Zbadanie Jowisza i jego księżyców to cel misji JUICE, realizowanej przez Europejską Agencję Kosmiczną. W prace związane z misją zaangażowani są polscy naukowcy, inżynierowie i firmy. Trwająca ponad siedem lat podróż ku najmasywniejszej planecie Układu Słonecznego wyruszy w 2022 r.
Misja JUICE (JUpiter ICy Moons Explorer) to jeden z projektów realizowanych obecnie przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Jego łączny koszt sięga niemal 900 mln euro. Projekt jest częścią strategicznego programu naukowego ESA o nazwie „Kosmiczna Wizja” (ang. Cosmic Vision). Ma on dać odpowiedzi na najważniejsze pytania dotyczące naszego Wszechświata: jakie warunki umożliwiają formowanie się planet i pojawianie się życia, jak funkcjonuje Układ Słoneczny, jak powstał Wszechświat i z czego jest zrobiony? Cele badawcze misji JUICE są ściśle powiązane z odpowiedzią na te pytania.
Głównym celem misji JUICE jest badanie układu planetarnego Jowisza, a przede wszystkim Ganimedesa – największego księżyca tej planety i jednocześnie największego księżyca w Układzie Słonecznym. Za jego odkrywcę uważa się Galileusza, który w XVII wieku zaobserwował i opisał też pozostałe największe naturalne satelity Jowisza: Io, Europy, Kallisto.
Czytaj także: Polska firma wyprodukuje urządzenia na potrzeby misji do Jowisza
„Chociaż jak dotąd udało się odkryć ponad 70 naturalnych satelitów orbitujących wokół największego z gazowych olbrzymów, masa czterech +księżyców Galileuszowych+ stanowi niemal 99 proc. masy materii krążącej wokół Jowisza” – zwraca uwagę Jacek Kosiec, prezes firmy Creotech Instruments S.A., która uczestniczy w przygotowaniach do misji. „Na ich powierzchni znajdziemy lód, a naukowcy podejrzewają, że panujące na większej głębokości warunki, w tym obecność wody w stanie ciekłym, mogą być dogodne dla powstania życia” – dodaje Kosiec, cytowany w informacji prasowej przesłanej PAP.
Jak to jest możliwe, że tak daleko od Słońca może być woda w stanie ciekłym? Otóż potężny Jowisz tworzy ze swoją gwiazdą unikalny układ grawitacyjny. Masa Jowisza jest tak wielka, że zakłóca grawitację jego satelitów. Według matematycznych modeli, opracowanych przez naukowców, prowadzi to do rozciągania się i kurczenia największych księżyców planety. Powstałe tarcie może „rozgrzać” ich jądra do temperatur sprzyjających występowaniu wody w stanie ciekłym. JUICE leci więc sprawdzić tę teorię – czytamy w prasowym komunikacie.
„JUICE skupia się na zebraniu danych umożliwiających opisanie warunków fizycznych panujących w tym mini układzie planetarnym, które mogłyby doprowadzić do uformowania się środowisk przyjaznych powstawaniu życia” – wyjaśnia dr hab Hanna Rothkaehl, prof. Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk.
Za cel najbardziej szczegółowych badań wybrany został Ganimedes, ponieważ, zdaniem naukowców, stanowi on formę naturalnego laboratorium do analizowania ewolucji geologicznej i środowisk przyjaznych rozwojowi życia w lodowych warunkach oraz może być miejscem tworzenia przyszłych baz eksploracyjnych w Układzie Słonecznym. Sonda wykona także badania struktur geologicznych i atmosfer Europy, Kallisto oraz samego Jowisza.
Zgodnie z założeniami misji badania w systemie Jowisza potrwają co najmniej trzy i pół roku, ale podróż na miejsce zajmie ponad dwukrotnie więcej czasu.
