Juno
Obsah boxu
Šablona:Infobox - kosmická sonda Juno je kosmická sonda americké agentury NASA, která je součástí programu New Frontiers. Jejím hlavním cílem je detailní průzkum planety Jupiter z polární oběžné dráhy. Sonda byla navržena a postavena společností Lockheed Martin Space Systems a je provozována laboratoří Jet Propulsion Laboratory (JPL). Název sondy je odvozen z římské mytologie, kde byla bohyně Juno manželkou boha Jupitera a dokázala prohlédnout závoj mraků, kterým se zahaloval.
Hlavními vědeckými úkoly mise jsou:
- Změřit množství vody a amoniaku v hluboké atmosféře Jupiteru.
- Zmapovat gravitační a magnetické pole planety a určit tak její vnitřní strukturu.
- Prozkoumat a charakterizovat dynamiku Jupiterovy magnetosféry, zejména v oblasti pólů a polárních září.
- Získat detailní snímky polárních oblastí a atmosférických jevů.
Juno je první sondou u vnější planety, která jako hlavní zdroj energie využívá solární panely namísto radioizotopových generátorů. Její tři obrovské solární panely jí dodávají energii i v tak velké vzdálenosti od Slunce.
📜 Historie a vývoj mise
Mise Juno byla vybrána v roce 2005 jako druhá mise v rámci programu New Frontiers, který se zaměřuje na středně velké planetární mise. První misí tohoto programu byla sonda New Horizons k Plutu.
🚀 Plánování a start
Vývoj a stavba sondy probíhaly pod vedením JPL a hlavním vědeckým pracovníkem (Principal Investigator) projektu je Dr. Scott J. Bolton z Southwest Research Institute. Celkové náklady na misi se odhadují na přibližně 1,1 miliardy amerických dolarů.
Sonda Juno odstartovala 5. srpna 2011 v 16:25 UTC z mysu Cape Canaveral na Floridě. Do vesmíru ji vynesla dosud nejsilnější verze nosné rakety Atlas V s označením 551, která byla nutná k udělení dostatečné rychlosti pro cestu k Jupiteru.
🌍 Cesta k Jupiteru
Po startu se sonda vydala na pětiletou pouť k Jupiteru. Aby dosáhla potřebné rychlosti, využila gravitačního manévru u Země. Průlet kolem Země se uskutečnil 9. října 2013. Během tohoto manévru sonda zvýšila svou rychlost o více než 7,3 km/s. Během průletu se sonda krátce dostala do nouzového režimu, ale týmu v řídícím středisku se podařilo problém rychle vyřešit a sonda pokračovala v cestě bez dalších komplikací.
🪐 Přílet a navedení na orbitu
Po pěti letech cesty dorazila Juno k Jupiteru. 5. července 2016 sonda zažehla na 35 minut svůj hlavní motor, aby zpomalila a byla zachycena gravitačním polem planety. Tento manévr, známý jako JOI (Jupiter Orbit Insertion), byl kritickou fází mise a proběhl naprosto bezchybně. Sonda byla navedena na vysoce eliptickou polární dráhu s periodou oběhu 53,5 dne.
Původní plán počítal s dalším zážehem motoru, který by dráhu zkrátil na 14 dní, což by umožnilo častější vědecká měření. Kvůli podezření na problémy s ventily v palivovém systému hlavního motoru se však řídící tým rozhodl tento manévr neprovést. Sonda tak zůstala na původní, delší oběžné dráze, což mírně pozměnilo plán vědeckých pozorování, ale neohrozilo hlavní cíle mise.
🛰️ Konstrukce sondy
Juno je robustní, rotací stabilizovaná sonda, navržená tak, aby odolala extrémnímu radiačnímu prostředí v okolí Jupiteru. Její tělo má tvar šestibokého hranolu.
⚡ Energetický systém
Nejvýraznějším prvkem sondy jsou její tři obrovské solární panely. Každý z nich je 9 metrů dlouhý a 2,7 metru široký. Celková plocha panelů je přes 60 m². U Země by tyto panely dokázaly generovat přibližně 14 kilowattů energie. U Jupiteru, kde je sluneční svit 25krát slabší, však poskytují výkon jen kolem 450-500 wattů, což je dostačující pro napájení všech systémů a vědeckých přístrojů. Použití solárních panelů namísto tradičních radioizotopových generátorů bylo technologickou výzvou a demonstrovalo možnosti solární energie pro mise do vnějších částí sluneční soustavy.
🛡️ Ochrana před radiací
Jupiter má nejsilnější magnetosféru ze všech planet sluneční soustavy (kromě Slunce) a jeho radiační pásy představují pro elektroniku smrtelné nebezpečí. Aby byla citlivá elektronika sondy ochráněna, je umístěna uvnitř speciálního titanového trezoru (Juno Radiation Vault). Stěny tohoto trezoru jsou silné přibližně 1 centimetr a váží 172 kg. Tento štít snižuje úroveň radiace přibližně 800krát a chrání tak "mozek" sondy – její palubní počítač a další klíčové systémy.
⚙️ Pohon a stabilizace
Sonda je stabilizována rotací kolem své osy, přibližně dvě otáčky za minutu během vědeckých měření. Pro hlavní manévry, jako bylo navedení na oběžnou dráhu, je vybavena hlavním motorem Leros-1b. Pro menší korekce dráhy a řízení orientace slouží 12 malých trysek.
