Seitdem Galilei zuerst beobachtet durch a Teleskop in 1610 , Jupiter und sein System der Monde haben die Menschheit fasziniert. Und während in den letzten vierzig Jahren viele Raumfahrzeuge das System besucht haben, waren die meisten dieser Missionen Vorbeiflüge. Mit Ausnahme der GalileiWeltraumsonde , waren die Besuche dieser Raumsonden im Jupitersystem eines von mehreren beabsichtigten Zielen, die stattfanden, bevor sie tiefer in das Sonnensystem vordrangen.
Nach dem Start am 5. August 2011 hat die NASA JunoRaumfahrzeug hat einen anderen Zweck. Mit einer Reihe wissenschaftlicher Instrumente,Junowird Jupiters Atmosphäre, magnetische Umgebung, Wettermuster untersuchen und die Geschichte seiner Entstehung beleuchten. Im Wesentlichen wird es die erste Sonde seit demGalileium den Jupiter zu umkreisen, wo es die nächsten zwei Jahre damit verbringen wird, Informationen über den Gasriesen zur Erde zurückzusenden.
Falls erfolgreich,Junowird sich als die einzige andere langfristige Mission zum Jupiter erweisen. Im Vergleich zuGalilei -die sieben Jahre im Orbit um den Gasriesen verbrachte – Junos Mission soll nur zwei Jahre dauern. Es wird jedoch erwartet, dass die verbesserte Suite von Instrumenten in dieser Zeit eine Fülle von Informationen liefert. Und vorbehaltlich jeglicher Missionserweiterungen wird der gezielte Einfluss auf die Oberfläche des Jupiter im Februar 2018 erfolgen.
Juno wird zwischen dem Planeten und seinen intensiven Gürteln aus geladener Teilchenstrahlung tauchen und bis zu 5.000 Kilometer (etwa 3.000 Meilen) von den Wolkenspitzen entfernt sein. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Hintergrund:
Im Rahmen der NASA Neue Grenzen Programm ist die Juno-Mission eine von mehreren mittelgroßen Missionen, die die verschiedenen Körper des Sonnensystems erforschen sollen. Es ist derzeit eine von drei Sonden, die die NASA betreibt oder gerade baut. Die anderen beiden sind die Neue Horizonte Sonde (die vorbeiflog Pluto im Jahr 2015 ) und OSIRIS-REx , die 2020 zum Asteroiden 101955 Bennu fliegen und Proben zur Erde bringen soll.
Während einer dekadischen Umfrage aus dem Jahr 2003 mit dem Titel „ Neue Grenzen im Sonnensystem: Eine integrierte Explorationsstrategie “ – Der Nationale Forschungsrat diskutierte Destinationen, die als Quelle für den ersten Wettbewerb für das New Frontiers-Programm dienen würden. Ein Jupiter-Orbiter wurde als wissenschaftliche Priorität identifiziert, von der man hoffte, dass sie mehrere unbeantwortete Fragen in Bezug auf den Gasriesen beantworten würde.
Dazu gehörten, ob Jupiter einen zentralen Kern hatte oder nicht (deren Erforschung helfen würde, herauszufinden, wie der Planet entstand), der Wassergehalt der Atmosphäre des Jupiter, wie seine Wettersysteme stabil bleiben können und was die Natur des Magnetfelds und des Plasmas ist umgebenden Jupiter sind. Im Jahr 2005 wurde Juno für das New Frontiers-Programm ausgewählt nebenNeue HorizonteundOSIRIS-REx.
Obwohl der Start ursprünglich im Jahr 2009 geplant war, erzwangen die Budgetbeschränkungen der NASA eine Verzögerung bis August 2011. Die Sonde wurde zu Ehren der römischen Göttin Juno benannt, der Frau von Jupiter (dem römischen Äquivalent von Zeus), die hindurchschauen konnte ein Wolkenschleier, den Jupiter um sich selbst zog. Der Name war früher ein Backronym, das für standJUpiter Near-polar Orbitersowie.
Missionsprofil:
Die Juno-Mission wurde speziell für das Studium des Jupiter entwickelt, um mehr über die Entstehung des Sonnensystems zu erfahren. Seit einiger Zeit haben Astronomen verstanden, dass Jupiter eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des Sonnensystems gespielt hat. Wie die anderen Gasriesen wurde er in den frühen Stadien zusammengebaut, bevor unsere Sonne die Möglichkeit hatte, die leichten Gase in der riesigen Wolke, aus der sie geboren wurden, zu absorbieren oder wegzublasen.
