Po petih letih pri največjem planetu našega osončja

Pred nekaj dnevi je po petih letih potovanja do Jupitra prispela robotska sonda Juno. Predvidoma bo 37-krat obkrožila največji planet našega sončnega sistema in se vrhu oblakov približala na vsega 4300 kilometrov.

Sonda Juno je v torek ob 5.53 po srednjeevropskem času prišla v orbito okrog Jupitra in postala njegov umetni satelit.

Juno je do Jupitra potovala pet let in do cilja prepotovala kar 2,8 milijarde kilometrov. Pri Jupitru je postala umetni satelit kot druga taka sonda z Zemlje. Prva je bila leta 1995 sonda Galileo, ki jo je prav tako na pot poslala Nasa.

Glavni cilj razumevanje izvora in evolucije Jupitra

Glavni cilj sonde Juno je razumevanje izvora in evolucije Jupitra. Pod gostim slojem oblakov se še vedno skriva marsikaj neznanega in neraziskanega. Jupiter lahko kot primer planeta velikana omogoči kritično znanje pri razumevanju planetarnih sistemov, ki jih že kar nekaj časa odkrivamo okrog drugih zvezd, tako s posebnimi znanstvenimi sateliti kot z novimi, zelo zmogljivimi sistemi za opazovanje na Zemlji.

Z znanstvenimi instrumenti na krovu bo Juno raziskovala obstoj Jupitrovega trdnega jedra, kartografirala njegovo intenzivno magnetno polje, gravitacijska polja, merila količino vode in amonijaka v atmosferi ter opazovala polarni sij tega velikega planeta. Prav tako naj bi proučevala vetrove v velikih globinah atmosfere, ki tam dosežejo hitrost celo 600 kilometrov na uro.

Pričakujejo, da bo sonda z novimi spoznanji omogočila velik korak naprej v razumevanju, kako se oblikujejo in nastajajo taki planeti velikani, pa tudi, kakšno vlogo imajo pri našem in drugih sončnih sistemih. Ko bo opravila svojo znanstveno nalogo, jo bo Nasa usmerila v atmosfero Jupitra in uničenje.

Sonda z 2000 kilogrami raketnega goriva

Juno – ime je dobila po ženi rimskega boga Jupitra – je na dolgo vesoljsko potovanje avgusta 2011 ponesla močna satelitska nosilna raketa Atlas 551 družbe Lockheed Martin. Ta velika in močna večstopenjska raketa ima ob boku še pet dodatnih močnih raket na trdno gorivo, na vrhu raketno stopnjo Centaur z enim raketnim motorjem in prav na vrhu še aerodinamični okrov premera petih metrov. Do zdaj je v vesolje poletela samo še ena raketa take vrste, 19. januarja 2006 je proti Plutonu poslala prvo vesoljsko sondo Nova obzorja, ki je do tega pritlikavega planeta prišla lani. Ta sonda je bila najhitrejša doslej; mimo Jupitra je letela samo 13 mesecev.

Juno ima kar 2000 kilogramov raketnega goriva, namenjenega vstopu v orbito okrog Jupitra, pa tudi za različne manevre v vesoljskem prostoru. Goriva je za več kot polovico tega robotskega plovila. Na krovu je glavni raketni zaviralni motor s potisno silo 645 N in dvanajst manjših raketnih motorjev, združenih v raketne module, ki omogočajo popravke smeri potovanja, orientacijo v prostoru in manevre.

Vse vesoljske sonde, ki so potovale do Jupitra in proti drugim še bolj oddaljenim planetom, so imele za vir energije male jedrske generatorje. Razvoj novih, bolj učinkovitih vrst sončnih celic je omogočil, da je Juno prva vesoljska sonda, ki gre tako daleč v vesoljski prostor, pri čemer jo bodo z električno energijo oskrbovale izredno zmogljive sončne celice. Celice s tremi spoji se ponašajo z 28-odstotno učinkovitostjo. Razvila jih je Boeingova družba Spectrolab. Izdelane so iz galijevega arzenida in imajo zaradi velike izpostavljenosti radiaciji pri Jupitru še dodatno stekleno površino. Sonda ima tri krila, simetrično razporejena okrog telesa. Dve sta enaki in ju sestavljajo štiri plošče, eno pa sestavljajo samo tri plošče. Na mestu četrte je znanstveni instrument magnetometer. Celotna površina teh sončnih celic je več kot 60 kvadratnih metrov.

