Galileo (starpplanētu zonde)

Misijas vēsture

Kosmiskā aparāta projektēšana sākās jau 1977. gadā, kad tika nolemts Jupitera atmosfēru pētīt ar zondes palīdzību. Misijas mērķis bija veikt Jupitera atmosfēras, tā pavadoņu un magnetosfēras izpēti, kā arī planētas un pavadoņu fotografēšana.
Bija plānots, ka Galileo orbītā ap Zemi nogādās ar kosmoplānu un pēc tam paātrinās ar kosmiskā velkoņa Centaur palīdzību. Tomēr pēc Challenger bojāejas pieņemtie jaunie drošības noteikumi uz kosmoplāna ļāva izmantot tikai vājākas raķešpakāpes. Pēc ilgstošiem pētījumiem, tika atrasta jauna lidojuma trajektorija, kura ļāva iztikt bez Centaur. Jaunā trajektorija, saukta par VEEGA (Venus-Earth-Earth Gravity Assist), izmantoja Zemes un Veneras pievilkšanās spēkus gravitācijas manevru veikšanai. Tā, gandrīz sešus gadus ilgajā lidojumā līdz Jupiteram, Galileo vienreiz pārlidoja Veneru (10.02.1990) un divreiz Zemi (08.12.1990. un 08.12.1992.). Pa ceļam Galileo veica vairāku asteroīdu izpēti. 1991. gada 29. oktobrī kosmiskais aparāts pārlidoja asteroīdu 951 Gaspra. 1993. gada 28. augustā, pārlidojot asteroīdu 243 Ida, tam tika atklāts pavadonis — Daktils. 1994. gadā Galileo no labas pozīcijas novēroja Šūmeikeru-Levi 9 komētas ietriekšanos Jupiterā.
Galileo primārā misija bija divus gadus ilga Jupitera un tā pavadoņu pētniecība. Kosmiskais aparāts lidoja apkārt Jupiteram pa izstieptām trajektorijām. Katrs cikls ilga apmēram divus mēnešus. Izstieptās orbītas ļāva Galileo izpētīt Jupitera milzīgo magnetosfēru. Orbītu trajektorijas tika plānotas tā, lai Galileo varētu cieši pārlidot Jupitera lielākos pavadoņus. Kopumā Galileo 35 reizes aplidoja Jupiteru. Savu galveno misiju Galileo izpildīja pilnībā un 1997. gada 7. decembrī sākās otra misija, kuras gaitā Galileo vairākkārt ļoti tuvu pārlidoja Eiropu un Jo. Ciešākais pārlidojums bija tikai 180 km attālumā no pavadoņa virsmas. Galileo elektroniskās sistēmas varēja ciest no spēcīgā starojuma, sevišķi spēcīgs starojums bija Jo apkārtnē. Tāpēc šo pavadoņu ciešākā izpēte bija atlikta uz pēdējo brīdi, kad iespējamais kosmiskā aparāta zaudējums būtu pieņemamāks.
Galileo kameras tika izslēgtas 2002. gada 17. janvārī, pēc tam, kad bija guvušas neatgriezeniskus bojājumus no spēcīgā starojuma. Ierakstošās iekārtas darbību NASA inženieri spēja atjaunot un tā darbojās līdz pat Galileo misijas beigām. 2003. gadā kosmiskais aparāts tika novirzīts no orbītas un nosūtīts pretim sadursmei ar Jupiteru. Pa ceļam Galileo veica savu pēdējo zinātnisko pētījumu, pārlidojot Amalteju, tika noteikta pavadoņa masa.