Daher könnte uns die Zusammensetzung des Jupiter viel über das frühe Sonnensystem sagen. Ebenso wird angenommen, dass die Gasriesen eine wichtige Rolle bei der Planetenentstehung gespielt haben, weil ihre riesigen Massen es ihnen ermöglichten, die Bahnen anderer Objekte – Planeten, Asteroiden und Kometen – in ihren Planetensystemen zu formen.
Für Astronomen und Planetenwissenschaftler bleibt jedoch noch vieles über diesen riesigen Gasriesen unbekannt. So sind beispielsweise die innere Struktur und Zusammensetzung des Jupiter sowie der Antrieb seines Magnetfelds immer noch Gegenstand der Theorie. Da Jupiter zur gleichen Zeit wie die Sonne entstanden ist, sollten ihre chemischen Zusammensetzungen ähnlich sein, aber Untersuchungen haben gezeigt, dass Jupiter mehr schwere Elemente enthält als unsere Sonne (wie Kohlenstoff und Stickstoff).
Darüber hinaus gibt es einige unbeantwortete Fragen darüber, wann und wo der Planet entstanden ist. Obwohl es sich möglicherweise in seiner aktuellen Umlaufbahn gebildet hat, deuten einige Hinweise darauf hin, dass es sich weiter von der Sonne entfernt gebildet haben könnte, bevor es nach innen wanderte. All diese Fragen, so hofft man, sind Dinge, dieJunoMission wird antworten.
Techniker installieren Junos Titan-Tresor. (Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/LMSS)
Seit dem Start am 5. August 2011 bietet dieJunoDie Raumsonde verbrachte die nächsten fünf Jahre im Weltraum und wird am 4. Juli 2018 den Jupiter erreichen. Einmal in der Umlaufbahn, wird sie den Planeten in den nächsten zwei Jahren insgesamt 37 Mal von Pol zu Pol umkreisen und dabei mit ihren wissenschaftlichen Instrumenten darunter untersuchen die Wolkendecke des Gasriesen.
Instrumentierung:
DieJunoDie Raumsonde ist mit einer wissenschaftlichen Suite von 8 Instrumenten ausgestattet, die es ihr ermöglichen, die Atmosphäre, das Magnet- und Gravitationsfeld des Jupiter, die Wettermuster, seine innere Struktur und seine Entstehungsgeschichte zu studieren. Sie beinhalten:
- Schwerkraftwissenschaft:Unter Verwendung von Radiowellen und deren Messung des Doppler-Effekts misst dieses Instrument die Massenverteilung im Inneren des Jupiter, um eine Gravitationskarte zu erstellen. Kleine Variationen der Schwerkraft entlang der Umlaufbahn der Sonde führen zu kleinen Geschwindigkeitsänderungen. Die Hauptforscher dieses Instruments sind John Anderson vom Jet Propulsion Laboratory der NASA und Luciano Iess von der Universität Sapienza in Rom.
- JunoCam:Dieses sichtbare Licht/Teleskop ist das einzige Bildgebungsgerät der Raumsonde. Es ist für Öffentlichkeitsarbeit und Bildung gedacht und wird atemberaubende Bilder von Jupiter und dem Sonnensystem liefern, aber nur auf sieben Umlaufbahnen um Jupiter betrieben werden (aufgrund der Wirkung von Jupiters Strahlung und Magnetfeld auf Instrumente). Der PI für dieses Instrument ist Michael C. Malin von Malin Space Science Systems
- Jovian Auroral Distribution Experiment (JADE):Mit drei Detektoren für energiereiche Teilchen wird das JADE-Instrument die Winkelverteilung, die Energie und den Geschwindigkeitsvektor von niederenergetischen Ionen und Elektronen in den Polarlichtern des Jupiter messen. Der PI ist David McComas vom Southwest Research Institute (SwRI).
- Jovian Energetic Particle Detector Instrument (JEDI):Wie JADE misst JEDI die Winkelverteilung und den Geschwindigkeitsvektor von Ionen und Elektronen, jedoch bei hoher Energie und in der Magnetosphäre des Jupiter. Der PI ist Barry Mauk vom Applied Physics Laboratory der NASA.
