلب کنند و کودکان را به اکتشافات فضایی علاقه مند کنند.
گالیله بزرگ روی کشتی و در یک پرتره بر روی یک پلاک ویژه ارائه شده توسط آژانس فضایی ایتالیا قرار دارد. همچنین بخشی از نامه ای را که دانشمندی در اوایل سال 1610 نوشته بود، در خود دارد، جایی که او برای اولین بار به رصد ماهواره های سیاره اشاره می کند.
پرتره های مشتری
JunoCam، اگرچه بار علمی را حمل نمی کند، توانست واقعا فضاپیمای جونو را به تمام جهان تجلیل کند. عکس های این سیاره غول پیکر که با وضوح ۲۵ کیلومتر در هر پیکسل گرفته شده اند، شگفت انگیز هستند. هرگز مردم زیبایی باشکوه و تهدیدآمیز ابرهای مشتری را با این جزئیات ندیده بودند.
کمربند ابرهای عرضی، طوفان ها و گردبادهای جو قدرتمند مشتری، ضد طوفان غول پیکر لکه قرمز بزرگ - همه اینها توسط دوربین نوری جونو ثبت شده است. تصاویر مشتری از فضاپیما امکان مشاهده مناطق قطبی سیاره را فراهم کرد که برای مشاهدات تلسکوپی از زمین و مدار نزدیک به زمین غیرقابل دسترس هستند.
برخی نتایج علمی
ماموریت پیشرفت علمی چشمگیری داشته است. در اینجا فقط چند مورد وجود دارد:
- عدم تقارن میدان گرانشی مشتری ناشی از ویژگی‌های خاص در توزیع جریان‌های جوی مشخص شده است. مشخص شد که عمقی که این نوارها تا آن امتداد دارند و روی صفحه مشتری قابل مشاهده است به 3000 کیلومتر می رسد.
- ساختار پیچیده جو مناطق قطبی را کشف کرد که با فرآیندهای آشفته فعال مشخص می شود.
- اندازه گیری میدان مغناطیسی انجام شد. معلوم شد که مرتبه ای بالاتر از قوی ترین زمینی استمیدان های مغناطیسی با منشاء طبیعی.
- نقشه سه بعدی میدان مغناطیسی مشتری ساخته شده است.
- تصاویر دقیق از شفق های قطبی گرفته شده.
- داده های جدیدی در مورد ترکیب و پویایی لکه قرمز بزرگ به دست آمده است.
این همه دستاوردهای جونو نیست، اما دانشمندان امیدوارند با آن اطلاعات بیشتری به دست آورند، زیرا این مأموریت هنوز ادامه دارد.
آینده جونو
این ماموریت در ابتدا قرار بود تا فوریه ۲۰۱۸ ادامه داشته باشد. سپس ناسا تصمیم گرفت اقامت ایستگاه نزدیک مشتری را تا جولای 2021 تمدید کند. در این مدت، به جمع آوری و ارسال داده های جدید به زمین ادامه می دهد و به عکاسی از مشتری ادامه می دهد.
در پایان ماموریت، ایستگاه به جو سیاره فرستاده می شود، جایی که می سوزد. چنین پایانی برای جلوگیری از سقوط بر روی هر یک از ماهواره های بزرگ در آینده و آلودگی احتمالی سطح آن توسط میکروارگانیسم های زمینی از جونو در نظر گرفته شده است. فضاپیما هنوز زمان زیادی در پیش دارد، و دانشمندان روی "برداشت" علمی غنی که جونو برای آنها به ارمغان خواهد آورد، حساب باز کرده اند.