Ważący ponad 5 ton statek kosmiczny wyniesiony zostanie przez masywną rakietę Ariane 5, a w długiej podróży w stronę Jowisza wykona kilka manewrów wykorzystujących tzw. asystę grawitacyjną. Manewry te polegają na wykorzystaniu grawitacji planety lub innego ciała niebieskiego do zwiększenia prędkości i zmiany kierunku lotu statku kosmicznego. Podczas podróży w stronę orbity Jowisza JUICE skorzysta z asysty grawitacyjnej Wenus i Marsa, a także, aż trzykrotnie, z asysty Ziemi. Sonda musi ruszyć w podróż w stronę Jowisza w konkretnym, bardzo krótkim, bo trwającym tylko trzy tygodnie, oknie czasowym – wiosną 2022 roku, aby wykorzystać koniunkcję położenia Wenus, Marsa i Ziemi. „JUICE to bardzo duża i skomplikowana misja, a dodatkowym utrudnieniem, przed jakim stoją jej uczestnicy, jest sztywna data startu misji” – mówi Tomasz Zawistowski z Creotech Instruments S.A.
O sukcesie misji w dużej mierze zadecyduje to, czy licznym podmiotom zaangażowanym w budowę sondy JUICE uda się na czas zaprojektować i wyprodukować wszystkie elementy wchodzące w jej skład. W przeciwnym razie start zostanie przesunięty i nie wszystkie zaplanowane badania będą mogły być wykonane. Za integrację całego systemu odpowiadać będzie Airbus Defence and Space, ale w łańcuch dostawców zaangażowanych jest wiele firm i instytucji naukowych z całej Europy.
Z Polski w pracach biorą udział specjaliści m.in. z Centrum Badań Kosmicznych PAN, spółki Creotech Instruments S.A., firmy Astronica, Astri Polska i Sener Polska.
Firma Creotech Instruments S.A. będzie odpowiadać za montaż części elementów elektronicznych dwóch z dziesięciu instrumentów badawczych, które znajdą się na pokładzie JUICE. Projektowanie i testy tych elementów leżą w kompetencji inżynierów i naukowców z Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, którego Creotech jest podwykonawcą.
Pierwszy z instrumentów nosi nazwę SWI (ang. Sub-millimeter Wave Instrument) i będzie wykonywał badania rozkładu temperatury, składu oraz dynamiki stratosfery i troposfery Jowisza, a także egzosfer i powierzchni księżyców lodowych. Wyposażony zostanie w antenę o średnicy 30 cm. Drugi instrument nazwano RPWI (ang. Radio & Plasma Wave Investigation) i składają się na niego aż cztery mniejsze instrumenty, które pozwolą zdiagnozować w szerokim zakresie częstotliwości, właściwości pola elektrycznego i magnetycznego oraz opisać ekstremalne środowisko plazmowe w układzie Jowisza.
„Dzięki RPWI dowiemy się w jaki sposób silne, pochodzące z Jowisza, pola elektryczne i magnetyczne, oddziałują na największe księżyce tej planety – Ganimedesa i Europę” – wyjaśnia dr. hab Hanna Rothkaehl. „Pole magnetyczne Jowisza jest 14 razy silniejsze od ziemskiego i w całym Układzie Słonecznym ustępuje pod tym względem jedynie plamom słonecznym, które stanowią najsilniejsze naturalne źródło promieniowania elektromagnetycznego w naszym kosmicznym sąsiedztwie” – dodaje.
Spółka Creotech Instruments S.A. jest także odpowiedzialna za zapewnienie specjalistów-elektroników, którzy wspierają hiszpański oddział Airbus Defence & Space o nazwie CRISA w integracji lotnej elektroniki dla sondy JUICE. W tym wypadku nie chodzi o instrumenty naukowe, ale o platformę, na której oparta będzie architektura całej sondy JUICE.
„Misja jest bardzo wymagająca, ponieważ sonda, zarówno przemierzając pustkę Układu Słonecznego, jak i później, pozostając przez co najmniej trzy i pół roku w systemie Jowisza, narażona będzie na ekstremalne i zmienne warunki termiczne oraz wysoką radiację, szczególnie niebezpieczną dla komponentów elektronicznych. To niezwykle ważne, żeby w tych warunkach wszystkie elementy działały bez zarzutu, bo od tego zależy powodzenie całej misji” – dodaje Paweł Kowalczyk, który w firmie Creotech Instruments S.A. odpowiada za obszar zapewnienia jakości.
Źródło: Serwis Nauka w Polsce – www.naukawpolsce.pap.pl
