Konačno je najgori san postao java. Nasina sonda ’Junona’ će do kraja svoje misije ostati u privremenoj orbiti oko Jupitera u kojoj se trenutno nalazi, strahujući da bi novo paljenje raketnog motora moglo izazvati katastrofu. To je težak udarac za projekat, i sondi treba da držimo palčeve u nadi da će moći da obavi makar veći deo svojih zadataka. Međutim, ako pročitamo Nasin izveštaj za štampu, mogli bi doći do zaključka da se ne radi o ozbiljnom problemu, već suprotno. Zapravo, kaže se da će nova odluka ’povećati vrednost ’Junoninih’ istraživanja’. Naravno, postavlja se pitanje ako je odluka tako fantastična, zašto nije doneta ranije?
Velika crvena pega na Jupiteru viđena okom kamere JunoCam 11. decembra 2016.
Da bi smo razumeli šta se dogodilo, da malo rekapituliramo.
„Juno“[1] je Nasina misija klase “New Frontiers”[2] koja će do kraja sigurno koštati preko \(1,1 milijardu. Lansirana je 2011. sa jedinstvenim zadatkom: da prostudira Jupiterovu unutrašnjost i otkrije kako taj džin izgleda iznutra. Poseduje li čvrsto jezgro, kako nagoveštavaju teorijski modeli? Da li je njegova građa makar slična ostalim telima solarnog sistema? Za obavljanje ovih zadataka planirano je da sonda uđe u eliptičnu polarnu orbitu oko Jupitera i obavi tri seta merenja. S jedne strane, radio eksperiment će nam omogućiti da proučimo unutrašnju strukturu Jupitera putem merenja karakteristika radio-signala emitovanih sa sonde ka Zemlji. Drugi set instrumenata će meriti građu Jupitera, dok će treći biti zadužen za magnetno polje. Ta tri seta podataka su fundamentalna za misiju, mada se smatra da su najvažnija gravimetrijska merenja.
Nasin sonda „Junona“ preleće direktno iznad planetinog južnog pola kada je JunoCam napravila ovu sliku 2. februara 2017. sa visine od 101.000 km. Sliku je obradio privatni naučnik John Landino. Pojačane boje otkrivaju sjajne visoke oblake i brojne meandrirajuće ovalne oluje.
Da bi odabrao optimalnu orbitu, navigacioni tim misije je morao da načini određene kompromise. Da bi izveo gravimetrijska i merenja vezana za hemijski sastav planete, idealna je kružna polarna orbita, što niže iznad oblaka planete, dok je za merenje magnetnog polja najbolja jako izdužena eliptična polarna orbita. Ali tu su i druga ograničenja. Najvažnije od svih je radijacija, ili kako mi to kažemo, zračenje. U blizini Jupitera sve prosto vri od vrlo snažnog zračenja uzrokovanog česticama zarobljenim u planetnoj magnetosferi. Što je sonda bliža Jupiteru, to joj preostaje manje vremena za preživljavanje. Drugo ograničenje se tiče činjenice da „Junona“ koristi solarne panele na ne nuklearne izvore energije (radi štednje) i da nije građena da izdrži periode tame u senci Jupitera (tzv. „pomračenja“).
Sledeći problem je komunikacija. Baratanje sa puno podataka u kratkom vremenskom intervalu zahteva puno energije i zauzima značajni deo kapaciteta Nasine komunikacione kosmičke mreže (DSN), što nije zanemarljiv deo troškova u jednoj međuplanetnoj miisiji.
„Junona“ leti oko Jupitera. Ovo što se vidi na solarnom panelu u prvom planu je magnetometar.
„Junonini“ naučni instrumenti.
Kompromis je postignut pre lansiranja i rešeno je da će se sonda postaviti u eliptičnu polarnu orbitu sa periodom od 11 dana. Time je postignuto da misija obavi 31 naučnu orbitu za ukupno 336 dana. Orbite bi bile dovoljno eliptične za detaljno analiziranje magnetosfere i da, usput, svedu na minimum zračenje broda, budući da bi bio u blizini planete samo šest sati. „Junona“ je trebalo da većinu vremena provoditi dalje od Jupitera i da ima dovoljno vremena da napuni svoje akumulatore i šalje podatke na Zemlju umerenom brzinom. Trajanje primarnog dela misije nije trebala da bude predugo i nije zahtevalo dugogodišnje finansiranje. Svi srećni.
