Любовь зла: как «Юноне» выжить рядом с Юпитером
Для невооруженного глаза Юпитер кажется маяком в океане ночи: это одна из самых ярких точек на звездном небе. Если посмотреть на эту планету через телескоп, мы увидим его царственно плывущим в сопровождении четырех спутников: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. Но если мы подберемся к Юпитеру вплотную, мы увидим, что он разгневан — как и подобает главе римского пантеона богов, в честь которого названа самая крупная планета Солнечной системы. На Юпитере пляшут молнии, кружатся гигантские вихри, а в небе разливаются ослепительные полярные сияния. И лишь «Юнона», космический аппарат, названный именем царственной супруги Юпитера, знает, как ужиться с громовержцем.
Уже на следующей неделе, 4 июля, зонд «Юнона» завершит свой пятилетний путь до Юпитера. Космический аппарат был запущен в 2011 году, а в 2013 году вернулся к Земле, чтобы совершить гравитационный маневр. Когда "Юнона" приблизится к газовому гиганту, она отключит все свои аппараты и полетит к полярной орбите. Зонд подберется к Юпитеру ближе, чем «Галилео», который находился на орбите пятой планеты с 1995 по 2013 год. Когда "Юнона" проснется, она будет изучать, как формировался Юпитер — это поможет нам узнать больше о происхождении Солнечной системы.
Аппарат «Юнона» назван в честь жены Юпитера — главного бога в пантеоне древних римлян, громовержца и гуляки. Самые крупные спутники планеты названы в честь его любовниц. Согласно одному из мифов, бог Юпитер окутал себя облаками, чтобы скрыть свои проступки. Но Юнона наблюдала за ним с горы Олимп и, таким образом, смогла понять истинную сущность своего благоверного.
Однако Юпитер свои секреты без боя не сдаст. Поэтому НАСА надежно защитило «Юнону», создав самый бронированный космический аппарат в истории.
Радиоактивные пули
Смертоносные радиоактивные бури возникают из-за колоссальной мощности магнитного поля на Юпитере, которое, в свою очередь, обусловлено составом планеты.
Юпитер, как и Солнце, состоит из водорода и гелия: газовый гигант вобрал в себя большую часть вещества, оставшегося после рождения нашей звезды 4,5 млрд лет назад. В недрах планеты под невероятными давлениями водород сжимается в жидкость, которая ведет себя как электропроводящий металл. Мощные электротоки, возникающие в слое металлического водорода, порождают гигантское магнитное поле Юпитера — оно сильнее земного в 20 тысяч раз.
Магнитное поле захватывает огромное количество электронов и ионов из солнечного ветра и с вулканического спутника Ио.
«Эти частицы похожи на брызги радиоактивных пуль», — говорит Хайди Беккер, инженер Лаборатории реактивного движения.
Другими словами, космический аппарат НАСА летит прямиком в ад.
Защитить Юнону!
«Юнона» запеленута в покрытие, которое защищает ее сердце и мозг от смертоносной радиации. Титановый панцирь "Юноны" весит 400 килограммов, но без него бы приборы космического аппарата были бы облучены мощностью 100 млн стоматологических рентгеновских лучей в течение следующего года. Защита снижает степень облучения до 800. Инструменты экранирования отражают свободные электроны, которые магнитное поле Юпитера разгоняет до скоростей, приближающихся к скорости света. Они также позволяют электричеству течь вокруг космического аппарата, а не создавать опасный разряд. У "Юноны" есть по две копии элементов управления для каждого важного инструмента. Для дополнительной защиты электронные приборы "Юноны" вложены, как матрешки, один в другой.
Четыре системы навигации по звездам помогают "Юноне" ориентироваться в пространстве. Каждая из них обернута в 8-килограммовый слой радиационной защиты — однако и это не может спасти камеры космического аппарата от дождя из электронов. В отличие от своих собратьев-зондов, "Юнона" игнорирует тусклые звезды и смотрит лишь на самые яркие, которые можно увидеть лишь раз и запомнить. Это оберегает системы зонда от ненужного риска.
Работая над панцирем, ученые должны были проводить необычные тесты, чтобы убедиться, что он действительно защитит "Юнону".
"На Земле нельзя нажать кнопку и получить излучение как на Юпитере," – говорит Беккер. "Нам приходилось обращаться в раковые госпитали и туда, где проверяют на прочность корпуса подводных лодок".
Команде "Юноны" пришлось изрядно попотеть над космическим аппаратом, чтобы спасти его от гнева Юпитера. Но все инструменты для сбора научных данных защитить нельзя. Поэтому было решено, что инструменты будут обращаться к Юпитеру поочередно, по мере того, как зонд будет поворачиваться (2 раза в минуту).
Три солнечные батареи "Юноны" — еще одна уникальная разработка. Дело в том, что для полета к внешним планетам обычно используют радиоизотопные термоэлектрические генераторы, которые позволяют космическим аппаратам работать там, где солнечный свет слаб. Юпитер находится в 5 раз дальше от Солнца, чем Земля, поэтому солнечный свет там в 25 раз тусклее. Однако отправлять "Юнону" с радиоактивным двигателем на радиоактивную планету равносильно убийству. Кроме того, солнечные панели играют большую роль в стабилизации аппарата.
Когда супруги встретятся
Ученые надеются, что "Юнона" ответит на ключевые вопросы по поводу магнитного поля Юпитера: это поможет им понять, как сформировался газовый гигант. В свою очередь, понимание формирования этой гигантской планеты даст исследователям возможность проследить историю происхождения Солнечной системы и определить механизмы формирования экзопланет.
"Мы хотим получить рецепт, как сделать планеты", — говорит Скотт Болтон, ведущий ученый миссии "Юнона". "Юпитер сформировался самым первым, и это первый пункт в нашем рецепте. Что произошло после того, как образовалось Солнце, что заставило планеты сформироваться? Это не только история Солнечной системы, но и история Земли".
Также «Юнона» будет искать следы воды в облаках Юпитера. Ее магнитометр будет показывать гравитационное поле планеты: эта информация поможет ученым выяснить, есть ли у Юпитера твердое ядро. Три камеры зонда будут снимать в трех длинах волн: это поможет сделать потрясающие крупные планы Юпитера. Это будут лучшие фотографии пятой планеты в истории. Другие инструменты будут изучать мощные полярные сияния и атмосферу Юпитера, а также исследовать природу Большого Красного Пятна — урагана, бушующего в течение 400 лет.
Гибель богини
Несмотря на все эти меры предосторожности, излучение Юпитера будет медленно убивать "Юнону". Во второй половине миссии зонд получит 80% допустимой дозы облучения и будет работать все хуже и хуже. Блуждающие электроны будут атаковать компьютеры, отшибая им память. Каждый удар будет производить ливень вторичных частиц, которые также будут сталкиваться с "Юноной" и создавать брызги еще более мелких частиц. В конце концов, эта постоянная бомбардировка вызовет сбой памяти и повлечет за собой множество компьютерных ошибок. "Юнона" может выйти из-под контроля : в частности, сойти с орбиты и столкнуться с Европой, галилеевым спутником Юпитера с океанами жидкой воды под ледяной поверхностью, на котором предполагается наличие жизни. Чтобы предупредить эту аварию, НАСА в 2018 году направит "Юнону" в атмосферу Юпитера, где отслуживший свое космический аппарат должен сгореть.
"Юпитер — самая экстремальная планета, но мы приблизимся к нему. Мы должны рисковать. Мы собрали бронированный танк, и мы готовы к встрече", — говорит Болтон.
Комментарии