Evropská kosmická agentura ESA má svůj velký kosmický projekt s hrdým označením L1. Písmenem L se označují rozsáhlé a drahé projekty ESA. Pro období 2015 až 2025 vybíral vědecký programový výbor ESA ze tří možností: laserové gravitační observatoře NGO velké evropské mise k Jupiteru JUICE a observatoře pro astrofyziku vysokých energií ATHENA. Dne 2. května 2012 byl k realizaci vybrán projekt JUICE (JUpiter ICy moons Explorer, průzkumník jupiterových ledových měsíců). Projekt je součástí plánu Cosmic Vision 2015–2025. Na vývoji se podílí týmy z Rakouska, Belgie, Finska, Francie, Německa, Maďarska, Irska, Itálie, Nizozemí, Polska, Španělska, Švédska, Švýcarska, Velké Británie, USA, Japonska a samozřejmě z České republiky.
Jupiter a jeho čtyři velké měsíce přitahují pozornost astronomů už od doby Galileo Galilea. Je pokládán za archetyp obřích planet v naší Sluneční soustavě, kolem kterých koluje mnoho měsíců a tvoří tak svou vlastní malou sluneční soustavu. Jupiteru má přes 60 měsíců. V roce 1973 kolem Jupiteru prolétly americké sondy Pioneer a v roce 1979 ho zkoumala dvojice amerických sond Voyager. První sondou, která měla za úkol podrobný průzkum Jupiteru přímo z oběžné dráhy, byla v roce 1989 sonda Galileo americké NASA . Ta svou misi ukončila v roce 2003 a shořela v atmosféře Jupiteru. V současné době k Jupiteru míří další americká sonda JUNO , která k němu má dorazit v roce 2015. Sonda JUICE by měla americké mise doplňovat. Zaměří se na průzkum tří Jupiterových měsíců – Ganymeda, Europy a Callisto. Start sondy se plánuje na rok 2022.
Z výsledků dřívějších misí se zdá, že by pod ledovou krustou Europy, Ganymeda a Callisto mohly být podpovrchové oceány. Právě jejich výzkum bude jedním z cílů mise JUICE. Dlouho nebylo stanoveno, na který měsíc se sonda JUICE zaměří. Nakonec byl jako hlavní cíl mise vybrán Ganymed s několika přelety kolem Europy. Měsíce Europa i Ganymed se totiž zdají být vnitřně aktivní a mohly by poskytovat přijatelné podmínky pro život. Jejich hluboké oceány jsou chráněné před radiací ledovou krustou a zároveň je zevnitř zahřívají slapové síly .
Mise JUICE se kromě planety samotné zaměří na tři největší měsíce Jupiteru:
Ganymeda, Europu a Callisto. Zdroj: ESA.
|
ESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1973 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008. JUICE – JUpiter ICy moons Explorer, průzkumník jupiterových ledových měsíců. Projekt ESA, který má za cíl studium ledových měsíců Jupiteru, zejména měsíce Ganymed, a i planety samotné. Start je plánován v roce 2022, délka základní mise se odhaduje na 11 let. Projekt byl schválen k realizaci v květnu 2012. JUNO – americká sonda určená k průzkumu polárních oblastí planety Jupiter. Odstartovala dne 5. srpna 2011, k Jupiteru doletí v roce 2015. Sonda JUNO bude zkoumat atmosféru a hledat v ní molekuly vody. Zaměří se i na rozsáhlou magnetosféru Jupiteru a její vliv na planetu. Jupiter – největší a nejhmotnější (1,9×1027 kg) planeta sluneční soustavy má plynokapalný charakter a chemické složení podobné Slunci. Se svými mnoha měsíci se Jupiter podobá jakési „sluneční soustavě“ v malém. Jupiter má, stejně jako všechny obří planety, soustavu prstenců. Rychlá rotace Jupiteru (s periodou 10 hodin) způsobuje vydouvání rovníkových vrstev a vznik pestře zbarvených pásů. Charakteristickým útvarem Jupiterovy atmosféry je Velká rudá skvrna, která je pozorována po několik století. Atmosféra obsahuje kromě vodíku a helia také metan, amoniak a vodní páry. Teplota pod oblaky směrem ke středu roste. Na vrcholcích mraků je −160 °C, o 60 km hlouběji je přibližně stejná teplota jako na Zemi. Proudy tekoucí v nitru (v kovovém vodíku) vytvářejí kolem Jupiteru silné dipólové magnetické pole. |
Cíle mise
Hlavním cílem mise je zjistit, zda jsou na vybraných měsících vhodné podmínky k rozšíření života. K tomu je potřeba splnit čtyři základní faktory: existence vody v kapalné fázi (mohl by jí být dostatek pod zmrzlou krustou měsíců), existence zdroje energie (na rozmrazení vody a pro život samotný), přítomnost základních biogenních prvků (dusíku , uhlíku a vodíku ) a stabilita prostředí, která zajistí dostatek času na rozvoj živých forem. V této misi půjde především o zjištění velikosti oceánů a jejich vztahu k hlubším vrstvám měsíců. Sonda bude sledovat ledovou krustu, určí složení povrchu, bude zkoumat povrchové aktivity a působení magnetosféry Jupiteru na ledové měsíce. Dalším cílem mise je podrobné studium Jupiterova systému měsíců a prstenců a jeho porovnání s obdobnými systémy ostatních plynných obrů (Saturnu , Uranu a Neptunu ). JUICE se zaměří i na Jupiterovu atmosféru (popis dynamiky, cirkulace a složení atmosféry) a její vazbu na magnetosféru Jupiteru.
