sunnuntai 3. heinäkuuta 2016

Juno saavuttaa Jupiterin

Taiteilijan näkemys Juno-luotaimesta Jupiteria kiertävällä
radalla. Energiansa luotain saa pitkistä aurinkokennoista.
Kuva NASA.
Nasan Jupiteriin matkalla ollut Juno-luotain saavuttaa määränpäänsä tiistaiaamuna Suomen aikaa. Luotain laukaistiin matkaan elokuun 5 päivänä vuonna 2011 ja se on siitä lähtien matkannut kohti Jupiteria.

Junon on tarkoitus käydä jokaisella kierroksellaan Jupiterin ympäri vain 5 000 km etäisyydellä planeetan pilvipeitteestä. Tämä tarkoittaa sitä, että luotaimeen kohdistuu ennennäkemätön säteilykuormitus, joka voisi vaurioittaa tutkimuslaitteistot hyvin lyhyessä ajassa. Tämän vuoksi kaikki laitteistot on suojattu vahvalla (~13 mm) titaani[1]-kuorella.

Junon tutkimusinstrumentit on suunniteltu tekemään havaintoja Jupiterin pilvikerroksen alaisista rakenteista. Erityisesti Jupiterin ytimen rakenne kiinnostaa tutkijoita. Ytimen arvellaan olevan noin 10–20-kertainen maapallon massaan verrattuna, jonka lämpötila on useita tuhansia asteita. Jupiterin ytimeen kohdistuu korkea paine, joten ytimen olomuotoa ei tunneta. Se voi olla joko kiinteä tai sitten sulassa tilassa.

Luonnollisesti Juno on varustettu Jupiterin magneettikenttää havainnoivilla laitteilla. Ne on sijoitettu pitkän puomin päähän, mahdollisimman etäälle luotaimen massiivisesta (noin 200 kg) metallikuoresta. Jupiterin magneettikenttä on noin 20 000 -kertaa voimakkaampi kuin maapallon magneettikenttä ja se ulottuu noin 100 Jupiterin säteen etäisyydelle[2] Auringon puolella.

Jupiteria ympäröivä säteilyvyöhykkeen voimakkuudelle on kaksi osatekijää: ensimmäinen on voimakas magneettikenttä, joka vangitsee runsaasti aurinkotuulen hiukkasia. Toisena tekijän on se, että hiukkasten määrä kasvaa myös Io-kuusta vapautuvista kaasumaisista hiukkasista (pääosin rikkiä ja rikkidioksidia).  Jupiterin magneettikentässä hiukkaset ionisoituvat, saavat lisäenergiaa (nopeutta) ja saavuttavat lähes valon nopeuden.

Jupiterin yksi mielenkiintoisimmista ilmiöistä ovat planeetan magneettisien napojen ympäristössä esiintyvät revontulet. Ne säteilevät valoaan lähinnä uv-valon aallonpituudella ja niissä on pistemäisiä kirkastumia. Kirkastumat ovat aiheutuneet kuiden ja Jupiterin välillä kulkevista sähkövirroista, joista Ion ja Jupiterin välillä olevat ovat voimakkaimpia.

Juno aloittamasta jarrutuspoltosta vastaanotetaan lyhyt radiosignaali kello 6.18 Suomen aikaa tiistaiaamuna. Signaali ja jarrutuspoltto ovat käynnistyneet jo 48 minuuttia aikaisemmin, mutta radioviestiltä kuluu aikaa Jupiterista Maahan kulkemiseen aikaeron verran. Itse jarrutuspoltto kestää 35 minuuttia, jonka jälkeen luotain lähettää uuden merkkisignaalin polton onnistumisesta.

Ensimmäisen jarrutuspolton jälkeen luotain on erittäin soikealla radalla (kiertoaika 53,5 vuorokautta) jota muutetaan vähitellen tutkimuskäyttöön sopivaksi radaksi. Luotaimen rata Jupiterin ympäri tulee olemaan soikea, yhteen kierrokseen kuluu aikaa noin 14 vuorokautta. Suunniteltu rata saavutetaan lokakuun 19 päivänä.  Juno kiertää Jupiterin 37 kertaa ja sen tehtävä päättyy vuoden 2018 helmikuussa. Tehtävän päätyttyä Juno poistetaan kiertoradalta ohjaamalla se Jupiteriin.

Huomautukset

[1] Titaani (Ti) on siirtymäryhmän metalli, jolla on erittäin suuri lujuus. Titaania yleensä käytetään metallirakenteissa, joissa vaaditaan suurta lujuutta mutta rakenteiden oma massa täytyy olla mahdollisimman pieni. Tyypillisesti titaania käytetään lentokone- ja avaruusteollisuudessa sekä pieniä määriä lääketieteessä etenkin kirurgisissa tukirakenteissa esimerkiksi luunmurtumien hoidossa.


[2] Maapallon magneettikenttä ulottuu vain noin 10 Maan säteen etäisyydelle.