Juno (kosmosesond)

Juno on NASA kosmosesond, mis uurib Jupiteri. Juno ehitas Lockheed Martin ja seda juhib JPL. Kosmosesond startis Cape Canaveralilt 5. augustil 2011 ning saabus 5. juulil 2016 (UTC) polaarorbiidile ümber Jupiteri. Sond teeb 20 kuu jooksul 37 tiiru ümber Jupiteri ja pärast seda kukutatakse see Jupiteri atmosfääri.

Juno ülesandeks on mõõta Jupiteri koostist, gravitatsiooni, magnetvälja ja polaaralade magnetvälju ja vee sisaldust atmosfääris. Veel peab sond uurima Jupiteri tuuli ning selgitama välja, kuidas planeet tekkis ja milline on Jupiteri tuum.

Juno on Galileo järel teine Jupiteri orbiidile saadetud kosmosesond. Varasematest Päikesesüsteemi hiidplaneete uurinud sondidest erineb Juno sellepoolest, et see saab oma energia päikesepaneelidelt. Tavaliselt kasutavad päikesepatareisid Päikesesüsteemi Maa tüüpi planeetide ümber tiirlevad satelliidid ja hiidplaneetide juurde saadetavatele sondidele annavad elektrit radioisotoopgeneraatorid. Junol on suurimad päikesepaneelid, mis planeeti uurivale kosmosesondile eales on ehitatud, ja peale elektritootmise kasutatakse neid ka sondi asendi stabiliseerimisel.

Ülevaade
pisi|Juno teekond Jupiterile
NASA valis 2005. aastal Juno New Horizonsi järel New Frontiersi programmi teiseks missiooniks.

Juno startis kanderaketil Floridast 5. augustil 2011 ja Jupiterini jõudmiseks kulus tal viis aastat. Sond kogus linguefekti abil hoogu Maa juures, möödudes Maast 9. oktoobril 2013. Juno jõudis Jupiteri orbiidile 5. juulil 2016, olles planeedini jõudmiseks läbinud 2,8 miljardit kilomeetrit (18,7 AUd). Sond aeglustas oma hoogu, et siseneda Jupiteri orbiidile, orbitaalperioodiga 53,5 päeva. Juno pidi esialgsete plaanide järgi oktoobris 2016 oma hoogu veelgi aeglustama, et ühe tiiru kestus oleks 53 päeva asemel kaks nädalat, kuid see lükati võimalike vigaste kütuseklappide tõttu edasi detsembrisse. Detsembris teatas NASA, et manööver on veelgi edasilükatud, et vältida võimalikke riske.

14-päevasel orbiidil asub sond infrapuna ja mikrolainete abil mõõtma sügavalt planeedi atmosfäärist pärinevat radiatsiooni. Need uuringud annavad aimu, kuidas planeet tekkis ja miks on Jupiteri atmosfäär stabiilselt triibuline. Teised instrumendid mõõdavad gravitatsioonivälja ja polaaralade magnetvälja.

Juno missioon pidi esialgsete plaanide kohaselt lõppema veebruaris 2018, kui NASA on seda korduvalt pikendanud. Missiooni lõpetamisel suunatakse kosmoseaparaat Jupiteri atmosfääri, kus see ära põleb, et vältida sondi kukkumist planeedi kuudele ja võimalikku bioloogilist saastamist.

Start
Juno startis kanderaketi Atlas V pardal Cape Canaveralilt. Start kulges plaanipäraselt ja sond jõudis parkimisorbiidile umbes 10 minutit pärast starti. Pool tundi pärast starti käivitus 9 minutiks kanderaketi mootor, et viia Juno heliotsentrilisele orbiidile.

Enne kanderaketist eraldumist pandi Juno pöörlema kiirusega 1,4 pööret minutis. Umbes 54 minutit pärast starti eraldus sond kanderaketist ja sirutas välja oma päikesepaneelid. Pärast päikesepaneelide väljasirutamist ja lukustamist vähendas sond enda pöörlemist kahe kolmandiku võrra. Juno peab pöörlema, et tagada reisi ajal stabiilsus ja et kõik seadmed saaksid Jupiteri uurida.