| Místa ve Sluneční soustavě vhodná k osídlení podle základních podmínek: od červené barvy (podmínka není splněna nebo to nelze zjistit), přes žlutou barvu (pravděpodoně by mohla být splněná), po zelenou (je prokázáno, že podmínka je splněná). Zdroj: ESA, žlutá kniha. |
Kvůli omezenému rozpočtu bude mít sonda pouze lehký radiační štít, a tím se nemůže příliš přiblížit do oblasti jupiterových radiačních pásů. Provede jen dva průlety kolem Europy, kde sonda Galileo udělala řadu průletů, a poté zůstane na oběžné dráze kolem Ganymedu. Odtud bude mimo jiné vzdáleně sledovat sopečnou činnost na měsíci Io, i když k němu samotnému se za celou misi nepřiblíží.
|
Ganymed je, se svým úctyhodným průměrem 5 268 km, největším měsícem ve Sluneční soustavě. Na grafu je jeho předpokládané složení. Podobně uspořádané nitro se předpokládá i u měsíců Europa a Callisto. Zdroj: BBC. |
.
Průběh mise
Projekt JUICE je sice veden Evropskou kosmickou agenturou ESA, vznikl však pouze reformulací předchozí mise EJSM/Laplace (Europa Jupiter System Mission), kterou společně plánovaly ESA a NASA. Tato mise ale doplatila na škrty v rozpočtech obou agentur. Přípravné práce již probíhají asi rok. Se startem se počítá v červnu 2022, sondu by měla vynést nosná raketa Ariane 5 . Sonda využije třikrát gravitační prak Země a jednou bude urychlena gravitačním polem Venuše . V roce 2030 by měla dorazit k Jupiteru. Podle dosavadního plánu by mělo dojít ke dvěma blízkým průletům nad povrchem Europy (cca 400 km), dvanácti přeletům nad povrchem Ganymedu ve výšce 200 km a třinácti přeletům ve stejné výšce nad Callisto. Poté, v roce 2032, sonda vstoupí na oběžnou dráhu Ganymedu, odkud jej bude devět měsíců zkoumat. Tím by měla skončit základní mise. Pokud bude sonda v dobrém stavu, bude nejspíše pokračovat v další práci.
Umělecká vize mise JUICE. Zdroj: ESA.
Vybavení sondy
V současné době se vybírá ze tří návrhů sondy. Plánuje se, že její velikost bude asi 1,56×1,56×2,68 metrů a hmotnost při startu necelých 5 tun. O zásobu energie se mají postarat solární panely o ploše větší než 70 metrů čtverečních v rozloženém stavu. Sonda JUICE možná ponese i ruský modul Ganymede Lander, který byl sestrojen pro přistání na Ganymedu a JUICE by ho tam mohla dopravit. O tom, zda se Rusko k misi připojí, se teprve jedná. Na následujícím obrázku jsou tři uvažované návrhy podoby sondy JUICE.
