Sonda Juno přilétá k planetě Jupiter - AKTUALIZOVÁNO!

9. července, 17:15

Od vstupu na orbitu kolem Jupiteru máme potvrzeny další úspěšné manévry, při nichž sonda namířila solární panely zpět ke Slunci, čímž obnovila výrobu elektřiny na palubě (potvrzeno již asi půl hodiny po vstupu na orbitu), a hlavní anténu zpět k Zemi, čímž obnovila zase vysokorychlostní komunikaci s vědci (potvrzeno 5. července).

Šestého července bylo zapnuto pět z vědeckých aparatur na palubě Juno, zbytek přijde na řadu před koncem měsíce. Veškeré vědecké přístroje na palubě bylo nutno na konci června vypnout před příletem k planetě.

Na 13. července plánuje letová kontrola krátký zážeh manévrovacích trysek za účelem úpravy oběžné dráhy.

Juno je nyní na takové dráze, po které obletí Jupiter jednou za 53,4 pozemské dny. Další přiblížení k obří planetě je na pořadu dne 27. srpna, kdy by vědecká výbava v rámci kalibrace mohla již přinést první relevantní výsledky pozorování.

„Museli jsme povypínat přístroje, abychom zajistili úspěšný vstup na orbitu kolem Jupiteru,“ prohlásil Scott Bolton, vedoucí vědeckého týmu výpravy. „Příště ale už budeme mít otevřené všechny oči. S prvními výsledky bádání bychom vás mohli seznámit začátkem září.“

Nové snímky z blízkosti Jupiteru vzniknou bohužel také až 27. srpna a my si budeme muset počkat na jejich přenos na Zemi.

Zásadní manévr přijde 19. října (to bude perný den, k Rudé planetě dorazí evropská mise ExoMars), kdy Juno počtvrté a naposledy zažehne hlavní motor a sníží svoji oběžnou dráhu, výsledkem bude protáhlá orbita, která přinese Juno každých 14 dní do vzdálenosti pouhých 4 100 kilometrů nad hranici atmosféry planety. Bude to finální dráha kolem Jupiteru pro detailní vědecký průzkum.

---

Oslava Galileiho:

Před 406 lety Galileo Galilei zamířil tehdy čerstvý vynález, dalekohled, na Jupiter a spatřil něco nevídaného. Několik hvězdiček, které den za dnem měnily svou polohu. Galileo brzy poznal, že jde o čtyři Jupiterovy měsíce. Tento počin změnil naše chápání světa, protože svět Jupiteru a jeho měsíců je vlastně zmenšeninou sluneční soustavy. Jako obíhají měsíce Jupiter, obíhají i planety Slunce, Slunce střed Galaxie… Pojďme si vychutnat poprvé v historii video, kde Io, Europa, Ganymed a Callisto obíhají Jupiter, aniž by nám mizely z dohledu.

Pokud jste se dívali pozorně, mohli jste si všimnout, že měsíčky přeci jen občas mizely, nalevo totiž vstupovaly do stínu planety. Taková zatmění můžeme snadno pozorovat i ze Země. Na základě jejich předpovědi a skutečných pozorování byla poprvé odhadnuta rychlost světla. Ještě pozornější divák si mohl všimnout, že Callisto, nejvzdálenější měsíc, je na videu poněkud tmavší, než by odpovídalo našim dosavadním zkušenostem při pozorování ze Země (je druhý největší). To je nejspíš první vědecká záhada této mise.

---

Úterý 5. července, 06:40: Jsme u Jupiteru!

Poslední dávku příkazů a instrukcí ze Země dostala sonda Juno nakonec ještě v pondělí 4. července, poté následoval přechod do módu „autopilot“ a napjaté očekávání věcí příštích.

Výraznější zádrhely na cestě k Jupiteru neležely, i když vědci byli mírně nervózní z prostředí, do kterého letí výtvor, jemuž věnovali velkou část svého profesního života, vždyť už rychlost, jakou si planeta sondu přitahovala, byla dosti krkolomná – kolem 70 km/s. Když připočítáme každou částici hmoty, která se v tak silné gravitaci mění v nebezpečnou zbraň, a mocné magnetické pole Jupiteru spolu s radiací, kterou generuje, sondě skutečně nelze takový výlet závidět. Vědci si toho byli dobře vědomi a na tiskovkách před blížícím se vstupem na orbitu neskrývali své obavy, nicméně v tomto ohledu jsme měli štěstí.

