Valami újat látunk a Jupiternél

Több szempontból is különleges a Juno űrszonda, amely elsőként láthatja, mi rejtőzik a Jupiter hatalmas, vadul örvénylő felhőzete alatt. A közelmúltban a Jupiter felé tartó űreszköz visszajött a Föld közelébe, ahonnan egy úgynevezett hintamanőverrel lendítette magát tovább az órásbolygó felé.

A Juno a hatodik, a Jupiter kutatására küldött űrszonda (további három útban más célpontja felé csak elrepült a Jupiter mellett) és a második, amelyik bolygó körüli keringési pályára áll (a Galileo után). Egy év alatt 33-szor fogja megkerülni a Jupitert, 11 naponként ötezer kilométerre közelíti meg a felhőtakaró tetejét. Küldetése során első alkalommal használnak a Naprendszer külső vidékén napelemeket egy űreszköz ellátására, a korábbi szondák nukleáris energiaforrásokból nyerték az elektromos energiát. A Juno a NASA második űrszondája a New Frontiers (új határok) program keretében, az első, a New Horizons még úton van a Plútó-Charon rendszer felé.

Fantáziarajz a 2016 nyarától a Jupiter körül keringő Juno szondáról Forrás: NASA

Hintamanőver a Föld mellett

Az 1,1 milliárd dolláros Juno-űrszondát 2011 augusztusában indították. Az Atlas-V hordozórakéta nem tudta a közel 3,3 tonnás szerkezetet eléggé felgyorsítani ahhoz, hogy elérje a Jupitert, ezért a pályát úgy tervezték, hogy belekalkuláltak egy úgynevezett hintamanővert. Az október 9-én este végrehajtott manőver közben a Juno 558 kilométer magasan repült el a Föld felszíne (Dél-Afrika) fölött.

A Földtől kapott gravitációs lökés a szonda 126 ezer kilométer/óra sebességét 140 ezer kilométer/órára növelte, ami már elég ahhoz, hogy a szonda Nap körüli pályájának naptávolpontja a Jupiter távolságában (5 csillagászati egység, azaz 750 millió kilométer) legyen. Így csaknem 3 évi további utazást követően, 2016. július 4-én pályára állhat a Jupiter körül.

A Juno pályája a Naprendszerben. 2011. augusztus 5-én indult, majd 2012-ben, amikor a Mars pályáján (piros kör) túl járt, két pályamódosító manőverrel állították be a 2013. októberi hintamanőver pontos végrehajtásához a pályát Forrás: NASA

Egy hintamanőver lényege, hogy a Föld vagy valamelyik másik bolygó mellett elrepülő űrszonda „megcsapolja” a bolygó gravitációs terét, és az így nyert energiát saját javára hasznosítja. Ha a Föld egy helyben állna, akkor a Földet megközelítő űrszonda pontosan annyival gyorsulna fel, mint amennyivel a Földtől távolodva lelassulna. A Föld azonban kering a Nap körül. A megközelítés a Föld Nap körüli keringését tekintve a „hátsó” oldalon, vagyis bolygónk mögött történt. A Föld felgyorsította a felé közeledő szondát, a megközelítés néhány órája alatt azonban Nap körüli keringése folytán odébb ment. Ezért a Földtől távolodó Junót kevésbé lassította le (nagyobb távolságból kisebb gravitációs vonzást fejtett ki rá), mint amennyivel közeledésekor felgyorsította. Így maradt meg a szonda mintegy 14 ezer km/ó sebességtöbblete, amely már elég a Jupiter eléréséhez. A hintamanőverrel üzemanyagot és repülési időt, ezáltal költséget takarítanak meg, így évtizedek óta a legtöbb űrszondánál alkalmazzák. A jelenség részletesebb fizikai háttere itt olvasható.