Orbite misije „Junona“. Plave su naučne orbite od 14 dana koje neće moći da budu realizovane. Zeleno je 53,5-dnevna orbita na kojoj je „Junona“ trenutno.
Odmah po lansiranju naučni tim je izvršio proračune sa novim parametrima i zaključio da bi nova orbita, idealna za naučna merenja, trebala da ima period od 14 dana (5.000 km × 3,5 mil. km). Na taj način sonda je trebalo da stigne do Jupitera u julu 2016. a da misiju završi do februara 2018. sagorevanjem u atmosferi Jupitera (manevar kojim bi se izbegla moguća biološka kontaminacija Galilejevih satelita zemaljskim mikroorganizmima). Ali da bi izbegli nepotrebno trošenje goriva i smanjili vreme rada glavnog raketnog motora „LEROS 1b” tokom manevra ulaska u orbitu, odlučeno je da sonda prvo uđe u mnogo eliptičniju privremenu orbitu sa periodom od 53,5 dana (5.000 km × 8,1 mil. km), a manevar je nazvan “Capture Orbit Phase”.
Južni pol snimljen 2. februara ove godine.
Kako je sonda prilazila Jupiteru, njegova masa ju je sve jače privlačila, tako da je jurila ka planeti brzinom od preko 210.000 km/h. Pre zore (po našem vremenu) 5. jula 2016, uključen je raketni motor snage 645 njutna u trajanju 2.102 sekunde (~35 minuta) da bi usporio sondu za 1.950 km/h i promenio joj trajektoriju iz heliocentrične proletne u eliptičnu, polarnu, sa periodom od oko 53,5 dana. Kosmički brod je ušao u orbitu oko planete 5. jula u 04:53 po novobeogradskom vremenu. Orbita je vodila letilicu na samo 4.200 km od planete a potom na neverovatnih 8,1 miliona kilometara od nje, iza čak i Kalistove orbite[3]. Plan je bio da na toj orbiti napravi dva kruga pre nego što 19. oktobra restartuje motor i uđe u očekivanu 14-dnevnu naučnu orbitu. Ali mu se nije dalo. Dva defektna helijumska ventila[4] koja su već pravila probleme u ranijim fazama misije pretila su da izazovu nepravilan rad motora pa čak i nešto gore (vreme otvaranja ventila se merilo u minutama umesto u sekundama). Rizik je bio preveliki. Konsekventno, pošto nije bilo moguće osigurati stabilno paljenje motora, rukovodioci misije su odlučili da je najbolje ostaviti „Junonu“ na sadašnjoj orbiti perioda 53,5 dana. Međutim, da li je pod takvim uslovima moguće uopšte završiti misiju?
Ako je verovati Scottu Boltonu sa Southwest Research Instituta iz San Antonija, glavnom istraživaču i čoveku orgovornom za sve aspekte misije, to neće predstavljati problem. “Junoni” će jedino trebati više vremena da kompletira svoju misiju. Preciznije, trebaće joj 3,8 puta više vremena. Ali u svakom slučaju, trenutna orbita će omogućiti mnogo detaljnije studiranje jovijanske magnetosfere. Znači da kompletira više od 30 orbita “Junoni” će trebati još 3 dodatne godine, tj. negde do 2021. To bi značilo da će kompletna misija trajati pet godina umesto manje od dve, kako je planirano. Održavanje misije tipa “Junone” nije besplatno. Ustvari, to će koštati još oko \)36 miliona godišnje. To je zabrinjavajuće, jer će taj extra-many isprazniti Nesin ionako “tanak” planetni budžet. Ali to nije sve.
Severni pol Jupitera prvi put je snimljen 11. decembra 2016.
Ako će sonda morati da radi do 2021. godine, NASA mora da odobri jedno ili više produženja misije, što nije tako jednostavno. Misiji su odobrena sredstva do jula 2018. (do kada će biti izvedeno 12 naučnih orbita), tako da svako produženje treba da odobri sam direktorat Nase u Vašingtonu. S druge strane, „Junona“ je od početka konstruisana kao misija kojoj su usled intenzivnog i smrtonosnog zračenja Jupitera dani unapred odbrojani. Na sadašnjoj orbiti godišnja doza je niža, ali duže angažovanje takođe znači veću verovatnoću da sonda doživi neki nenadani kvar. Ako „Junona“ doživi neku nezodu pre 2021. i napravi manje od 30 orbita, kvalitet podataka koje će sakupiti biće svakako niži od očekivanog.
