Зонд NASA Juno успешно вышел на промежуточную орбиту вокруг планеты-гиганта Юпитера, рассказываю, что и как он будет изучать после начала научной работы.
Согласно распространенной шутке Юнона, жена Юпитера, летит узнать как он проводит время со своими любовницами и любовниками. На самом деле миссия Juno не касается взаимоотношений Юпитера и его спутников, это исследование всецело посвящено гиганту.
Главные научные задачи Juno — лучше узнать строение Юпитера. Это знание позволит лучше понять строение планеты, и больше узнать о процессах формирования газовых гигантов в Солнечной и других планетных системах. Юпитер — уникальное тело для нашей системы — практически переходная форма от планеты к коричневому карлику. Чтобы стать коричневым карликом Юпитеру понадобится найти где-то еще дюжину своих близнецов, а чтобы дойти до состояния звезды — восемь десятков. Тем не менее, Юпитер — уже совсем не та планета земного типа, которые сейчас лучше всего изучены. Всего под несколькими сотнями километров гелий-водородной газовой атмосферы, Юпитер наполнен морем жидкого водорода, на дне которого еще более экзотическое вещество — металлический водород. Огромное давление и температуры формируют условия, которые просто так невозможно даже представить на Земле, можно лишь провести математическое моделирование или получить миллиграммы подобного вещества в лаборатории. Как распределяются слои в недрах Юпитера, какие там процессы происходят, есть ли твердое ядро в самом центре? На эти вопросы должна ответить Juno.
Взгляд в Большое красное пятно, позволит увидеть не только богатый внутренний мир Юпитера, но и лучше понять процессы формирования планетных систем и более экзотических объектов Вселенной: коричневых карликов.
Juno оборудована приборами, которые будут, каждый по-своему извлекать знания из юпитерианских глубин.
Внешняя газовая оболочка — самая доступная для изучения, поэтому на нее нацелено больше всего приборов, но процессы, происходящие в юпитерианских облаках должны подсказать, что происходит глубже. Внешнюю атмосферу Юпитера будут изучать два спектрометра: инфракрасный и ультрафиолетовый. Для «массового зрителя» установлена отдельная камера, которая снимает в видимом диапазоне — ее задача радовать нас красивыми фоточками, пока она не умрет от радиации.
Инфракрасная камера позволит увидеть тепловые потоки в атмосфере на глубине до 70 км. Чтобы инфракрасные данные о Юпитере были полнее, его заранее стали наблюдать при помощи наземных телескопов, в том числе европейского VLT.
В ультрафиолете будут наблюдаться полярные сияния Юпитера. Сейчас этим занимается только телескоп Hubble.
Полярные сияния интересуют ученых не только с эстетической точки зрения. Магнитное поле Юпитера — самое сильное из планет солнечной системы. Оно является причиной формирования самых мощных радиационных поясов, а хвост магнитосферы тянется на сотни миллионов километров аж до орбиты Сатурна. Природа его образования таится в глубинах Юпитера и связана с потоками жидкого металлического водорода во внешнем ядре планеты-гиганта, поэтому изучение магнитного поля и радиационных поясов — еще одна важная задача Juno.
Например уже сейчас известно, что у Юпитера, так же как и у Земли географический полюс не совпадает с магнитным, из-за чего гигант кокетливо помахивает своими радиационными поясами.
В отличие от Земли, у Юпитера есть свой собственный источник заряженных частиц, который наполняет радиационные пояса. У нас приходится ждать солнечной вспышки, чтобы увидел полярные сияния, а Юпитеру достаточно очередного крупного извержения на ближайшем крупном спутнике Ио. А поскольку Ио бурлит всегда, то и фейерверки на полюсах Юпитера не редкость.
Вулканы Ио выбрасывают пыль и газы, атомы которых ионизируются солнечным ультрафиолетом и пополняют магнитосферу Юпитера, становясь большой проблемой для космических аппаратов и возможных будущих покорителей Европы.
Для изучения заряженных частиц и плазмы Juno оснащена двумя датчиками низкоэнергичных и высокоэнергичных частиц. Специальная антенна будет изучать радиоволны, которые создаются полярными сияниями.
Магнитное поле будет картографировано при помощи магнитометра, расположенного на одном из «крыльев» космического аппарата. Этот прибор очень чуток к изменениям магнитного поля, поэтому его постарались вынести как можно дальше от электрооборудования Juno.
Для повышения точности показаний, магнитометр оснащен звездными датчиками, которые смогут определять положение прибора ориентируясь по звездам. Когда Juno пролетала мимо Земли, звездные датчики удалось протестировать и одновременно использовать в качестве видеокамеры.
