Opracowane przez Polaków przyrządy sondy JUICE rozłożyły się i działają. Misja zmierza ku Jowiszowi
W połowie kwietnia 2023 roku rakieta Ariane 5 wyniosła w kosmos sondę Europejskiej Agencji Kosmicznej – JUICE. Celem misji jest zbadanie lodowych księżyców gazowego olbrzyma Jowisza. W pracach nad sondą brali udział polscy naukowcy i inżynierowie. Wiemy już, że budowane przez nich urządzenia działają poprawnie.
W tym artykule:
Udany start rakiety Ariane 5 z sondą JUICE (czyli Jupiter Icy Moons Explorer) na pokładzie miał miejsce w kwietniu 2023 r. Teraz przyszła kolej na zainicjowanie działania sensorów, rozkładanie anten i sprawdzanie kolejnych instrumentów badawczych umieszczonych na pokładzie satelity. W ostatnich dniach maja dowiedzieliśmy się, że instrument RPWI (Instrument Radio & Plasma Wave Investigation), współprojektowany przez konsorcjum naukowców i inżynierów miedzy innymi z Polski, pomyślnie przeszedł fazę rozkładanie poszczególnych sensorów i anten.
– Pierwsze pomiary dokonane w przestrzeni kosmicznej, daleko poza magnetosferą Ziemi, udowodniły, że przyrząd działa poprawnie – komentuje dr hab. Hanna Rothkaehl z Centrum Badań Kosmicznych PAN, CoPrinciple Investigator przyrządu RPWI.
Polskie instrumenty na pokładzie misji ESA
Instrument RPWI posiada trzy unikatowe zestawy czujników: do pomiaru właściwości pola elektrycznego i magnetycznego oraz fal radiowych zjonizowanego gazu. Ów gaz, czyli plazma kosmiczna, otacza Jowisza i jego lodowe księżyce. Jeden zestaw to cztery sondy Langmuira (LP-PWI), zamontowane na wysuwanych wysięgnikach o długości trzech metrów.
W atmosferze Jowisza przemieszcza się gigantyczna „fala gorąca” o temperaturze 700 st. C. Skąd się wzięła?
Niespodziewaną silną „falę gorąca” odkryto w atmosferze Jowisza. Zdaniem badaczy porusza się ona z bieguna północnego w kierunku równika w tempie tysięcy kilometrów na godzinę.
Analizator pola elektrycznego składa się miedzy innymi z instrumentu Radio Wave Instrument (RWI) z trzema skrzyżowanymi antenami o długości 2,5 metra. Natomiast do diagnozowania pola magnetycznego przewidziany jest trójosiowy magnetometr (SCM), zamontowany w odległości 8,2 m od statku kosmicznego. Oba te instrumenty znajdują się na 10,6-metrowym wysięgniku.
Wysięgniki LP-PWI i anteny RWI zostały pomyślnie rozłożone w zeszłym tygodniu. Natomiast magnetometr pomyślnie rozpoczął swoją pracę około miesiąc temu, podczas rozkładania wysięgnika innego przyrządu – magnetometru J-MAG. Wszystkie podzespoły instrumentu RPWI dostarczają danych naukowych do pokładowej jednostki przetwarzania danych DPU. Następnie są wysyłane na Ziemię.
Moduł DPU oraz skrzynki elektroniki instrumentu RPWI zostały zaprojektowane i wykonane w CBK PAN. Natomiast wysięgniki do Sondy Langmuira oraz anteny RWI zostały zaprojektowane w CBK PAN, a wykonane w polskiej firmie Astronika.
Pierwsze pomiary tego typu
Pomiar pola elektrycznego będzie pierwszym tego typu w historii badań Jowisza i jego środowiska plazmowego. Diagnostyka ta odznacza się wysoką czułością na bardzo słabe sygnały. To pozwoli analizować sygnały elektromagnetyczne wywoływane miedzy innymi przez pływy i prądy w oceanach podpowierzchniowych księżyców oraz przez struktury plazmowe w ich otoczeniu.
– Instrument RPWI po raz pierwszy połączy również trójwymiarowe pomiary fluktuacji pól elektrycznych z pełnymi wektorowymi pomiarami fluktuacji pola magnetycznego. Da nam to bezprecedensowe możliwości pełnego określenia właściwości polaryzacyjnych i propagacyjnych fal elektromagnetycznych oraz śledzenia ich źródeł. A nie jest możliwe w przypadku danych z innych, przeszłych i obecnych misji na Jowisza – mówi dr hab. Hanna Rothkaehl.
– Dostarczy to nowych informacji na temat przenoszenia energii i pędu między lodowymi księżycami – Ganimedesem, Kallisto i Europą – a gigantyczną, obracającą się magnetosferą Jowisza. Takie pomiary pozwolą nam także zrozumieć właściwości plazmy wewnątrz magnetosfery Ganimedesa. Jest on jedynym naturalnym satelitą Układu Słonecznego, posiadającym własne pole magnetyczne. Wspomniany transfer energii napędza również zorzę polarną obserwowaną na Ganimedesie. Może nawet wpłynąć na możliwości życia w oceanach pod zamarzniętymi pokrywami lodowymi księżyców. Z kolei sprzężenie księżyc-magnetosfera silnie wpływa również na warunki panujące w górnych warstwach atmosfery Jowisza – dodaje dr Rothkaehl.
Jak powstał Układ Słoneczny? Na początku był chaos, który może się powtórzyć i zniszczyć Ziemię
Historia Układu Słonecznego to dość zagadkowa układanka. Jedno jest pewne: na początku był chaos. Przeczytaj, jak powstał Układ Słoneczny.
Instrument RPWI przeprowadzi także wiele pomiarów naukowych podczas prawie ośmioletniej podróży do Jowisza. Dostarczy to nam spektakularnych i nowych informacji np. na temat otoczenia plazmowego Wenus (sonda JUICE będzie przelatywała obok tej planety), magnetosfery Ziemi i właściwości oraz struktury wiatru słonecznego.
Misja sondy JUICE
– Cały nasz zespól jest niezwykle szczęśliwy i podekscytowany, iż ostanie kilkanaście lat naszej pracy przyniosło sukces. Te działania otworzą przed nami nowe możliwości badawcze. To będzie naukowa przygoda skoncentrowana na poznaniu budowy i procesów fizycznych obserwowanych w Układzie Słonecznym. A to także pozwoli nam zrozumieć lepiej, jak zbudowany jest cały Wszechświat – podsumowuje Hanna Rothkaehl.
Sonda JUICE wykona szczegółowe obserwacje olbrzymiej planety gazowej i jej trzech dużych księżyców oceanicznych – Ganimedesa, Kallisto i Europy – za pomocą zestawu instrumentów teledetekcyjnych, geofizycznych i in situ. Misja scharakteryzuje te księżyce zarówno jako obiekty planetarne, jak i możliwe siedliska. Dogłębnie zbada złożone środowisko Jowisza i szerszy system Jowisza jako archetyp gazowych olbrzymów we Wszechświecie. Podróż do Układu Jowisza zajmie jej niemal osiem lat.
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”.