ดาวพฤหัสบดีไม่ใช่แค่ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดและใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะของเรา เขาเป็นเจ้าของบันทึกในหลาย ๆ ด้าน ดังนั้นดาวพฤหัสบดีจึงมีสนามแม่เหล็กที่มีพลังมากที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์ โดยปล่อยออกมาในช่วงรังสีเอกซ์ และมีบรรยากาศที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง นักดาราศาสตร์แสดงความสนใจดาวเคราะห์ดวงนี้เป็นอย่างมาก เนื่องจากเป็นการยากที่จะประเมินค่าสูงไปเกี่ยวกับบทบาทของดาวพฤหัสบดีในประวัติศาสตร์ของระบบสุริยะ เช่นเดียวกับในปัจจุบันและอนาคต
ยานอวกาศจูโนซึ่งไปถึงดาวเคราะห์ยักษ์ในปี 2559 และขณะนี้อยู่ในโครงการวิจัยในวงโคจรรอบดาวพฤหัสบดี ถูกตั้งค่าให้ช่วยนักวิทยาศาสตร์ไขปริศนามากมาย
เริ่มภารกิจ
การเตรียมการสำหรับการเดินทางของยานสำรวจอัตโนมัติไปยังดาวพฤหัสบดีนี้ดำเนินการโดย NASA โดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ New Frontiers โดยเน้นที่การศึกษาอย่างครอบคลุมของวัตถุหลายชิ้นในระบบสุริยะที่สนใจเป็นพิเศษ "จูโน" กลายเป็นภารกิจที่สองในกรอบของโครงการนี้ เธอเริ่ม5ส.ค. 2554 และใช้เวลาเดินทางเกือบห้าปีบนท้องถนน ประสบความสำเร็จในการโคจรรอบดาวพฤหัสบดีเมื่อวันที่ 5 กรกฎาคม 2559
ชื่อสถานีที่ไปดาวโลกที่มีชื่อเทพผู้ยิ่งใหญ่ในตำนานโรมันได้รับเลือกไม่เพียงเพื่อเป็นเกียรติแก่ภรรยาของ "ราชาแห่งเทพเจ้า" เท่านั้น แต่ยังมีความหมายแฝงอยู่ ตามตำนานหนึ่ง มีเพียงจูโนเท่านั้นที่สามารถมองผ่านม่านเมฆที่ดาวพฤหัสบดีปกคลุมการกระทำที่ไม่เหมาะสมของเขา ในการตั้งชื่อ Juno ให้กับยานอวกาศ นักพัฒนาจึงระบุเป้าหมายหลักของภารกิจอย่างหนึ่ง
งานสอบสวน
นักดาวเคราะห์มีคำถามมากมายเกี่ยวกับดาวพฤหัสบดี และคำตอบนั้นขึ้นอยู่กับการปฏิบัติตามภารกิจทางวิทยาศาสตร์ที่มอบหมายให้กับสถานีอัตโนมัติ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการศึกษา งานเหล่านี้สามารถรวมกันเป็นสามคอมเพล็กซ์หลัก:
- ศึกษาบรรยากาศดาวพฤหัส. องค์ประกอบโครงสร้างลักษณะอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงของการไหลของก๊าซในชั้นลึกของบรรยากาศที่อยู่ใต้เมฆที่มองเห็นได้ - ทั้งหมดนี้เป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์ผู้เขียนโปรแกรมวิทยาศาสตร์จูโน ยานอวกาศซึ่งอธิบายชื่อให้ถูกต้องนั้นดูล้ำลึกกว่าด้วยเครื่องมือของมันมากกว่าที่เคยเป็นมา
- การศึกษาสนามแม่เหล็กและสนามแม่เหล็กของยักษ์ ที่ระดับความลึกมากกว่า 20,000 กม. ที่ความดันและอุณหภูมิมหึมา ไฮโดรเจนจำนวนมากจะอยู่ในสถานะของโลหะเหลว กระแสน้ำในนั้นสร้างสนามแม่เหล็กอันทรงพลัง และความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของมันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการชี้แจงโครงสร้างของดาวเคราะห์และประวัติการก่อตัว