Взгляд в самое нутро атмосферы Юпитера Juno произведет при помощи микроволнового радиометра. Он позволит наблюдать тепловые потоки на глубине до 600 км.
Наконец, пожалуй, одно из самых важных исследований будет проведено путем регистрации отклонений гравитационного поля планеты. Результатом должно стать понимание строения Юпитера, распределения слоев, уточнение массы его ядра, и более точное понимание его состава. Как ни странно, для этих целей не предназначено отдельного прибора. Анализ будет производиться по радиосигналу: неоднородности гравитационного поля на ничтожные доли процента будут менять скорость космического аппарата и эти отклонения будут определяться на Земле по эффекту Доплера, который будет удлинять или укорачивать волну радиосигнала Juno.
Космический аппарат будет вращаться по вытянутой полярной эллиптической орбите, удаляясь на 3,5 млн км и сближаясь на 5 тыс. км. Благодаря этому мы сможем впервые увидеть полюса Юпитера, которые еще не удавалось снять ни одному зонду.
Каждый виток на орбите будет занимать 14 дней. Эта орбита предназначается для исследовательской работы, но Juno не сразу на нее выйдет. Работа у Юпитера начнется с 53,5-суточной орбиты, а этап научной работы начнется только в ноябре 2016 года. Меньше чем через полтора года, к февралю 2018 года, миссия Juno завершится и аппарат будет сведен в плотные слои атмосферы планеты-гиганта.
Такое бесследное уничтожение аппарата предусмотрено чтобы избежать опасности заражения земными микроорганизмами поверхности спутников Юпитера, прежде всего Европы, где надеются найти собственную жизнь.
Если повезет, за время работы Juno на Юпитер упадет очередной крупный астероид, и это событие удастся исследовать всем инструментарием. Как показывают наземные наблюдения, такие столкновения для Юпитера не редки, хотя предшественнику Juno — зонду Galileo в 90-е повезло еще больше — он смог наблюдать падение кометы Шумейкеров-Леви 9 в 1994 году.
Любопытно, что до сих пор в верхней атмосфере Юпитера наблюдается повышенное содержание воды в тех регионах, куда произошло падение фрагментов кометы. Это открытие было сделано инфракрасным телескопом Herschel, и Juno тоже попытается оценить запасы воды.
Juno далеко не первый исследователь Юпитера, но большинство зондов пролетало мимо и изучало лишь с пролетных траекторий.
Почти всегда гигант использовался для ускорения при гравитационных маневрах, и лишь в 90-е к нему прилетел аппарат NASA Galileo.
В отличие от Galileo, Juno полностью посвятит себя исследованию Юпитера, проведет более тесные сближения и осмотр полярных областей.
Следить за полетом Juno можно на сайте whereisjuno.info, в приложении для настольных компьютеров NASA Eyes или в SolarWalk для iOS и Android.
Комментарии (58)
vilgeforce
05.07.2016 09:44+3«и уже под действием магнитного поля газ ионизируется» впервые слышу о таком эффекте. Каково его правильное название?
Zelenyikot
05.07.2016 09:56+2Спасибо за вопрос. Это я неверно написал. Ионизация там происходит солнечным ультрафиолетом.
vilgeforce
05.07.2016 09:57+2Вот я и удивился…
MichaelBorisov
06.07.2016 21:54+1Ионизировать магнитным полем тоже можно, но для этого нужны поля чуть повыше. Вероятно, у нейтронных звезд есть такие поля.
olekl
05.07.2016 11:36А что за жидкий металлический водород?
Welran
05.07.2016 11:49Жидкая фаза водорода проявляющая металлические свойства. (Если забыли, то металлы могут быть жидкими, например ртуть)
olekl
05.07.2016 12:15То, что металлы могут быть жидкими, не забыл, просто удивило что водород металлический…
rkfg
05.07.2016 14:37+2Водород располагается в той же первой группе, что и щелочные металлы (литий, натрий, калий и т.д.), поэтому при большом давлении он проявляет те же металлические свойства. А гелий, будучи всего на один протон тяжелее, наоборот, занимает последнюю 18-ю группу, где находятся инертные газы. Такой парадокс.
NetBUG
05.07.2016 22:56+2… поскольку на s-орбиталь больше двух электронов не помещается, а при заполненных орбиталях атом химически пассивен.
yandexzombie
05.07.2016 11:58+1Такое бесследное уничтожение аппарата предусмотрено чтобы избежать опасности заражения земными микроорганизмами поверхности спутников Юпитера, прежде всего Европы, где надеются найти собственную жизнь.