Dnes ráno šlapalo všechno dobře – orientace sondy v prostoru pro brzdný zážeh (s pomocí astronomické navigace a 12 malých manévrovacích trysek), zrychlení rotace plavidla na otočku kolem své osy každých 12 sekund (vědci tento manévr přirovnávali k tomu, že čím rychleji jedete na bicyklu, tím je stabilnější) a konečně v 05:18 SELČ dorazilo od Jupiteru potvrzení zapálení hlavního motoru, paradoxně kvůli zpoždění signálu v době, kdy už bylo na místě po všem. Jupiter je nyní vzdálen asi 870 milionů kilometrů od Země a signál ze sondy k nám letí plných 48 minut, takže samotný zážeh začal vlastně už v půl páté ráno.

Na příjmu byla anténa Deep Space Network v Kalifornii, nastražené uši měli letoví kontroloři z NASA a Lockheed Martin, firmy, která Juno postavila a nyní pomáhá agentuře s provozem sondy. Začátek brzdného zážehu signalizovala změna frekvence radiového signálu sondy.

Zážeh proběhl úspěšně a trval 35 minut a 2 vteřiny, oproti plánu byl kratší asi o 6 sekund, nicméně impuls bohatě postačoval k snížení rychlosti a zachycení sondy gravitací planety na protáhlou orbitu. V polovině hoření motoru, když Juno letěla rychlostí asi 58 km/s poblíž rovníku Jupiteru, se pohybovala jen zhruba 4 500 kilometrů nad hranicí atmosféry. Rekordům pro tuto misi ale není konec, aktuální čísla z NASA ukazují, že během své vědecké mise Juno toto číslo sníží ještě asi o 400 kilometrů.

Během hoření motoru se Juno pohybovala od severního k jižnímu pólu Jupiteru a její trajektorie se zakřivovala okolo planety, míří na polární orbitu.

Potvrzení vypnutí motoru dorazilo na Zemi v 05:53 a letová kontrola propukla v aplaus.

Želbohu nelze naši aktualizaci doplnit o žádnou elegantní fotku Jupiteru z těsné blízkosti, vědecké přístroje včetně kamer byly z bezpečnostních důvodů vypnuty s blížícím se vstupem na orbitu 30. června a s jejich aktivací se znova počítá až zítra. Na fotky si tedy chvíli počkáme.

Juno nyní opět sníží rychlost své rotace na otáčku každých 30 vteřin, namíří solární panely ke Slunci a začne nabíjet baterie. Obnoví také předchozí kvalitu komunikace se Zemí změnou polohy hlavní komunikační antény.

Každopádně slavíme úspěch a očekáváme další info!

PS Zapněte si ve vedlejším okně vyhledávač google, i on si dnešního manévru všiml.  

---

O misi Juno:

Misi k Jupiteru navrhnul se svým týmem NASA astrofyzik Scott Bolton ze San Antonia v roce 2004 a jeho návrh tehdy v soutěži o vládní peníze (náklady na misi Juno se momentálně pohybují kolem 1,1 miliardy dolarů) a realizaci porazil robotické plavidlo, jenž mělo přivézt zpět vzorky hornin z odvrácené strany Měsíce.

Sonda Juno se nakonec vydala na svoji pouť meziplanetárním prostorem 5. srpna 2011, kdy ji vynesla do vesmíru nejsilnější verze americké rakety Atlas V. Cesta k obří planetě nebyla tak úplně přímočará, v říjnu 2013 se Juno vrátila k Zemi za účelem využití efektu gravitačního praku, přitažlivá síla naší planety tehdy zvýšila rychlost letu sondy a pomohla nasměrovat její trajektorii k Jupiteru, pro přímý let chyběla dostatečně silná nosná raketa.