Maast möödalend
pisi|Maa pildistatuna JunoCami poolt
Pärast kaht aastat heliotsentrilisel orbiidil suundus Juno Maa orbiidi suunas, et Maast möödudes linguefekti abil hoogu juurde saada. Maast möödumine tõstis Juno kiirust 3,9 km/s võrra ja sond asus seejärel teele Jupiteri suunas. Peale kiiruse kogumise oli möödalend vajalik ka mõnede instrumentide katsetamiseks ning mõnede Jupiteri juures kasutatavate manöövrite harjutamiseks.

Jupiteri orbiidile sisenemine
Jupiterile lähenedes hakkas Junole mõjuma planeedi gravitatsioon ning kiirendas sondi kiiruseni 210 000 km/h. 5. juulil 2016, ajavahemikus 03:18 kuni 03:53 (UTC) käivitas sond 2102 sekundiks mootori, et oma liikumist aeglustada ja siseneda Jupiteri polaarorbiidile perioodiga 53,5 päeva. Sond sisenes kell 3:53 edukalt Jupiteri orbiidile.

Orbiit ja keskkond
pisi|Juno orbiit läbi Jupiteri kiirgusvööndite
pisi|Lähifoto Suurest Punasest Laigust
Juno läheneb praegusel orbiidil kuni 4200 km kaugusele planeedist ning kaugeneb seejärel kuni 8,1 miljoni kilomeetri kaugusele. Insenerid soovisid sondi oktoobris viia lühemale orbiidile, kuid probleemid peamootoriga lükkasid selle edasi. 17. veebruaril 2017 teatas NASA, et Juno orbiidi lühendamine jäetakse ära, sest peamootori rikke tekkimise tõenäosus on liiga suur ning sond jääb praegusele orbiidile kuni missiooni lõpuni. See tähendab, et põhimissiooni lõppedes on kosmosesond teinud ainult 12 tiiru ümber Jupiteri ning põhimissiooni lõppedes, peab sõltumatu teadlaste komisjon otsustama, kas missiooni tuleks pikendada. Juno on praegu orbiidil, kus ta puutub Jupiteri radiatsioonivöönditega kokku minimaalselt, et kaitsta päikesepaneele ja elektroonikat ohtliku kiirguse eest. Elektroonikat kaitsevad radiatsiooni eest ka sondi titaanist seinad. Hoolimata vastumeetmetest on insenerid kindlad, et mõned seadmed ei pea missiooni lõpuni vastu. JunoCami ja JIRAM-i elueaks pakuti vähemalt kaheksa tiiru ning MWR-ile vähemalt 11 tiiru orbiidil.

Juno möödus esimest karda Jupiterist 27. augustil 2016 ja pildistas planeedi põhjapoolust.

18. oktoobril 2016, 13 tundi enne teist möödalendu, lülitus Juno JIRAM-i rikke tõttu turvarežiimi. Sond lülitub sellesse režiimi automaatselt, kui satub tavapärasest erinevasse olukorda, ning turvarežiimi lülitumise tõttu lülitas sond teadusseadmed välja ning keeras ennast Päikese poole, et saada maksimaalselt päikesevalgust. Turvarežiimi lülitumise tõttu teadusandmeid ei kogutud.

11. detsembril sooritas sond kolmanda möödalennu, mis oli taas edukas. Möödalennu ajal ootas JIRAM tarkvara uuendust ning seetõttu oli see ainus teadusseade, mis oli möödalennu ajal välja lülitatud. Neljanda möödalennu sooritas sond 2. veebruaril 2017 ja viienda 27. märtsil 2017. Juno järgmine möödalend Jupiterist toimus 19. mail. Juno möödus Jupiterist seitsmendat korda 11. juulil ja tiiru ajal lendas sond üle Suurest Punasest Laigust, tehes sellest missiooni esimesed lähifotod.

Missiooni lõpp
NASA on missiooni pikendanud vähemalt septembrini 2025. Kui NASA otsustab Juno missiooni lõpetada, juhitakse see Jupiteri atmosfääri. Missiooni ajal puutub sond kokku suure koguse radiatsiooniga ja see võib põhjustada edasisi seadmete rikkeid, mis omakorda võivad Juno mõnele Jupiteri kuule kukutada. Sondi hävitamine tagab, et Jupiteri kuud ei saastu võimalike Maalt toodud bakteritega. Juno viimne teekond kestab 5,5 päeva ning see põleb Jupiteri atmosfääris ära.