Звучит не правдоподобно. Земная микрофлора на Венере, Марсе и Луне просто не выжила.
HazySonic
05.07.2016 12:05+3Правдоподобно. Бактерии выжили даже за бортом МКС, находясь там в рамках эксперимента в течении 553 дней. Конечно не все, но какая-то микроскопическая часть выжила. Так что занести на планету жизнь не так и сложно, и не факт что она там плодиться не начнёт. Всё разумно.
Zelenyikot
05.07.2016 12:10+3На Луне выжила. За бортом «Мира» и МКС тоже. Гуглите эксперимент «Биориск».
Alexsandr_SE
05.07.2016 12:22А на борту МКС выжила. Не вкурсе что за опыты были на Марсе Венере и Луне. На Венере помнится вообще аппараты быстро разрушались.
yandexzombie
05.07.2016 12:56Я не имел ввиду опыты. Любой спускаемый аппарат может нести микроорганизмы.
Почитал про Биориск, что бы успешно заселить планету потребуется специально отобрать образцы.Zelenyikot
05.07.2016 13:45+1Во время стерилизации космических аппаратов и происходит специальный отбор. Слабые убиваются еще на Земле, а до Марса и Юпитера долетают самые живучие. Вероятность заражения европейцев мала, но предпочитают не рисковать.
zunzon
05.07.2016 14:40+1Кстати, нет ли у вас статьи на эту тему, почему весь научный мир как смерти боится занести бактерии на другие планеты? Что случится страшного?
Им может понравится, и они начнут тераформирование к земным условиям? Что здесь плохого?Tyrel
05.07.2016 15:40+1Вы потом не сможете понять — это местная жизнь, или занесенная с Земли.
zunzon
05.07.2016 16:20+1Но в этом и есть для меня главный вопрос, почему адаптация всего космоса под земные условия в каком угодно виде человечеством ставится в приоритетах ниже, чем найти какие-то окаменелости бактерий на марсе? Не буду отрицать, что у меня вархаммер головного мозга, либо просто максимализм не прошел до конца, но мне кажется, что это вопрос интересующий многих.
Tyrel
05.07.2016 16:35+3А Вам не хочется выяснить, существует ли жизнь еще где-то, кроме как здесь? Фундаментальнейший же вопрос.
К тому же, занесение жизни с Земли в том виде, в котором оно может произойти сейчас, не будет шагом в сторону адаптации космоса (вы согласны ждать столько, сколько для этого понадобилось на Земле?) — это будет всего-лишь «загрязнение», которое помешает Вам ответить на вопрос из первого предложения.
vidyacat
06.07.2016 16:51-1Какой же это вопрос? Естественно она существует — земля тому пример. Меня поражает глупость и надуманность этого дискурса «есть ли жизнь на марсе». Единственный аргумент к тому что она уникальна на земле искодит со стороны католиков, которые никак не могут попращаться со своим дедом морозом и живут в состоянии когнитивного диссонанса. Как жизнь вообще может быть уникальна на заурядной планете заурядной звезды 3 поколения заурядной галактики. Бох создал, вестимо, но почему-то евреям про эволюцию наврал.
olartamonov
07.07.2016 01:47Единственный аргумент к тому что она уникальна на земле искодит со стороны католиков
Где ещё узнать об истинном вероисповедании Евгения Кунина, как не в комментах на гиктаймсе!
NB: The Logic of Chance. The Nature and Origin of Biological Evolution
Ну или, если говорить простыми словами (Кунина вы вряд ли осилите, чего уж там), то жизнь может быть уникальна, если вероятность её зарождения на конкретной планете, умноженная на количество планет во Вселенной, сильно меньше единицы.
Rikkitik
07.07.2016 14:31Истинно так. А ещё она всё равно может возникнуть, если вероятность не точно равна нулю. И не возникнуть, если эта вероятность не точно равна единице. Потому что крайне маловероятные события теоретически вполне могут происходить. Именно поэтому подход учёных — как можно более аккуратная проверка.
olartamonov
07.07.2016 14:37Подхода два, на самом деле:
1) проверка (технологически она пока несколько затруднена)
2) поиск конкретных механизмов для двух событий — появления живой клетки и появления эукариотов. По обоим сейчас совершенно неясна вероятность успешного их осуществления, и более того, тот же Кунин настолько скептичен в её оценках, что считает весьма разумной теорию мультиверса — потому что оценивает вероятность появления сложной жизни в одной конкретной Вселенной практически в ноль.