Tři návrhy podoby sondy JUICE. Zdroj: ESA.
| Přístroje na sondě (počet: 11, celková hmotnost: 104 kg) | |
|---|---|
| JANUS |
Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator. Jedná se o systém kamer, obsahovat by měl jak širokoúhlou kameru tak teleobjektiv. Budou poskytovat snímky vybraných cílů s rozlišením několika metrů na pixel. |
| MAJIS |
Moons and Jupiter Imaging Spectrometer, zobrazovací spektrometr měsíců a Jupiteru. Hlavním cílem tohoto nástroje je studium složení měsíců, složení jejich povrchů, dynamiky, struktury a morfologie atmosféry Jupiteru. |
| UVIS |
UV Imaging Spectrograph, ultrafialový zobrazovací spektrograf. Ze snímků spektrografu budou prozkoumány povrchy a atmosféry jupiterových ledových měsíců a jejich vzájemný vliv na prostředí Jupiteru. Přístroj má také za úkol zjistit interakci mezi horní a dolní vrstvou atmosféry Jupiteru, a dále mezi ionosférou a magnetosférou nad nimi. Také bude snímkovat polární záře na Jupiteru a Ganymedu. |
| SWI |
Sub-millimetre Wave Instrument, nástroj pro vlny kratší jednoho milimetru. Hlavním cílem nástroje je prozkoumat strukturu, složení a dynamiku střední atmosféry Jupiteru a exosféru jeho měsíců, stejně tak jako termofyzikální vlastnosti povrchů jeho okolních satelitů. Nástroje budou mapovat fyzikální strukturu měsíců zblízka i z oběžné dráhy Ganymedu. |
| GALA |
Ganymede Laser Altimeter, laserový výškoměr pro Ganymed. Laserový výškoměr má poskytnout údaje o topografii, tvaru a přílivové deformaci zledovatělého povrchu měsíců. Měl by měřit s přesností 15 cm na výšku a dokonale tak popsat povrch Ganymedu. |
| RIME |
Radar for Icy Moons Exploration, radar pro průzkum ledových měsíců. Radarový hloubkoměr navržený tak, aby pronikl do ledové krusty Europy, Ganymedu a Callisto až do hloubky asi 9 km. To umožní poprvé nahlédnout do podzemní struktury těchto tektonicky složitých a unikátních ledových světů. |
| 3GM |
Gravity & Geophysics of Jupiter and Galilean Moons, gravitace a geofyzika Jupiteru a Galileových mesíců. Tento nástroj pro měření gravitačního pole a vnitřního složení má sloužit k charakterizaci vnitřní struktury a podpovrchových oceánů na Ganymedu a Kallistó, případně i Europy. |
| J-MAG |
Magnetometer for JUICE, magnetometr pro JUICE. |
| PEP |
Particle Environment Package, sada pro sledování částic v prostředí. Sada nástrojů pro měření okolních částic, které jsou silným magnetickým polem Jupiteru urychlovány. |
| RPWI |
Radio & Plasma Wave Investigation, přístroj pro radiové a plazmové vlny. Sada senzorů pro měření radiových vln v plazmatu. Bude mít za úkol prozkoumat plazmové vlny v magnetosféře jak samotného Jupiteru, tak i měsíce Ganymed. |
| PRIDE |
Planetary Radio Interferometer & Doppler Experiment, planetární radiový interferometr a Dopplerův experiment. Jde o systém pro radiovou interferometrii a měření Dopplerova posuvu. Využívat bude technologii VLBI . |
Ruský přistávací modul Ganymede Lander, který se možná připojí k misi JUICE.
Zdroj: CDN3.
Participace České republiky
Česká republika je nedílnou součástí Evropské kosmické agentury od roku 2008. Různá pracoviště vyvíjí řadu přístrojů pro nejrůznější kosmické sondy. Nejinak je tomu se sondou JUICE. Do přípravy přístrojů se zapojila Matematicko-fyzikální fakulta UK, Ústav fyziky atmosféry AV ČR a Astronomický ústav AV ČR. Z těchto tří pracovišť byla pro finální přípravu přístrojů nakonec vybrána dvě, což je velký úspěch. Ústav fyziky atmosféry se podílí na přípravě části přístroje RPWI pro měření elektrických a magnetických polí. Pro jeho vývoj bylo založeno konsorcium, které je vedené Švédským institutem kosmické fyziky v Uppsale. Astronomický ústav vyvíjí nízkonapěťový zdroj, který bude odolný vůči velké radiační zátěži a podílí se na přípravě a návrhu přístroje J-MAG, který bude sledovat interakci Ganymedu s magnetosférou Jupiteru.
Evropská mise k Jupiteru je velmi ambiciózním plánem, a tak doufejme, že se vše podaří a v roce 2022 budeme moci informovat o úspěšném startu sondy JUICE.
Odkazy
|
