Sonda JUICE za raziskovanje Jupitra in njegovih lun

Največja evropska odprava proti Jupitru se je že začela

Jupiter in njegove lune so v meni vedno burili domišljijo. Kako bi se občutila nevihta v Veliki rdeči pegi? Kakšen bi bil občutek padanja skozi atmosfero Jupitra? Kako bi vedel, kdaj se konča atmosfera in začne planet, če je tudi ta plinast?

In njegove lune. Galilejeve lune, te lepotice. Zgledajo tako … žive. Skrivnostne. Ko sem prvič videla slike, se mi je zdelo skoraj neverjetno, da tam ne bi bilo … nečesa.

Vulkanska aktivnost lune Io (Jo), nenavadni kanali na površju lune Evropa, kraterji in nenavadne površine na Kalistu …

In potem sem izvedela, da proti temu svetu prav zdaj leti evropska sonda JUICE.

Gre za sondo Evropske vesoljske agencije (ESA), ki je bila izstreljena leta 2023.

Njena naloga je raziskati Jupiter in tri ledene lune, pod površjem katerih se pod ledenimi ploskvami najverjetneje skrivajo ogromni oceani tekoče vode.

S pomočjo JUICE želijo znanstveniki ugotoviti:

• kako globoki so ti oceani,
• kakšna je njihova kemijska sestava,
• ali vsebujejo pogoje, primerne za nastanek ali obstoj življenja,
• in tudi, kako so te lune nastale in kako se razvijajo.

Kjer obstaja tekoča voda, obstaja možnost kemijskih procesov, ki lahko omogočijo nastanek življenja, kot ga poznamo na Zemlji.

Posebnost misije je, da bo proti koncu postala tudi prvo vesoljsko plovilo v zgodovini, ki bo krožilo okoli lune drugega planeta – okoli Ganimeda, največje lune v Osončju. Tam bo več mesecev opravljala podrobne meritve površja, notranje zgradbe in magnetnega polja.

Poleg lun pa bo JUICE podrobno preučeval tudi:

• Jupitrovo atmosfero,
• njegovo izjemno močno magnetno polje,
• sistem obročev,
• vpliv Jupitra na njegove lune in obratno.

Jupiter ni zanimiv samo zaradi Jupitra kot takšnega. Ker je največji planet Osončja, je najverjetneje pomembno vplival na nastanek in razvoj vseh ostalih planetov.

Znanstveniki si želijo odgovoriti na vprašanja, kot so:

• Kakšni so svetovi z oceani okoli Jupitra?
• Ali bi lahko v Jupitrovem sistemu bilo – ali kdaj bilo – življenje?
• Kako je Jupitrovo kompleksno okolje oblikovalo njegove lune in obratno?
• Kako je nastal tipičen plinasti velikan in kako deluje?

KAKO SPLOH PRITI DO JUPITRA?

Pot sonde

K želji po večjem poznavanju projekta me je pritegnil posnetek, ki prikazuje pot sonde do največjega planeta v Osončju. Na prvi pogled se zdi rešitev preprosta. Usmeriš raketo proti Jupitru in čakaš. A fizika pravi nekaj povsem drugega.

Za direktno pot sonde do Jupitra bi namreč najprej potrebovali ogromne količine goriva (več deset tisoč (!) ton), nato pa bi, ko bi sonda prišla v Jupitrovo bližino, potrebovala še ogromne količine goriva za zaviranje, saj bi drugače sonda zgolj švignila mimo planeta.

Zaradi tega so znanstveniki splanirali precej počasnejšo, dobrih sedem let dolgo pot, ki izkorišča gravitacijo planetov.

Poglej si ta posnetek in pomisli …

• Kakšni matematični modeli so potrebni, da lahko izračunamo natančna gibanja planetov?
• Da gibanje teh časovno uskladimo s potovanjem sonde?
• Da ji bodo približevanja planetom dala točno določene pospeške in pojemke, ki ji bodo omogočili nadaljevanje po začrtani poti in jo po dobrih sedmih letih pripeljali v orbito Jupitra?

Kakšna lepota je skrita v znanosti.

Če na kratko povzamem njeno pot:

Sondo so izstrelili aprila 2023. JUICE bo za potovanje do Jupitra potrebovala malo manj kot osem let. V tem času je oziroma bo za potrebe pospeševanja opravila mimolete mimo Venere, Zemlje in Lune. Šest mesecev pred vstopom v Jupitrovo orbito bo JUICE začela svojo glavno znanstveno fazo. Sonda bo nato več mesecev krožila okoli Jupitra, opravila mimolete mimo lun Evrope, Ganimeda in Kalista ter nazadnje izvedla orbitalno pot okoli Ganimeda.

Sonda JUICE je prva, ki je kadar koli izvedla poseben gravitacijski manever: najprej je preletela Luno, takoj zatem pa Zemljo, s tem pa je prihranila ogromno količino goriva.

Trenutno (julij 2026) je na poti proti prvemu gravitacijskemu pospešku ob Zemlji. Kasneje sledi še eden, ki jo bo še nekoliko pohitril in usmeril proti zunanjemu delu Osončja.

Tudi vesolje nam želi pokazati, da najkrajša pot ni vedno najhitrejša ali najbolj učinkovita.

Začetek sondine poti

In kot zanimivost! Čeprav je sonda last Evropske vesoljske agencije, pa ni bila izstreljena iz Evrope, ampak iz Francoske Gvajane, čezmorskega departmaja Francije. Izbira lokacije ni naključna. Izbrali so jo zato, ker izstrelišče leži blizu ekvatorja (cca 5° severne geografske širine). Zakaj je to pomembno?