Missiooni maksumus
Juno missiooni esialgseks maksumuseks pakuti 700 miljonit USA dollarit arvestusega, et sond stardib 2009. aastal. NASA eelarvekärped lükkasid stardi 2011. aastasse ning seisuga juuli 2016 oli missiooni maksumus 1,1 miljardit dollarit.

Teadusseadmed
Juno pardal on missiooni eesmärkide täitmiseks järgmised üheksa seadet:
+  Illustratsioon Nimetus Lühend Kirjeldus ja eesmärgid 100x100px  Mikrolaine radiomeeter MWR  Mikrolaine radiomeeter koosneb kuuest antennist, mis on paigutatud kahele poole sondi külgedele. Antennid mõõdavad elektromagnetlaineid sagedustel 600 MHz, 1,2; 2,4; 4,8; 9,6 ja 22 GHz. Need on ainsad mikrolaine sagedused, mis on võimelised läbima tihedat Jupiteri atmosfääri. Radiomeeter mõõdab ka vee ja ammoniaagi sisaldust kuni 500–600 km sügavusel Jupiteri atmosfääris. Elektromagnetlainete mõõtmine ja atmosfääri uurimistulemuste kombineerimine peaks eelduste kohaselt võimaldama koostada Jupiteri atmosfääri temperatuurimudeli ja kirjeldama Jupiteri atmosfääri ringlust. MWR peaks inseneride arvates kestma 11 tiiru orbiidil.  100x100px  Jupiteri virmaliste kaardistamise infrapunaseade JIRAM  JIRAM kaardistab Jupiteri atmosfääri kuni 50–70 km sügavuseni, kus rõhk on 5 kuni 7 baari ning pildistab ka Jupiteri virmalisi. Lisaks mõõdab seade Jupiterilt eralduvat soojust, et selgitada välja, kuidas veeauru sisaldavad pilved Jupiteri atmosfääris liiguvad. JIRAM on võimeline tuvastama metaani, veeauru, ammoniaaki ja fosfiini. Insenerid arvavad, et JIRAM-i eluiga on 8 tiiru orbiidil. 100x100px  Magnetomeeter  MAG  Magnetvälja uurimisel on kolm eesmärki: magnetvälja kaardistamine, Jupiteri sisemuse väljaselgitamine ja polaarmagnetvälja mudeli loomine. Magnetomeeter koosneb kahest seadmest, millest üks mõõdab magnetvälja tugevust ja suunda ning teine on tähekompass, mis jälgib magnetomeetri sensorite asendeid. 100x100px  Gravitatsiooniteadus  GS  Gravitatsiooni mõõtmise eesmärgiks on teha kindlaks Jupiteri sisemuse massijaotus. Ebaühtlane massijaotus kajastub ühe orbiidi jooksul saadud mõõtmistulemustes esinevate variatsioonidena. Need gravitatsiooni variatsioonid muudavad veidi ka sondi kiirust. 100x100px  Jupiteri virmaliste jaotumise eksperiment JADE  Ergastatud osakeste detektor JADE mõõdab Jupiteri virmalistes esinevate ioonide ja elektronide (ioonid vahemikus 13 eV ja 20 KeV, elektronid vahemikus 200 eV kuni 40 KeV) nurkjaotuvust ning energia ja kiiruse vektoreid. Sarnaselt JEDI-ga on elektronide analüsaatorid paigutatud sondi kolmele küljele. 100x100px  Jupiteri ergastatud osakeste detektor JEDI  Ergastatud osakeste detektor JEDI mõõdab polaaralade magnetväljas olevate ioonide ja elektronide (ioonid vahemikus 20 keV ja 1MeV, elektronid vahemikus 40–500 keV) nurkjaotuvust ja kiiruse vektoreid. JEDI-l on kolm identset sensorit, mis on võimelised tuvastama kindlaid vesiniku, heeliumi, hapniku ja väävli ioone. 100x100px  Raadio- ja plasmalainete sensor Waves  See instrument tuvastab virmaliste regioonide hoovused, mis määratlevad ära Jupiteri raadiolained ja virmaliste osakeste kiirenduse, mõõtes virmaliste raadio- ja plasmaspektrit. 100x100px  UV-kiirguse spektrograaf  UVS  UVS salvestab UV-kiirguse lainepikkuse, asendi ja saabumisaja hetkel, kui pöörlev sond seadme Jupiteri poole keerab.  100x100px  JunoCam  JCM  Kaamera/teleskoop, mis pildistab Jupiteri nähtavas valguses. Seadme tehtud pilte kasutatakse haridusotstarbel ja meedias. NASA peab üsna tõenäoliseks, et JunoCam peab planeedi radiatsiooni ja magnetvälja kahjuliku mõju tõttu vastu ainult kaheksa tiiru orbiidil. 