Juno-Raumsonde und ihre wissenschaftlichen Instrumente. Bildnachweis: NASA/JPL
- Jovian Infrarot Aural Mapper (JIRAM):Dieses im nahen Infrarot arbeitende Spektrometer wird für die Kartierung der oberen Schichten der Jupiteratmosphäre verantwortlich sein. Durch Messung der nach außen abgestrahlten Wärme wird ermittelt, wie wasserreiche Wolken unter der Oberfläche schweben können. Es wird auch in der Lage sein, die Verteilung von Methan, Wasserdampf, Ammoniak und Phosphin in der Jupiteratmosphäre zu beurteilen. Angioletta Coradini vom italienischen Nationalinstitut für Astrophysik ist die PI an diesem Instrument.
- Magnetometer:Mit diesem Instrument soll das Magnetfeld des Jupiter kartiert, die Dynamik des Planeteninneren bestimmt und die dreidimensionale Struktur der polaren Magnetosphäre bestimmt werden. Jack Connemey vom Goddard Space Flight Center der NASA ist der PI des Instruments.
- Mikrowellen-Radiometer:Das MR-Instrument wird Messungen der elektromagnetischen Wellen durchführen, die die Jupiteratmosphäre durchdringen, und die Menge an Wasser und Ammoniak in ihren tiefen Schichten messen. Dabei erhält es ein Temperaturprofil auf verschiedenen Ebenen und bestimmt, wie tief die atmosphärische Zirkulation des Jupiter ist. Der PI für dieses Instrument ist Mike Janssen vom JPL.
- Funk- und Plasmawellensensor (RPWS):Dieses RPWS wird die Radio- und Plasmaspektren in der Polarlichtregion des Jupiter messen. Dabei werden die Regionen von Polarlichtströmen identifiziert, die die Radioemissionen des Planeten bestimmen und seine Polarlichtpartikel beschleunigen. William Kurth von der University of Iowa ist der PI.
- Ultraviolett-Bildgebungs-Spektrograph (UVS):Das UVS zeichnet die Wellenlänge, Position und Ankunftszeit der detektierten ultravioletten Photonen auf und liefert spektrale Bilder der UV-Aurorenemissionen in der polaren Magnetosphäre. G. Randall Gladstone vom SwRI ist der PI.
Neben ihrer wissenschaftlichen Suite trägt die Raumsonde Juno auch eine Gedenktafel, die Galileo Galilei gewidmet ist. Die Plakette wurde von der italienischen Raumfahrtbehörde zur Verfügung gestellt und zeigt ein Porträt von Galileo sowie ein Skript, das Galileo selbst anlässlich seiner Beobachtung der vier größten Monde des Jupiter (heute bekannt als Galileische Monde ).
Die Galileo-Pest an Bord der Raumsonde Juno. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/KSC
Der auf Italienisch verfasste und aus Galileis eigener Handschrift transkribierte Text lautet wie folgt:
„Am 11. befand er sich in dieser Formation, und der Stern, der dem Jupiter am nächsten war, war halb so groß wie der andere und sehr nah am anderen, so dass in den vorangegangenen Nächten alle drei beobachteten Sterne von derselben Dimension und unter ihnen gleich aussahen.“ fern; so dass es offensichtlich ist, dass es um den Jupiter drei sich bewegende Sterne gibt, die bis zu diesem Zeitpunkt für alle unsichtbar sind.“
Das Raumschiff trägt auch drei Lego-Figuren, die Galileo, den römischen Gott Jupiter und seine Frau Juno darstellen. Die Figur der Juno hält eine Lupe als Zeichen ihrer Suche nach der Wahrheit, Jupiter hält einen Blitz und die Figur des Galileo Galilei hält sein berühmtes Teleskop. Lego hat diese Figuren aus Aluminium (anstelle des üblichen Plastiks) hergestellt, um sicherzustellen, dass sie die extremen Bedingungen der Raumfahrt überleben.
Start:
Die Juno-Mission startete am 5. August 2011 von der Cape Canaveral Air Force Station auf einem Atlas V-Rakete . Nach ungefähr 1 Minute und 33 Sekunden erreichten die fünf Solid Rocket Booster (SRBs) den Burnout und fielen dann ab. Nach 4 Minuten und 26 Sekunden nach dem Abheben schaltete sich das Haupttriebwerk des Atlas V ab, 16 Sekunden später folgte die Trennung der Zentauren-Oberstufenrakete .