Впрочем, на самом деле за последнее десятилетие было довольно много обнадёживающих исследований по обоим пунктам — и есть шанс, что в итоге нарисуется цепочка событий, приводящая к наблюдаемому на Земле результату с разумной вероятностью (а в случае с простейшей жизнью, то есть прокариотами, то может даже и с довольно большой).
vidyacat
08.07.2016 07:14Даже упомянув Кунина не могли не перейти на личности. Но я не о том. Я о том, что весь дискурс отталкивается от confirmation bias. Для развития жизни влияние вирусов вполне может быть заменено чем-то другим. А вот базис жизни земного типа- рнк, вполне успешно и быстро синтезируются, так что говорить о какой-то её уникальности странно.
Да и не говорю я что жизнь на марсе есть просто потому что ``я скозал!", я лишь удивляюсь подаче этого вопроса как какого-то священного грааля современной науки.olartamonov
08.07.2016 14:39А вот базис жизни земного типа- рнк, вполне успешно и быстро синтезируются
Легко и быстро? Дайте ссылочку на конкретно исследование, демонстрирующее пребиотический синтез РНК в условиях молодой Земли. А то я что-то только дискуссии вокруг процесса синтеза прекурсоров вижу — хоть с момента публикации результатов группы Сазерленда и весьма оживлённые.
Для развития жизни влияние вирусов вполне может быть заменено чем-то другим
Вирусов? Жизни? Вы вообще о чём, о горизонтальном переносе генов? А вирусы тут при чём, если горизонтальный перенос у бактерий и без них процветает?
P.S. И это не говоря о том, что переход от РНК-мира к ДНК тоже… не вполне однозначен.
Valerij56
05.07.2016 17:00+1Есть и третий неприятный момент, земные микроорганизмы могут мутировать и стать намного опаснее для человека и земной жизни.
Silvatis
06.07.2016 21:18Ну, могу предположить вариант с австралийскими кроликами: земные бактерии могут оказаться более жизнеспособными в новой среде, чем местные. К примеру местные «хищники» не смогут жрать чужаков… ох, прямо такой фильм про пришельцев в микромире с землянами — злодеями!
Zelenyikot
05.07.2016 17:35На эти вопросы отвечает мировая классика фантастики: «Марсианские хроники» и «Война миров».
dTex
05.07.2016 19:24a разве земные микроорганизмы не могли за эти 3-4млрд лет заселить всю Солнечную систему, путешествуя на выбитых aстероидaми кусках земли или просто на пыли?
romxx
05.07.2016 20:55Могли, конечно. Вероятность такая есть. Но если нам интересно найти по настоящему «внеземную» жизнь, то лучше эту вероятность не увеличивать.
Blast_Furnace
05.07.2016 22:52+2«Контаминация раскопок, то есть загрязнение участка посторонними предметами, являлась чрезвычайно серьезным грехом, и это было всем известно. Ведь такие случаи говорили о небрежности в проведении работ и позволяли поставить под сомнение все остальные, даже самые интересные находки, сделанные экспедицией. Классическим примером тому мог послужить небольшой скандал, который произошел в Лез-Эйзи годом раньше.
В Лез-Эйзи под скальным выступом была обнаружена стоянка пещерных людей. Археологи вели раскопки на уровне, относившемся к периоду 320 000 лет до новой эры, и вдруг один из них наткнулся на полускрытый землей презерватив в фабричной упаковке из фольги. Конечно, никому и на мгновение не могла прийти в голову мысль, что находка имеет отношение к исследовавшемуся уровню.
Но сам факт того, что эта штука оказалась там, в земле, позволял предположить, что экспедиция не соблюдала правила проведения раскопок. В команде возникли панические настроения, которые не прошли даже после того, как аспиранта, работавшего на этом участке, с позором отправили в Париж.»
Майкл Крайтон, «Стрела времени»
Я надеюсь, аналогия ясна.
ck3w
05.07.2016 22:52+1Я думаю — из соображений этики, Вам бы, я уверен, не понравилось внезапное появление микроорганизмов, которые вдруг бы приняли Вас за еду, к примеру.
imotorin
07.07.2016 12:09+1ALL THESE WORLDS ARE YOURS—EXCEPT EUROPA
ATTEMPT NO LANDING THERE
2010: Odyssey Two — Arthur C. Clarke
Alexey2005
05.07.2016 18:00А почему так далеко — целых 5000 км? Ближе никак нельзя?
Zelenyikot
05.07.2016 22:54+2А надо? Это же не каменная планета чтобы кратеры разглядывать да разбившиеся летающие тарелки высматривать.
Oxoron
06.07.2016 21:18Вообще странно.
Радиус Земли — 6 371 км. Радиус Юпитера — 69 911 км.