pisi|350px|keskel|Juno teadusseadmete asukoht

Muud seadmed
Päikesepaneelid
pisi|Juno päikesepaneelide katsetamine
Juno on esimene Jupiteri-missioon, mis kasutab RTG asemel päikesepaneele ja kaugeimale saadetud päikesepaneele kasutav kosmosesond. Jupiteri orbiidil langeb Juno päikesepaneelidele 96% vähem päikesevalgust kui Maale. NASA otsustas päikesepaneele kasutada, kuna Uraan-238 on muutunud väga haruldaseks ning päikesepaneelide tehnoloogia on viimastel aastakümnetel märkimisväärselt arenenud.

Juno pardal on kolm päikesepaneeli, mis paiknevad sümmeetriliselt kere ümber. Kaks paneeli koosnevad neljast segmendist ja kolmas koosneb kolmest segmendist ja magnetomeetrist. Iga paneel on mõõtudega 2,7x8,9 m ja need on suurimad süvakosmosesse saadetud päikesepaneelid.

Päikesepaneelid kaaluvad kokku 340 kg ja kui need oleksid kohandatud tööks Maal, toodaksid need 12–14 kW. Jupiteri orbiidil toodavad need ainult 486 W ja radiatsiooni mõjul väheneb tootlus 420 vatini.

Side
pisi|Juno sideantenn paigaldamise ajal
Junoga sidepidamiseks kasutatakse X-riba ja NASA süvakosmose sidevõrku. Kuna andmeside on aeglane, on piltide saatmise võimalused piiratud ja iga tiiru ajal saab sond saata 10–100 pilti (olenevalt piltide tihendusastmest). JunoCam on ette nähtud eeskätt meediale vajaliku materjali, mitte teadusandmete saamiseks ning seetõttu on teiste seadmete saadetud andmed olulisemad.

Juno sideantenni kasutab ka pardal olev GS instrument.

Galileo plaat ja LEGO
pisi|Juno Galileo plaat
Juno pardal on ka Galileo Galileile pühendatud plaat, mille ehitas Itaalia Kosmoseagentuur ja mille mõõtmed on 7,1x5,1 cm. Plaat on alumiiniumist ja kaalub kuus grammi. Plaadil on Galileo portree ja tema kirjutatud tekst, mille ta kirjutas jaanuaris 1610, kui jälgis Galileo kuusid.

Sondi pardal on ka kolm Lego mehikest, mis kujutavad Galileod, Rooma jumalat Jupiteri ning tema õde ja abikaasat Junot. Rooma mütoloogia kohaselt proovis Jupiter end Juno eest peita ning mähkis end paksu uduvaiba sisse. Juno tõusis seejärel Olümpose mäele ja nägi ikkagi uduvaiba taha. Jupiteri kuju hoiab käes välgunoolt, Juno tõeotsinguid sümboliseerivat suurendusklaasi ja Galileo Galilei teleskoopi. Mehikesed valmisid NASA ja LEGO koostööna, et meelitada lapsi reaalteadustega tegelema. Kuigi enamik legosid tehakse plastist, valmistas LEGO mehikesed alumiiniumist, et need peaksid vastu kosmoselennul tekkivates ekstreemsetes oludes.

Galerii

Jupiteri kaaslased

Viited

Kategooria:Kosmoseaparaadid
Kategooria:NASA kosmosesondid
Kategooria:Jupiteri missioonid
Kategooria:2011