Nach einer 6-minütigen Verbrennung wurde die Centaur in ihre anfängliche Parkbahn gebracht. Es trudelte ungefähr 30 Minuten lang aus, bevor sein Triebwerk eine zweite Zündung durchführte, die 9 Minuten dauerte und das Raumfahrzeug auf eine Fluchtbahn zur Erde brachte. Ungefähr 54 Minuten nach dem Start trennte sich die Raumsonde von der Centaur und begann, ihre Sonnenkollektoren auszufahren.
Ein Jahr nach dem Start, zwischen August und September 2012, führte die Raumsonde Juno erfolgreich zwei Deep-Space-Manöver entworfen, um seine Flugbahn zu korrigieren. Das erste Manöver (DSM-1) fand am 30. August 2012 statt, wobei die Hauptmaschine etwa 30 Minuten lang zündete und ihre Geschwindigkeit um etwa 388 m/s (1396.8 km/h; 867 mph) änderte.
Das zweite Manöver (DSM-2), das eine ähnliche Dauer hatte und zu einer ähnlichen Geschwindigkeitsänderung führte, fand am 14. September statt. Die beiden Schüsse ereigneten sich, als die Sonde etwa 480 Millionen km (298 Millionen Meilen) von der Erde entfernt war, und veränderten die Geschwindigkeit der Raumsonde und ihre jupitergebundene Flugbahn, wodurch die Voraussetzungen für eine Schwerkraftunterstützung durch ihren Vorbeiflug an der Erde geschaffen wurden.
Vorbeiflug an der Erde:
Junos Vorbeiflug an der Erde fand am 9. Oktober 2013 statt, nachdem die Raumsonde eine elliptische Umlaufbahn um die Sonne absolviert hatte. Während ihrer nächsten Annäherung befand sich die Sonde in einer Höhe von etwa 560 Kilometern (348 Meilen). Der Vorbeiflug an der Erde erhöhte die Geschwindigkeit von Juno um 3.900 m/s (14162 km/h; 8.800 mph) und brachte die Raumsonde auf ihre letzte Flugbahn für Jupiter.
Während des Vorbeiflugs gelang es dem Magnetic Field Investigation (MAG)-Instrument von Juno, einige Bilder mit niedriger Auflösung von Erde und Mond aufzunehmen. Diese Bilder wurden aufgenommen, während die Juno-Sonde etwa 966.000 km (600.000 Meilen) von der Erde entfernt war – etwa das Dreifache der Erde-Mond-Trennung. Sie wurden später von Technikern des JPL der NASA kombiniert, um das oben gezeigte Video zu erstellen.
Der Vorbeiflug an der Erde wurde auch als Probe von denJunoWissenschaftsteam, um einige der Instrumente der Raumsonde zu testen und bestimmte Verfahren zu üben, die verwendet werden, wenn die Sonde den Jupiter erreicht.
Rendezvous mit Jupiter:
DieJunoDie Raumsonde erreichte das Jupiter-System und etablierte am 4. Juli 2016 eine polare Umlaufbahn um den Gasriesen. Ihre Umlaufbahn wird stark elliptisch sein und sie in die Nähe der Pole führen – innerhalb von 4.300 km (2.672 Meilen) – bevor sie die Umlaufbahn von Callisto überschreitet. der am weitesten entfernte der großen Jupitermonde (mit einer durchschnittlichen Entfernung von 1.882.700 km oder 1.169.855,5 Meilen).
Diese Umlaufbahn wird es der Raumsonde ermöglichen, langfristigen Kontakt mit den Strahlungsgürteln des Jupiter zu vermeiden, während sie gleichzeitig Nahaufnahmen der polaren Atmosphäre, der Magnetosphäre und des Gravitationsfeldes des Jupiter durchführen kann. Die Raumsonde wird in den nächsten zwei Jahren insgesamt 37-mal um den Jupiter kreisen, wobei jede Umlaufbahn 14 Tage dauert.