Видимо, фраза из статьи «сближаясь на 5 тыс. км.» подразумевает сближение с поверхностью, а не расстояние до ядра. Иначе спутник будет пролетать как раз через ядро Юпитера. :)
vantramollyus
05.07.2016 22:52Сейчас с удивлением услышал по «Вести 24»:
«Первые полёты к Юпитеру ещё в семидесятых годах совершили два советских космических аппарата „Пионер“.Zelenyikot
05.07.2016 22:53+6Логично, старинным русским словом не могут быть названы чужие аппараты )
DukeKan
05.07.2016 22:53+2Интересная статья, жду целого цикла таких на гиктаймс после начала активного изучения Юпитера. Но вот рисунки без подписей — зло. Раз уж вставили — хоть подпись сделайте, интересно же.
WarAngel_alk
06.07.2016 14:40+1Когда Juno пролетала мимо Земли
Не стартовала с Земли, а именно пролетала мимо? Как аппарат вообще добирался до Юпитера?
WarAngel_alk
06.07.2016 14:49+1Уже прочитал в соседней статье)
Прежде всего, «Юнона» не летела к Юпитеру прямой дорогой. Чтобы не использовать более грузоподъемную и более дорогую ракету-носитель, зонд запустили сначала за орбиту Марса, а затем провели гравитационный маневр у Земли.
valenok
07.07.2016 02:03-6Строение Солнца и планет http://www.proza.ru/2016/04/15/1529
Юпитер производит собственное тепло. В 3 раза больше тепла излучает, чем на него падает солнечного тепла.
Тепло Юпитера, как и Солнца, Земли и т.д., преимущественно есть продукт деления на протон, электрон и фотон части тех нейтронов, которые рождает работа процесса бытия материи. Легко вычислить идеальное количество энергии, которое может породить деление на протон, электрон и фотон всех нейтронов, которые порождает процесс бытия: в грамме любого вещества процесс бытия порождает, приблизительно, 3969198 новых нейтронов в секунду.
Литература
1. А.К. Макеев. Всеобщая теория относительности // Труды Конгресса-2016. Фундаментальные проблемы естествознания и техники. Серия: Проблемы исследования Вселенной. – Санкт-Петербург, 2016, Т. 37, № 4. С. 177-268. ISSN 2304-0300. http://scicom.ru/files/journal/v37/V37_N4.pdf
2. А.К. Макеев. Самовоспроизводство материи // Materials of the international scientific-practical conference: «Prospects for the Development of Modern Science» – Jerusalem, Israel: Regional Academy of Management, 2016. – 535 p. P. 213-220. UDC 001.18 BBC 72 P 93 ISBN 978-601-267-398-2 https://drive.google.com/file/d/0B_W2hkSE3iXram5DX1FoX3NsLVE/view http://www.regionacadem.org/index.php?option=com_content&view=article&id=423%3A2016-05-07-07-24-55&catid=6%3A2011-09-05-18-10-49&Itemid=13&lang=ru
zunzon
Чем аппарат будет тормозить, чтоб выйти на орбиту Юпитера, а затем сойти в атмосферу и сгореть?
На нем не описываются ни двигатели, ни доп. баки. Есть какие-то альтернативные способы торможения?
Zelenyikot
Будет тормозить ракетным двигателем. Как раз этой ночью был 35-минутный тормозной импульс, который и закрепил аппарат на орбите у планеты. Тормозить еще можно было гравитационными маневрами или аэродинамикой в верхних слоях атмосферы, но такой экзотикой редко пользуются.
KinsleR
Атмосферой к примеру. Орбита построена по всей видимости так, чтобы в расчетное время аппарат окончательно об нее затормозился.
zunzon
Если я правильно понимаю физичку космических тел, затормозить таким способом можно, вот только перифазис(не знаю как это слово на русском), т.е. самая нижняя точка орбиты — не изменится, и аппарат будет тормозить на кажом витке. Здесь не думаю, что их будет больше 2 в таком случае.
Valerij56
Ну, если быть более точным, так как торможение будет не однократным коротким импульсом, а в течении некоторого времени, то, при атмосферном торможении, и самая нижняя точка орбиты тоже будет снижаться. Чем большая часть витка будет испытывать тормозящее действие атмосферы тем больше будет она снижаться.
wireless_mousetail
«Periapsis» — по русски будет перицентр.
Valerij56
ЕМНИЛ, у японцев был проект зонда к Юпитеру, как ни странно, с солнечным парусом. Он долже был первоначильноприблизиться к Сонцу, спуститься ниже орбиты Венеры для разгона к Юпитеру.