Treba podsetiti da je i pored svih predostrožnosti koje su preduzete protiv zračenja ono ipak nezaustavljivo. Iako je na sondu dodat titanijumski štit debeo 1 cm, JunoCam i infracrveni maper polarne svetlosti JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper) su dizajnirani da traju samo 8 orbita, dok bi mikrotalasni radiometar MWR (Microwave radiometer) trebalo da radi makar 11 orbita.
No glavni problem je vezan za pomračenja. Putujući po trenutnoj orbiti, „Junona“ će ući u Jupiterovu senku krajem 2019 a, sećate se, nije dizajnirana za to. Dobra vest je da je navigacioni tim je obećao da će iskorititi sekundarne trastere[5] i malo promeniti orbitni nagib i tako izbeći dosadna pomračenja, ali se treba setiti da ti manevri nisu bili planirani prema originalnom planu.
Duže trajanje misije uticaće na sporije pristizanje i objavljivanje vesti a takođe će odložiti karijere mnogih naučnika koji su sada deo „Junoninog“ tima.
Ukratko, treba do 2021. biti strpljiv. Ako sve bude proteklo kako valja, „Junona“ će kompletirati svoje naučne ciljeve. Ako ne, „Junona“ bi mogla da uđe u istoriji kao misija koja, iako delimično uspešna, ipak nije ispunila sve svoje ciljeve. Paradoksalno je da se ista stvar dogodila i prethodnoj sondi koja je ušla u orbitu oko Jupitera, „Galileu“, čija je misija bila znatno limitirana zbog neuspešno otvorenog tanjira glavne antene.
Do daljeg, sonda nastavlja da šalje spektakularne fotografije planete, dok se prvi naučni rezultati očekuju za par meseci. Sledeće proletanje iznad Jupitera na samo 4.200 km očekuje se 27. marta.
Jupiter viđen kamerom JunoCam 1. decembra 2016.
Glavni raketni motor ipak nije do kraja obavio svoj zadatak. Prsten oko njega služi za mehaničku zaštitu od okolnih čestica. Velike „lopte“ iznad su rezervoari goriva. I pored velikog naučnog značaja, ruku na srce retko ružna i neelegantna letilica...
Snimak konačne destinacije snimljen u julu 2016. sa udaljenosti od 6,2 mil. km. Sadašnja orbita „Junone“ proteže se dalje čak i od Ganimeda!
[1] Ko ne zna, ovo se na engleskom čita kao Džuno. Zvuči odvrato za jedan ovakav lep i skup aparat. Meni se lično više dopada kako ga Rusi zovu, a kako bi i mi trebali da to radimo da se ne držimo slepo nekih starih a pogrešnih navika. Oni ga zovu Junona, prema rimskoj boginji. Mnogo lepše zvuči, zar ne?
[2] Trenutno postoje tri misije u ovoj klasi: „New Horizons“ (2006), „Juno“ (2011) i „OSIRIS-REx“ (2016).
[3] Kalisto je najudaljeniji od četiri Galilejeva meseca. Udaljen je oko 1.880.000 km – 26,3 prečnika same planete. To je znanto dalje od orbite sledećeg najdaljeg Galilejca, Ganimeda, a neuporedivo dalje od najbližeg, Ia – 422.000 km.
Inače, Jupiter je planeta sa najviše satelita u našem sistemu – 67. Najbliži je udaljen svega 128.000 km (Metis), a najudaljeniji fantastičnih 30,3 mil. km (S/2003 J2).
[4] Helijum se koristi za stvaranje pritiska u tankovima goriva i cevovodima motora da bi pogurao gorivo (hudrazin+azotni tetraoksid) ka komori za sagorevanje. Čitav motor proizvodi engleska kompanija iz Westcotta, „Moog Inc.“
[5] Sonda ima 4 modula sa ukupno 12 hidrazinskih trastera za kontrolu orijntacije i orbitne manevre
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