Zemlja se na ekvatorju vrti veliko hitreje kot na polih. In bližje kot je izstrelišče ekvatorju, več »brezplačne« hitrosti dobijo rakete ob izstrelitvi. Raketa torej že ob izstrelitvi podeduje del hitrosti vrtenja Zemlje. To pa pomeni manjšo porabo goriva in možnost težjih tovorov.

To je tudi eden razlogov, zakaj velika izstrelišča ležijo čim bližje ekvatorju.

KAKO RAZISKOVATI SVET, NA KATEREM NE MOREŠ PRISTATI?

Merilni instrumenti sonde

Ko bo JUICE prispela do Jupitra, bo od Zemlje oddaljena več sto milijonov kilometrov. Opremljena je z desetimi različnimi instrumenti, ki bodo izvajali meritve in fotografirali. Vse te podatke pa bo sonda v obliki radijskih valov poslala proti Zemlji. Tukaj jih bodo sprejele ogromne antene Evropske vesoljske agencije, računalniki pa bodo iz njih sestavili fotografije, meritve in druge znanstvene podatke. Da informacija pride do Zemlje, potrebuje od 35 do 55 minut, odvisno od tega, koliko sta Zemlja in Jupiter oddaljena med seboj. To pomeni, da pogovor nikoli ne poteka v živo. Če znanstveniki sondi pošljejo ukaz, morajo na odgovor čakati približno uro in pol.

Imena instrumentov zvenijo precej zapleteno, njihove naloge pa si lahko predstavljamo precej preprosto. Nekateri instrumenti bodo opazovali, drugi bodo gledali pod površje, tretji pa merili stvari, ki jih ljudje ne moremo videti ali zavestno zaznati.

Instrumenti, ki opazujejo

Ti instrumenti zaznavajo različne vrste svetlobe – od vidne do ultravijolične in infrardeče. Tako lahko znanstveniki opazujejo površje lun, oblake v Jupitrovi atmosferi in določajo, iz katerih snovi so sestavljeni.

• Optična kamera bo fotografirala podrobne slike Jupitra in njegovih lun.
• UVS bo zaznaval ultravijolično svetlobo plinov v atmosferi in pomagal določiti njihovo sestavo.
• MAJIS bo analiziral svetlobo, ki se odbija od površja in oblakov. Ker vsaka snov odbija svetlobo nekoliko drugače, bodo lahko znanstveniki ugotovili, ali opazujejo led, različne minerale ali druge spojine.
• SWI bo meril temperaturo in sevanje v Jupitrovem sistemu ter pomagal raziskovati atmosfero in njeno gibanje.
• GALA bo z laserskimi pulzi zelo natančno meril višinske razlike na površju ledenih lun in izdelal njihove 3D-zemljevide.

Instrumenti, ki gledajo pod površje

Že površina ledenih lun je zelo zanimiva, še bolj pa nas vznemirja vprašanje, kaj se skriva pod ledenimi pokrovi.

• Zato je na sondi tudi radar, ki pošilja radijske valove skozi led. Del valov se odbije od različnih plasti pod površjem in se vrne nazaj do sonde. Na podlagi teh odbojev bodo znanstveniki poskušali ugotoviti, kako debel je led in ali se pod njim res skrivajo oceani tekoče vode.

Instrumenti, ki merijo nevidno

Velik del Jupitrovega sveta, tako kot tudi sveta okoli nas, je našim očem popolnoma neviden. JUICE bo zato merila tudi magnetna polja, nabite delce, plazmo in gravitacijo.

• J-MAG bo meril magnetno polje Jupitra in njegovih lun. S pomočjo teh podatkov bodo znanstveniki raziskovali, kako magnetna polja vplivajo na okolje in notranje oceane lun. Informacije omogočajo razumevanje tega, kako se magnetno polje Jupitra prepleta z luninim in ali pod površino lun obstajajo tekoči oceani.
• PEP bo raziskoval nabite delce okoli sonde. Tako bodo znanstveniki dobili informacije o tem, kako ti delci potujejo skozi Jupitrovo magnetno polje.
• RPWI spremlja radijske valove in plazmo ter bo pomagal razumeti, kako se v Jupitrovi magnetosferi plazma in elektromagnetni valovi obnašajo.
• 3GM pa uporablja radijske signale med Zemljo in sondo. Instrument pošilja iz sonde proti Zemlji radijske signale, ki pa se, ko potujejo mimo Jupitra ali njegovih lun, zaradi gravitacije in atmosfere nekoliko spremenijo. Iz teh drobnih sprememb lahko znanstveniki ugotovijo, kakšna sta notranja zgradba in gravitacijsko polje teh teles ter kakšne lastnosti ima njihova atmosfera.

Leto 2031

Sedaj moramo še zgolj počakati, da sonda prispe v bližino Jupitra, kar bo leta 2031, ko bo za seboj imela skoraj osem let dolgo popotovanje skozi Osončje. Morda bomo takrat dobili odgovore na nekatera izmed zgornjih vprašanj. Prepričana pa sem, da se bo pojavilo še veliko novih vprašanj, in prav to je eden najlepših delov znanosti.

Izjava o avtorstvu
Vsebina tega zapisa je plod mojega lastnega raziskovanja, razmisleka, avtorskega in uredniškega dela. Pri pripravi besedila sem kot podporno orodje uporabila umetno inteligenco – predvsem za pomoč pri strukturiranju zapisa, iskanje lastnih slepih peg, in (kadar je relevantno) prevodu v angleščino. Vsebinske odločitve, poudarki in končna ureditev besedila so v celoti moji.

NADALJNJA RAZISKOVANJA:
– Evropska vesoljska agencija ESA, JUICE
– Wikipedia, JUICE
– NASA, Jupiter
– NASA, Jupitrove lune