Die Sonde hat bereits funktioniert Messungen des Jupiter-Magnetfeldes . Dies begann am 24. Juni, als Juno den Bugstoß direkt außerhalb der Magnetosphäre des Jupiters überquerte, gefolgt von ihrem Übergang in die niedrigere Dichte der Jupiter-Magnetosphäre am 25. Juni. Nachdem sie den Übergang von einer vom Sonnenwind geprägten Umgebung zu einer von der Jupiter-Magnetosphäre dominierten Umgebung vollzogen hatte, Die Instrumente des Schiffes lieferten einige interessante Informationen über die plötzliche Änderung der Teilchendichte.
Die Sonde erreichte ihre polare elliptische Umlaufbahn am 4. Juli nach Abschluss einer 35-minütigen Zündung des Hauptmotors, bekannt als Jupiter Orbital Insertion (oder JOI). Als sich die Sonde dem Jupiter von oberhalb seines Nordpols näherte, bot sich ihr ein Blick auf das Jupitersystem, den sie letztes Bild von bevor Sie mit JOI beginnen.
Am 10. Juli übermittelte die Juno-Sonde ihre ersten Bilder aus dem Orbit, nachdem sie ihre wissenschaftlichen Instrumente wieder hochgefahren hatte. Die Bilder wurden aufgenommen, als die Raumsonde 4,3 Millionen km (2,7 Millionen Meilen) vom Jupiter entfernt war und sich auf dem ausgehenden Teil ihrer anfänglichen 53,5-tägigen Erfassungsbahn befand. Die Farbbild zeigt atmosphärische Merkmale auf Jupiter, darunter den berühmten Großen Roten Fleck, und drei der vier größten Monde des massiven Planeten – Io, Europa und Ganymed, von links nach rechts im Bild.
Während das Missionsteam gehofft hatte, die Umlaufzeit von Juno auf 14 Tage zu verkürzen, sodass sie vor dem Ende der Mission insgesamt 37 Perijoves durchführen konnte. Aufgrund einer Fehlfunktion der Heliumventile der Sonde verzögerte sich die Zündung jedoch. Die NASA hat inzwischen angekündigt dass sie diese Triebwerkszündung nicht durchführt und dass die Sonde vor dem Ende ihrer Mission insgesamt eine komplette Perijoves durchführt.
Missionsende:
DieJunoDie Mission soll im Februar 2018 enden, nachdem sie 12 Jupiterumläufe abgeschlossen hat. An diesem Punkt und vorbehaltlich jeglicher Missionserweiterungen wird die Sonde die Umlaufbahn verlassen, um in der äußeren Atmosphäre des Jupiter zu verbrennen. Wie bei der GalileiRaumfahrzeug , soll damit jede Möglichkeit eines Aufpralls und einer biologischen Kontamination mit einem der Jupitermonde vermieden werden.
Die Mission wird vom JPL geleitet und ihr Hauptermittler ist Scott Bolton vom Southwest Research Institute. Das Launch Services Program der NASA im Kennedy Space Center in Florida ist für die Verwaltung der Startdienste für die Sonde verantwortlich. Die Juno-Mission ist Teil des New Frontiers-Programms, das vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Ala, verwaltet wird.
Zum Zeitpunkt des Schreibens dieses Artikels ist dieJunoMission ist einen Tag, vier Stunden und fünfundfünfzig Minuten von ihrer historischen Ankunft mit Jupiter entfernt. Kasse Juno-Mission der NASA Seite, um aktuelle Informationen über die Mission zu erhalten, und bleib auf dem Laufenden bei Universe Today für Updates!
Wir haben heute hier bei Universe viele interessante Artikel über Jupiter geschrieben. Hier ist Juno startet auf Science Trek, um Jupiters Entstehung zu entdecken , Jupiter Bound Juno schnappt eine schillernde Galerie von Planet Earth Portraits , Die Umlaufbahn von Juno verstehen: Ein Interview mit Scott Bolton von der NASA , Die Juno-Sonde der NASA erhält während des Vorbeiflugs an der Erde eine Erhöhung der Schwerkraftgeschwindigkeit, geht jedoch in den 'abgesicherten Modus' über .
Astronomy Cast hat auch relevante Episoden zu diesem Thema. Hier ist Folge 59: Jupiter , und Episode 232: Galileo-Raumschiff ,
Weitere Informationen finden Sie in der NASA Juno-Mission Seite und des Southwest Research Institutes Juno-Seite .