Sonda JUICE wykona pierwszy w historii manewr podwójnej asysty grawitacyjnej. Wezmą w nim udział Ziemia i Księżyc

W tym artykule:

1. Malownicza trasa JUICE
2. Podwójna asysta grawitacyjna
3. Pełna gotowość do manewru
4. Polski udział w misji JUICE

Jeśli we wtorek 20 sierpnia będziecie akurat w południowo-wschodniej Azji lub na Oceanie Spokojnym, to przygotujcie się na niezwykły widok. Późnym wieczorem (21:56 UTC) JUICE, największa sonda Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), zbliży się do Ziemi na odległość niespełna siedmiu tysięcy kilometrów. Oznacza to, że zahaczy o średnią orbitę ziemską rozciągającą się powyżej dwóch tysięcy kilometrów, lecz poniżej orbity geostacjonarnej, która zaczyna się na wysokości około 35 tys. kilometrów nad równikiem.

Oczywiście sonda raczej nie będzie widoczna gołym okiem. Jednak można będzie ją śledzić dzięki teleskopom, a nawet dobrej jakości lornetkom astronomicznym.

Malownicza trasa JUICE

Tylko dlaczego wystrzelona w ubiegłym roku sonda, której celem są lodowe księżyce Jowisza, wraca w kierunku Ziemi? Ponieważ w swojej podróży ku oddalonemu o 800 milionów kilometrów układowi Jowisza wykorzystuje grawitację ciał Układu Słonecznego.

Wysłanie JUICE najprostszą drogą w kierunku największej planety Układu Słonecznego wymagałoby 60 tys. kg paliwa na pokładzie. Nawet gdyby udało się zatankować sondę taką ilością paliwa, to konieczne byłoby kolejne paliwo, które wyhamowałoby JUICE w pobliżu Jowisza. W innym wypadku sonda nie weszłaby na jego orbitę, lecz po prostu przeleciała obok i poleciała dalej w przestrzeń kosmiczną.

Właśnie dlatego sondzie wyznaczono malowniczą, wykorzystującą grawitację innych planet trasę. Chodzi o to, by ostrożnie dostosować jej trajektorię i upewnić się, że dotrze do Jowisza zachowując odpowiednią prędkość i kierunek. Warto podkreślić, że trasa ta była wyliczana i ustalana przez 20 lat!

Podwójna asysta grawitacyjna

Sierpniowy przelot będzie historycznym wydarzeniem. Będzie to pierwszy w historii przelot tego typu sondy w pobliżu Księżyca i pierwszy w historii manewr podwójnej asysty grawitacyjnej. Manewr ten zmieni prędkość i kierunek JUICE, co wywoła zmianę orientacji sondy w przestrzeni. Będzie to niezwykle śmiały wyczyn. Najmniejszy błąd może zepchnąć sondę z kursu i doprowadzić do gwałtownego i katastrofalnego zakończenia misji.

Podczas przelotu w pobliżu Ziemi, grawitacja naszej planety wyhamuje sondę i zmieni jej trajektorię, kierując JUICE na trasę w pobliżu Wenus. Ten drugi bliski przelot odbędzie się w sierpniu 2025 roku. Od tego momentu zacznie dochodzić do wzrostu energii, aż Wenus gwałtownie przyspieszy sondę i skieruje ją ponownie w stronę Ziemi. Jak twierdzą specjaliści ESA – taki sposób przyspieszania sondy można przyrównać do wypicia trzech espresso jednego po drugim.

Pełna gotowość do manewru

Eksperci z obsługi misji przygotowywali się do sierpniowego wydarzenia od kilku miesięcy. W lipcu odbyły się nawet warsztaty mające symulować przelot i pozwolić wyłapać ewentualne problemy, do jakich może dojść podczas manewru asysty grawitacyjnej. Jak informuje ESA – eksperci są pewni sukcesu. Choć podkreślają, że jest to ryzykowne wyzwanie, z którym nie spotkała się żadna inna misja kosmiczna.

Jak ujął to Ignacio Tanco, kierownik operacyjny ds. statków kosmicznych ESA: to jak bardzo szybki przejazd przez wyjątkowo wąski korytarz. Wciśnięcie pedału gazu do maksimum, gdy margines na poboczu drogi wynosi zaledwie milimetry.

Tak bliski przelot przy Księżycu oraz przy Ziemi wymaga precyzyjnych manewrów nawigacyjnych wykonywanych w czasie rzeczywistym. Od 17 do 22 sierpnia JUICE będzie w stałym kontakcie ze stacjami naziemnymi na całym świecie. Operatorzy będą przez całą dobę monitorować dane z sondy i w razie potrzeby dokonywać drobnych korekt, aby utrzymać statek kosmiczny na właściwym kursie.

Polski udział w misji JUICE

Dodajmy, że w misję zaangażowani są Polacy. Inżynierowie Centrum Badań Kosmicznych PAN zaangażowani byli w prace nad dwoma z 10 instrumentów JUICE:

• Radio & Plasma Wave Investigation (RPWI) – którego celem jest badanie plazmowego środowiska Jowisza i jego księżyców. W tym fal radiowych i plazmowych, które mogą dostarczyć cennych informacji o magnetosferze Jowisza oraz interakcjach między Jowiszem a jego księżycami;
• Submillimeter Wave Instrument (SWI) – który służy do badania atmosfery Jowisza oraz jego księżyców poprzez obserwacje w zakresie submilimetrowych długości fal. Instrument ten umożliwia analizę składu chemicznego, dynamiki atmosferycznej oraz procesów fizycznych zachodzących na Jowiszu i jego lodowych księżycach.

Dodatkowo dr hab. Hanna Rothkaehl z CBK PAN jest tzw. coPI instrumentu RPWI. Głównym partnerem przemysłowym CBK PAN w pracy nad RPWI była firma Astronika.

Źródło: ESA.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.