🔬 Vědecké přístroje
Na palubě sondy Juno se nachází soubor devíti vědeckých přístrojů, které zkoumají Jupiter z různých perspektiv.
- MWR (Microwave Radiometer): Šest mikrovlnných radiometrů, které měří tepelné záření z hlubokých vrstev atmosféry. Umožňují "vidět" až 550 km pod vrcholky mraků a určit tak množství vody a amoniaku.
- JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper): Infračervený mapovač a spektrometr, který zkoumá polární záře a atmosféru v infračerveném spektru.
- MAG (Magnetometer): Dva magnetometry umístěné na konci jednoho ze solárních panelů, které s vysokou přesností mapují Jupiterovo magnetické pole.
- Gravity Science: Využívá komunikační systém sondy k přesnému měření její rychlosti. Změny rychlosti způsobené gravitačními anomáliemi planety umožňují vědcům zmapovat rozložení hmoty uvnitř Jupiteru.
- JADE (Jovian Auroral Distributions Experiment): Detektor nízkoenergetických částic, který zkoumá elektrony a ionty tvořící polární záře.
- JEDI (Jovian Energetic Particle Detector Instrument): Měří vysokoenergetické částice v Jupiterově magnetosféře.
- Waves: Přístroj pro studium rádiových a plazmových vln, které souvisejí s interakcí mezi magnetosférou a atmosférou.
- UVS (Ultraviolet Spectrograph): Ultrafialový spektrograf, který pořizuje snímky a spektra polárních září.
- JunoCam: Barevná kamera s vysokým rozlišením, která slouží především pro zapojení veřejnosti. Občané mohou hlasovat o cílech pro fotografování a následně snímky zpracovávat. Díky JunoCam vznikly úchvatné a vědecky cenné pohledy na Jupiterovy bouře a póly.
🔭 Hlavní cíle a objevy
Mise Juno již přinesla řadu přelomových objevů, které změnily naše chápání plynných obrů.
🌪️ Atmosféra a počasí
Juno odhalila, že ikonická Velká rudá skvrna sahá mnohem hlouběji do atmosféry, než se předpokládalo – nejméně 350 km. Na pólech planety objevila obří cyklóny uspořádané do geometrických vzorů. Na severním pólu je osm cyklónů obklopujících jeden centrální, na jižním pólu jich je pět. Tyto struktury jsou neuvěřitelně stabilní. Sonda také detekovala "mělkou" bleskovou aktivitu v horních vrstvách atmosféry, spojenou s krupobitím z amoniaku a vody, tzv. "mushballs".
🧲 Magnetické pole
Měření ukázala, že Jupiterovo magnetické pole je mnohem složitější a nepravidelnější, než se očekávalo. Je extrémně silné v některých oblastech a překvapivě slabé v jiných, zejména na severní polokouli. Tento objev zpochybňuje dosavadní modely planetárního dynama.
🧊 Vnitřní struktura a jádro
Data z gravitačních měření naznačují, že Jupiterovo jádro není malé a pevné, jak se dříve myslelo. Místo toho se zdá, že planeta má velké, "zředěné" nebo "fuzzy" jádro, kde se těžší prvky mísí s vodíkem a heliem do velké vzdálenosti od centra. To naznačuje, že Jupiter mohl v rané fázi své existence prodělat masivní srážku s jiným velkým tělesem.
⏳ Průběh mise a budoucnost
Původní primární mise byla naplánována na 37 oběhů Jupiteru a měla skončit v roce 2021. Díky vynikajícímu stavu sondy a vědeckým přínosům byla mise prodloužena.
Rozšířená mise, která potrvá do září 2025, se zaměřuje nejen na Jupiter, ale také na jeho velké měsíce. Juno již provedla blízké průlety kolem Ganymedu (v roce 2021) a Europy (v roce 2022). V letech 2023 a 2024 jsou naplánovány blízké průlety kolem vulkanicky aktivního měsíce Io. Tyto průlety poskytují první detailní pohledy na polární oblasti těchto měsíců.
Na konci své mise, plánovaném na září 2025, bude Juno záměrně navedena do atmosféry Jupiteru, kde shoří. Tím se zajistí, že sonda nekontaminuje měsíce s potenciálním podpovrchovým oceánem, jako je Europa.
🧑🏫 Pro laiky
Představte si Juno jako super-odolného robota-detektiva, kterého lidstvo vyslalo k největší planetě naší sluneční soustavy, Jupiteru. Protože je Jupiter velmi daleko od Slunce, má Juno obrovská "křídla" – solární panely – aby chytala i to málo slunečního světla a měla dostatek energie.
Jupiter je obklopen neviditelným, ale extrémně nebezpečným polem radiace. Aby se "mozek" sondy (její počítače a přístroje) neupekl, je schovaný v titanovém trezoru, který funguje jako neprůstřelná vesta proti radiaci.
Juno nelétá kolem Jupiterova rovníku jako většina sond, ale přelétá přes jeho severní a jižní pól. To jí umožňuje pořizovat unikátní snímky a měření, které jsme nikdy předtím neviděli. Díky tomu objevila, že bouře na pólech tvoří obří mnohoúhelníky, a zjistila, že slavná Velká rudá skvrna je hlubší než nejhlubší oceán na Zemi. Také nám prozradila, že jádro planety není pevná koule, ale spíše obrovská "kašovitá" směs hornin a plynů.