- การศึกษารายละเอียดโครงสร้างของสนามโน้มถ่วงยังมีความจำเป็นสำหรับนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ในการสร้างแบบจำลองที่แม่นยำยิ่งขึ้นของโครงสร้างของดาวพฤหัสบดี จะช่วยให้เราตัดสินมวลและขนาดของชั้นที่ลึกที่สุดของโลกได้อย่างมั่นใจมากขึ้น ซึ่งรวมถึงแกนด้านในที่เป็นของแข็งด้วย
อุปกรณ์วิทยาศาสตร์จูโน
การออกแบบยานอวกาศให้ถือเครื่องมือจำนวนมากที่ออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาข้างต้น ซึ่งรวมถึง:
- MAG เชิงซ้อนของสนามแม่เหล็ก ซึ่งประกอบด้วยแมกนีโตมิเตอร์สองตัวและตัวติดตามดาว
- ส่วนอวกาศของอุปกรณ์วัดความโน้มถ่วง Gravity Science. ส่วนที่สองตั้งอยู่บนโลก การวัดจะดำเนินการโดยใช้เอฟเฟกต์ Doppler
- คลื่นวิทยุไมโครเวฟ MWR สำหรับศึกษาบรรยากาศแบบเจาะลึก
- อัลตราไวโอเลตสเปกโตรกราฟ UVS เพื่อศึกษาโครงสร้างของแสงออโรร่าของดาวพฤหัสบดี
- เครื่องมือ JADE สำหรับแก้ไขการกระจายอนุภาคที่มีประจุพลังงานต่ำในออโรร่า
- JEDI พลังงานสูงไอออนและเครื่องตรวจจับการกระจายอิเล็กตรอน
- เครื่องตรวจจับพลาสมาและคลื่นวิทยุในสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ คลื่น
- กล้องอินฟราเรด JIRAM
- กล้องตรวจจับระยะแสง JunoCam ที่ติดตั้งบน Juno เพื่อการสาธิตและการศึกษาสำหรับบุคคลทั่วไปเป็นหลัก กล้องนี้ไม่มีงานพิเศษที่มีลักษณะทางวิทยาศาสตร์
คุณสมบัติการออกแบบและข้อมูลจำเพาะของ "จูโน"
ยานอวกาศมีมวลปล่อย 3625 กก. ในจำนวนนี้มีน้ำหนักประมาณ 1,600 กิโลกรัมเท่านั้นที่ตกลงบนส่วนแบ่งของสถานีเอง ส่วนที่เหลือของมวล - เชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ - ถูกใช้ไปในระหว่างภารกิจ นอกจากเครื่องยนต์ขับเคลื่อนแล้ว อุปกรณ์ดังกล่าวยังมีโมดูลเครื่องยนต์วางแนวสี่ชุด โพรบใช้พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ 9 เมตรสามแผง เส้นผ่านศูนย์กลางของอุปกรณ์ (ไม่รวมความยาว) คือ 3.5 เมตร
พลังรวมของแผงโซลาร์เซลล์ที่โคจรรอบดาวพฤหัสบดีเมื่อสิ้นสุดภารกิจควรมีอย่างน้อย 420 วัตต์ นอกจากนี้ Juno ยังติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 2 ก้อนเพื่อจ่ายไฟในขณะที่สถานีอยู่ในเงามืดของดาวพฤหัสบดี
นักพัฒนาคำนึงถึงเงื่อนไขพิเศษที่ Juno จะต้องทำงาน ลักษณะของยานอวกาศได้รับการปรับให้เข้ากับสภาวะการอยู่นานภายในแถบการแผ่รังสีอันทรงพลังของดาวเคราะห์ยักษ์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีช่องโหว่ของเครื่องมือส่วนใหญ่วางอยู่ในช่องไทเทเนียมทรงลูกบาศก์พิเศษซึ่งป้องกันรังสี ความหนาของผนัง 1 ซม.