Juno brázdila meziplanetární prostor bezmála 5 let a za tu dobu urazila asi 2,8 miliardy kilometrů.

Ať už je cesta jakkoliv dlouhá, jednou ten cíl přijde. Do sféry, kde převažuje gravitační síla Jupiteru, Juno vstoupila již koncem měsíce května. Hmotnost Jupiteru asi 2,5krát převyšuje součet hmotností všech ostatních planet Sluneční soustavy a jak se k němu nyní malá sonda přibližuje, je ohromnou gravitací urychlována na zhruba 70 km/s, což z ní činí jeden z nejrychleji se pohybujících objektů, jaký kdy vytvořila lidská ruka.

Den D a hodina H přijde v úterý 5. července brzy ráno našeho času. Tehdy Juno zapálí na 35 minut svůj hlavní motor Leros 1b a zpomalí svůj let asi o 540 m/s, což bude stačit pro přechod na silně eliptickou oběžnou dráhu vedoucí nad póly planety.

Motor Leros 1b je schopen vyvinout tah asi 66 kilogramů a jde o motor hypergolický, tzn. že pro zapálení je nutné pouze otevřít ventily uvnitř pohonného systému a hydrazin s tetroxidem dusíku vzplanou po smíchání spontánně. Leros 1b je britské výroby a pochází ze závodů v Buckinghamshiru, do vesmíru už letělo asi 70 exemplářů tohoto typu motoru, většinou pomáhaly komunikačním družicím dosáhnout geostacionární orbity, mají však i historii v meziplanetární kosmonautice; motor Leros poháněl například americkou sondu Messenger, která jako první vstoupila na orbitu kolem planety Merkur, či některé umělé družice Marsu.

Americká diskuzní fóra se už zabývala otázkou, zda Leros nechystá u Jupiteru nějaký „brexit“, letová kontrola nad tímto vtípkem pouze mává s úsměvem rukou. Motor byl během letu k Jupiteru několikrát v provozu, ať už šlo o korekce dráhy či vypouštění usazenin z palivového systému.

Zkrátka, motor a celý pohonný systém sondy Juno byl zkontrolován a má plnou důvěru vědců na Zemi.

Přípravy k dosažení cíle započaly 20. června, kdy byl odklopen kryt, který hlavní motor chránil během letu meziplanetárním prostorem před zásahy mikrometeority. V pondělí 27. června se započalo se zahříváním heliových nádrží a o den později byly jejich obsahem natlakovány nádrže palivové.

Poměrně důležitý a kritický byl poslední červnový den, kdy došlo k vypnutí vědeckých aparatur a hlavně na palubu Juno dorazily poslední softwarové příkazy ze Země – od 30. června až po vstup na orbitu Jupiteru běží Juno v režimu autopilota a veškeré kritické manévry jsou jen a jen na ní. Ostatně, Jupiter se nyní již vzdaluje od Země a jednocestný let radiového signálu trvá nějakých 48 minut, takže včasný zásah letové kontroly do problematického zážehu motoru je beztak vyloučen.

A co nás vlastně čeká v úterý 5. července? Pojďme si ten den naplánovat.

Jak jsme si už říkali, od 30. června běží Juno s posledními příkazy v režimu autopilot, pozemní řídící středisko jen pasivně pozoruje a kontroluje. Ale bez obav, Juno je na to projektovaná.

V první řadě je nutné zaujmout pozici pro brzdící zážeh, konkrétně to (bohužel) znamená uvést sondu do takové polohy, v níž budou solární panely mířit od Slunce (energie se bude čerpat z baterií) a komunikační anténa od Země, čili letová kontrola neuvidí na svých monitorech žádnou telemetrii o průběhu hoření motoru, přijde jen potvrzení o zažehnutí motoru (v 05:18 SELČ) a jeho vypnutí (v 05:53), mezitím nebude žádná komunikace, maximálně odhady o změně rychlosti letu založené na sledování zdroje radiového signálu. Juno také před začátkem zážehu zrychlí svou rotaci ze 2 na 5 otáček za minutu, aby byla během hoření motoru stabilnější.