Kosmiskais aparāts

Galileo sastāvēja no orbitālā aparāta un nolaižamās zondes. Galileo kosmiskais aparāts bija 9 m augsts, svēra 2380 kg, t.sk. 118 kg zinātniskās aparatūras, 339 kg nolaižamā zonde, 925 kg degviela.
Kosmisko aparātu uzbūvēja, sadarbojoties vairāku valstu speciālistiem. ASV kompānija Jet Propulsion Laboratory uzbūvēja orbitālo aparātu un vadīja visu projektu NASA vārdā. Vācijas kompānija Daimler Benz Aero Space AG (DASA) izstrādāja dzinējsistēmu, Hughes Aircraft Company NASAs Ames Research Center vadībā uzbūvēja Galileo nolaižamo zondi.
Galileo enerģiju nodrošināja divi radioizotopu termoelektriskie ģeneratori (RTG), kuri izmantoja plutoniju-238. Katrs RTG sākotnēji saturēja 10,8 kg plutonija-238 dioksīdu. Sākotnēji RTG ģenerēja 570 W jaudu, tomēr katru mēnesi jauda kritās par 0,6 W. Aparātam esot pie Jupitera jauda jau bija samazinājusies līdz 493 W.
Galileo dzinējsistēma sastāvēja no viena galvenā raķešdzinēja ar vilkmi 400 N un 12 nelieliem virziena maiņas dzinējiem pa 10 N katrs. Degvielu veidoja 925 kg monometilhidrazīns un slāpekļa tetroksīds. Divās atsevišķās tvertnēs atradās 7 kg saspiesta hēlija.
Lai nodrošinātu dažādu mērinstrumentu stabilitāti lidojuma laikā, Galileo bija sadalīts divās pretēji rotējošās daļās. Aparāta lielākā daļa, kurā atradās elektroniskās sistēmas, dzinēju bloks, RTG, lieljaudas antena un instrumentu masti, rotēja ar ātrumu 3,25 līdz 10,5 apgriezieni minūtē. Korpusa apakšējā daļā rotēja pretējā virzienā.

Galileo zvaigžņu skeneris

Zvaigžņu skeneris bija mazs optiskais teleskops, kuru kosmiskais aparāts izmantoja, lai noteiktu atrašanās vietu izplatījumā. Ierīci varēja izmantot arī citiem mērķiem. Primārās misijas laikā tika atklāts, ka zvaigžņu skeneris spēja noteikt augstas enerģijas daļiņas kā trokšņu signālus. Kad dati bija apstrādāti, izrādījās ka šīs daļiņas pārsvarā bija > 2 MeV elektroni, kuri atradās Jupitera magnētiskajās joslās.
Otrs atklājums notika 2000. gadā. Zvaigžņu skeneris novēroja vairākas zvaigznes, tostarp arī otrā zvaigžņlieluma zvaigzni Buru Delta. Pēkšņi zvaigzne satumsa zem skenera jutības robežas. Tā nebija redzama 8 stundas. Turpmākā Galileo datu apstrāde un astronomu novērojumi pierādīja, ka Buru Delta ir spožākā zināmā aptumsuma maiņzvaigzne. Savā maksimumā, tā ir spožāka pat par Algolu. Zvaigznes spožums ik pēc 45 dienām samazinās par 30%.

Galileo optiskais eksperiments

1992. gada decembrī, Galileo veicot otro gravitācijas manevru pie Zemes, tika veikts eksperiments — saziņa ar kosmisko aparātu, izmantojot jaudīgus lāzerus, kuri nosūta debesīs gaismas impulsus, kurus var uztvert ar kosmiskā aparāta CCD. Eksperimentu nodēvēja par GOPEX (Galileo OPtical EXperiment). Lāzera signāli tika raidīti no divām vietām, Table Mountain observatorijas Kalifornijā un Starfire Optical Range laboratorijas Ņūmeksikā. Eksperimentā pierādījās, ka lāzera impulsi bija redzami pat 6000000 km attālumā. Eksperiments tika uzskatīts par izdevušos, lai gan dažādu apstākļu dēļ tika uztvertas tikai apmēram 1/3 daļa no visām pārraidēm. Eksperiments pierādīja, ka ir iespējams konstruēt ierīces ātrām lielu apjomu datu pārraidēm starp Zemi un kosmiskajiem aparātiem.

951 Gaspra pārlidojums

1991. gada 29. oktobrī Galileo 1600 km attālumā pārlidoja asteroīdu 951 Gaspra. Pārlidošanas laikā kosmiskā aparāta ātrums bija apmēram 8 km/s. Tika uzņemti vairāki attēli kā arī veikti mērījumi, izmantojot NIMS (spektrometrs kartēšanai tuvu infrasarkanajam spektram). Uz Zemi pārraidītajos attēlos bija redzams, ka 951 Gaspra ir neregulāras formas, krāteriem izrobots asteroīds. Tā izmēri bija 18,2 x 10,5 x 8,9 km.

243 Ida pārlidojums

1993. gada 28. augustā Galileo 2400 km attālumā pārlidoja asteroīdu 243 Ida. Tika atklāts, ka 243 Ida ir arī neliels pavadonis, kuru vēlāk nodēvēja par Daktilu. Daktils ir apmēram 1,4 km diametrā liels. Tas ir pirmais atklātais asteroīda pavadonis. Izmantojot Galileo mērinstrumentus, tika konstatēts, ka Daktils ir spektrāli atšķirīgs no 243 Ida.