A Föld közelebbről erősebb, távolabbról gyengébb gravitációs vonzást fejt ki a szondára - ez az aszimmetria teszi lehetővé, hogy a hintamanőverrel az űreszköz többlet sebességre tegyen szert

Hatalmas napelemtáblák

A Juno küldetésének további érdekessége, hogy ez az első olyan űrszonda, amelyik a külső Naprendszerben napelemekkel biztosítja az energiaellátását. Bár a Jupiter távolságában a napsugárzás 25-ször gyengébb, mint a Földnél (4%), a napelemek hatásfokának javulása lehetővé tette használatukat. A három hatalmas, egyenként 9 x 2,7 méteres napelemtábla a Földön 12-14 kilowatt teljesítményt adna le, a Jupiternél viszont a szonda érkezésekor a kinyerhető elektromos teljesítmény csak 486 watt lesz. A Jupiter térségében uralkodó erős részecskesugárzás erodálja a napelemeket, így ez a teljesítmény a működési idő végére várhatóan 420 wattra csökken. Rövid, technikai szünetek kivételével a napelemek mindig a Nap felé fordulnak.

A Juno napelemtáblái Forrás: NASA

Bepillantás a Jupiter belsejébe

A Juno legfontosabb tudományos célja az óriásbolygó kémiai összetételének, légkörének, valamint gravitációs és mágneses terének vizsgálata. A kutatók kíváncsiak például az oxigén és a hidrogén arányára a légkörben és a Jupiter magjának pontos tömegére.

Pontosan feltérképezik a bolygó gravitációs terét, amiből a belső szerkezetére következtethetnek. A bolygó hatalmas tömegét és gyors forgását kihasználva megpróbálják az általános relativitáselmélet egyes következményeit is kimérni. A mágneses mérésekből a bolygó belsejében működő dinamómechanizmusra következtethetnek. Végül, de nem utolsósorban a különböző szélességeken megmérik a légkör összetételét, hőmérsékletét, szerkezetet, a felhők átlátszóságát és a felhőrendszer dinamikáját, méghozzá nemcsak a felhőzet tetején, hanem a 100 bar nyomásnak megfelelő mélységig. A vizsgálatok elvégzéséhez a szonda fedélzetén kilenc tudományos mérőműszert helyeztek el.

A szonda a Jupiter légkörét és belső szerkezetét fogja vizsgálni

A NASA Sugárhajtás Laboratóriuma (JPL) augusztus 12-én jelentette be, hogy a Juno már félúton jár a Jupiter felé vezető úton. Ekkor a szonda képzelt „kilométerórája” 9,464 csillagászati egységet mutatott, vagyis már „csupán” még egyszer ennyi, 1415,8 millió kilométer a hátralévő út. A Juno a Jupiter körüli nagyon elnyúlt pályán fog keringeni, a felhőzet tetejétől mért távolsága mintegy 5000 és kétmillió kilométer között változik. Erre azért van szükség, hogy minél kevesebbet tartózkodjék a Jupiter erős sugárzási övezetében. Így is a sugárzás jelenti a legnagyobb kihívást a műszerek számára, az érzékeny elektronikus berendezéseket 1 centi vastag titánburkolat védi a káros sugárzástól.

A szonda kis fémtáblát visz magával, amellyel Galileo Galileire, a bolygó négy nagy holdjának felfedezőjére emlékeznek Forrás: NASA

Az űrszonda névadója a római mitológiában a házasság, a szülés és a gondoskodás istennője, Jupiter felesége. A római mitológia szerint képes volt átlátni a felhőkön, nyilván ez indokolja, hogy az űrszonda az ő nevét viseli. A szondán három apró szobrocskát is elhelyeztek, ezek Jupitert, Junót és Galileo Galileit ábrázolják. Az Olasz Űrügynökség ajándékaként a szonda magával visz egy 6 grammos, 7 x 5 cenitméteres alumínium lapot, amelyre Galilei képét és a Jupiter holdjainak felfedezéséről szóló, kézírásos beszámolóját gravírozták rá.