V okamžiku zapálení motoru poletí Juno asi 4 670 kilometrů nad hranicí atmosféry Jupiteru. Bylo propočítáno, že motor musí hořet minimálně 20 minut pro dosažení stabilní orbity kolem planety, v ideálním případě 35 minut pro dosažení orbity plánované. Juno dostala příkaz pro případ nějakého výpadku během hoření motoru, v takovém případě má ušetřit maximum času co nejrychlejším pokusem o nahození systému a opětovné zapálení motoru namísto přechodu do nouzového režimu a volání Země o příkazy. Juno musí být prostě samostatná, protože druhou šanci provést navedení na Jupiterovu orbitu už nedostane – kdyby zážeh motoru trval pod 20 minut, gravitace planety pošle družici zpět do meziplanetárního prostoru a plánování druhého příletu k Jupiteru by bylo hodně náročné.

Snad všechno klapne, se systémy sondy se nyní neděje nic, co by nás mělo znepokojovat.

Zážeh motoru skončí po 35 minutách a zpomalení letu o oněch 540 m/s. Juno bude na protáhlé elipse kolem Jupiteru, po níž jí oblet obra vezme 53 a půl pozemského dne. Po dokončení zážehu změní Juno orientaci v prostoru, zamíří solární panely ke Slunci, začne nabíjet baterie a anténu namíří pro změnu k Zemi pro ohlášení úspěchu a další komunikaci. Šestého července budou opět zapnuty vědecké aparatury a 27. srpna má přijít první větší přiblížení k Jupiteru, které poslouží ke kalibraci přístrojů, pořízení pokusných snímků a dat a plánování hlavní vědecké části mise.

Další větší manévr bude v říjnu, kdy Juno sníží vzdálenou část své orbity a přejde na dráhu, po které obletí velikána každé dva pozemské týdny. Nejnižší bod její dráhy bude ležet 5 000 kilometrů nad oblačností Jupiteru. Primární vědecká mise započne v listopadu tohoto roku.

Co bude Juno zkoumat? Jejím hlavním úkolem bude proniknout pohledem své vědecké výbavy pod „slupku“ husté atmosféry plynného obra a zjišťovat obsah vody v jeho plynném obalu a také (ne)přítomnost pevného kamenného jádra, které má mít dle dřívějších odhadů velikost asi jako naše Země. Lepší pochopení složení největší planety nám pomůže doplnit střípky znalostí o jejím vzniku a o vzniku a fungování celé Sluneční soustavy. Je přeci důležité poznávat své okolí.

Kromě vnitřní struktury Jupiteru bude Juno bádat i v oblasti jeho radiačních pásů, bude pořizovat HD fotografie a také pozorovat polární záře největší planety.

A právě radiačních pásů se vědci bojí. Juno má u Jupiteru fungovat přibližně 20 měsíců a toto číslo je limitováno především obrovským množstvím radiace v okolí planety, sonda bude pravidelně dostávat dávky, rovnající se 100 milionům vyšetření rentgenem. Její řídící elektronika je uzavřena v titanové schránce ale jak dlouho takový nápor vydrží třeba solární panely, které jsou jediným zdrojem elektřiny? Okolí Jupiteru vědci prohlásili za druhé nejnebezpečnější místo Sluneční soustavy, hned po těsném sousedství Slunce.

Zajímavost: Juno bude první sonda, která se vydá až k Jupiteru a bude spoléhat výhradně jen na solární panely, částečně to souvisí s omezením výroby materiálu pro nukleární generátor proudu v USA, takovéto generátory nesou například roboti Curiosity, Voyager 1 a 2, Cassini či New Horizons.

V oblasti Jupiteru Slunce svítí 25krát slaběji než na Zemi, takže tři panely solárních článků na Juno mají délku až 9 metrů.

Mise dle současných plánů skončí v únoru 2018 zánikem sondy Juno v atmosféře největší planety.

Online přenos se zajímavými informacmi můžete sledovat celou noc na webu Kosmonautix.cz.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oficiální web mise Juno na stránkách NASA
[2] Spaceflightnow.com 30. 6. 2016
[3] Spaceflightnow.com 29. 6. 2016