"ผู้โดยสาร" ที่ผิดปกติ
สถานีนี้มีหุ่นคนอะลูมิเนียมสไตล์เลโก้ 3 ตัวที่แสดงภาพเทพเจ้าโรมันโบราณดาวพฤหัสบดีและจูโน รวมถึงผู้ค้นพบดาวเทียมกาลิเลโอ กาลิเลอี ตามที่เจ้าหน้าที่อธิบาย "ผู้โดยสาร" เหล่านี้ไปที่ดาวพฤหัสบดีเพื่อดึงดูดความสนใจของคนรุ่นใหม่ในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เพื่อให้เด็กๆ สนใจในการสำรวจอวกาศ
กาลิเลโอผู้ยิ่งใหญ่อยู่บนเรือและอยู่ในรูปเหมือนบนแผ่นโลหะพิเศษที่จัดทำโดยหน่วยงานอวกาศอิตาลี นอกจากนี้ยังมีเศษจดหมายที่นักวิทยาศาสตร์เขียนไว้เมื่อต้นปี 1610 ซึ่งเป็นครั้งแรกที่เขากล่าวถึงการสังเกตการณ์ดาวเทียมของดาวเคราะห์
ภาพเหมือนของดาวพฤหัสบดี
JunoCam แม้จะไม่มีภาระทางวิทยาศาสตร์ แต่ก็สามารถเชิดชูยานอวกาศ Juno ไปทั่วโลกได้อย่างแท้จริง ภาพถ่ายของดาวเคราะห์ยักษ์ที่ถ่ายด้วยความละเอียดสูงสุด 25 กม. ต่อพิกเซลนั้นน่าทึ่งมาก ไม่เคยเห็นเมฆของดาวพฤหัสที่สวยงามตระการตาและน่ากลัวมาก่อนอย่างละเอียดขนาดนี้มาก่อน
แถบเมฆเส้นละติจูด พายุเฮอริเคน และลมหมุนของบรรยากาศดาวพฤหัสอันทรงพลัง แอนติไซโคลนขนาดยักษ์ของจุดแดงใหญ่ - ทั้งหมดนี้ถูกจับโดยกล้องออปติคัล Juno รูปภาพของดาวพฤหัสบดีจากยานอวกาศทำให้สามารถมองเห็นบริเวณขั้วโลกของดาวเคราะห์ได้ ซึ่งไม่สามารถเข้าถึงได้สำหรับการสังเกตการณ์ด้วยกล้องส่องทางไกลจากโลกและวงโคจรใกล้โลก
ผลทางวิทยาศาสตร์บางอย่าง
ภารกิจมีความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ที่น่าประทับใจ นี่เป็นเพียงบางส่วน:
- ความไม่สมมาตรของสนามโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีที่เกิดจากลักษณะเฉพาะของการกระจายตัวของกระแสบรรยากาศได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว ปรากฎว่าความลึกที่แถบเหล่านี้ขยายออกไปซึ่งมองเห็นได้บนดิสก์ของดาวพฤหัสบดีถึง 3000 กม.
- ค้นพบโครงสร้างที่ซับซ้อนของชั้นบรรยากาศของบริเวณขั้วโลกซึ่งมีกระบวนการปั่นป่วนอย่างแข็งขัน
- วัดสนามแม่เหล็ก มันกลับกลายเป็นลำดับความสำคัญที่สูงกว่าผู้ที่แข็งแกร่งที่สุดในโลกสนามแม่เหล็กที่มีต้นกำเนิดจากธรรมชาติ
- สร้างแผนที่สามมิติของสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีแล้ว
- ภาพรายละเอียดของแสงออโรร่าที่ถ่าย
- ได้รับข้อมูลใหม่เกี่ยวกับการจัดองค์ประกอบและไดนามิกของจุดแดงใหญ่แล้ว
นี่ไม่ใช่ความสำเร็จทั้งหมดของ Juno แต่นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะได้รับข้อมูลมากกว่านี้ เพราะภารกิจยังคงดำเนินต่อไป
อนาคตของจูโน
ภารกิจเดิมกำหนดให้ดำเนินไปจนถึงเดือนกุมภาพันธ์ 2561 จากนั้นนาซ่าจึงตัดสินใจขยายเวลาการเข้าพักของสถานีใกล้กับดาวพฤหัสบดีจนถึงเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2564 ในช่วงเวลานี้ มันจะยังคงรวบรวมและส่งข้อมูลใหม่ไปยัง Earth และจะยังคงถ่ายภาพดาวพฤหัสบดีต่อไป
เมื่อสิ้นสุดภารกิจ สถานีจะถูกส่งไปยังชั้นบรรยากาศของโลกที่ซึ่งมันจะเผาไหม้ จุดจบดังกล่าวถูกกำหนดขึ้นเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ดาวเทียมขนาดใหญ่ดวงใดดวงหนึ่งตกลงมาในอนาคต และอาจเกิดการปนเปื้อนที่พื้นผิวของมันโดยจุลินทรีย์บนบกจากจูโน ยานอวกาศยังมีหนทางอีกยาวไกล และนักวิทยาศาสตร์ต่างคาดหวังถึง “การเก็บเกี่ยว” ทางวิทยาศาสตร์ที่ Juno จะนำมาให้