Brez ščita bi se elektronika scvrla

Juno bo raziskovala v zahrbtnem okolju Jupitra, kjer je več radiacije kot kjerkoli drugje, kamor je Nasa poslala vesoljsko sondo. Izjema je seveda naša najbližja zvezda, Sonce. Zato je v sondi nameščen tudi edinstven ščit, ki varuje občutljivo elektroniko.

Ta ščit so pred časom namestili v letalsko-vesoljski družbi Lockheed Martin Space Systems iz Denverja. »Juno je dejansko tank oklepnik, ki potuje k Jupitru,« navaja glavni raziskovalec pri programu Juno Scott Bolton z znanega inštituta Southwest v San Antoniu. »Brez zaščitnega ali sevalnega trezorja bi se elektronika ali 'možgani' Juno scvrli že pri prvem mimoletu Jupitra.«

Največji planet našega sončnega sistema obdaja nevidna sila, napolnjena z delci visoke energije, ki prihajajo z Jupitra in njegovih lun. To magnetno polje sicer ni tako močno kot tisto, ki obdaja Zemljo, ščiti planet pred nabiti delci, ki izvirajo s Sonca. Elektroni, protoni in ioni zaradi izredno hitre rotacije Jupitra dobijo energijo in se pospešijo skoraj do svetlobne hitrosti.

Jupitrovi radiacijski pasovi so oblikovani kot velik krof. Segajo od ekvatorialnega območja in se razširjajo čez območja, kjer je luna Evropa ali 650.000 kilometrov od vrha oblakov v vesoljski prostor.

»Kar 15 mesecev bo Juno med kroženjem v orbiti okrog planeta izpostavljena nečemu, kar je enakovredno več kot 100 milijonom rentgenskih slikanj pri zobozdravniku,« navaja Bill MacAlpine, menedžer za radiacijo pri tem programu, povezan z Nasinim centrom JPL v Pasadeni. Ob tem pojasnjuje: »Enako kot je treba pri človeku med rentgenskim slikanjem zaščiti organe, moramo tudi mi zaščiti možgane in srce Juno.«

Radiacijski trezor iz titana

Z usmerjanjem in vodenjem iz JPL so inženirji pri družbi Lockheed Martin Space Systems zasnovali in zgradili poseben radiacijski trezor, izdelan iz titana. Ta ščiti najbolj občutljivo elektroniko. Čeprav so tudi drugi materiali uporabni za blokiranje radiacije, so se inženirji odločili za titan. Svinec je premehak, da bi zdržal vibracije pri izstrelitvi, drugi materiali pa niso bili ustrezni.

Vsaka stena iz titana meri skoraj meter, debela je centimeter in tehta 18 kilogramov. Ta titanova škatla je velika kot trup avtomobila. Vsebuje enote za poveljevanje in ravnanje s podatki, to so možgani vesoljskega plovila, ter za distribucijo energije in podatkov, to je srce plovila, ter še dvajset drugih elektronskih sestavin. Celoten trezor tehta 200 kilogramov.

Trezor ni zasnovan tako, da bi popolnoma preprečil dostop kateregakoli Jupitrovega elektrona, iona ali protona do tega sistema, vendar naj bi bistveno upočasnil učinek staranja ali radiacije na elektroniko. Gre za prvi tak primer centraliziranega radiacijskega trezora, ki je bil izdelan za neko vesoljsko robotsko sondo.

Program, vreden 1,1 milijarde dolarjev

Juno je druga vesoljska sonda iz novega Nasinega programa, znanega kot New Frontiers (Nove meje). Prva je bila že omenjena New Horizons (Nova obzorja). Na začetku izbora je bila vrednost programa ocenjena na 650 milijonov dolarjev, na začetku razvoja programa je bila cena postavljena že na 842 milijonov.

Po prvotnih predvidevanjih bi Juno proti Jupitru poletela že leta 2009. Vendar so pri Nasi program podaljšali najprej v leto 2010 in nato še v 2011. Pri prvem podaljšku se je cena dvignila na 931 milijonov, zdaj pa naj bi bila postavljena na 1,1 milijarde dolarjev. To je tudi za Naso kar precej, vendar gre za program, ki so ga razvijali vrsto let, in za veliko vesoljsko sondo, ki jo je proti cilju poslala prav tako zelo velika, močna in draga satelitska nosilna raketa.