Для «Юноны» наступает момент истины

4 июля межпланетная станция НАСА должна выйти на орбиту Юпитера, чтобы разгадать самые важные тайны этого газового гиганта

Пасадена, Калифорния — Если не считать Солнце, то ни одно небесное тело не повлияло на жизнь на Земле так сильно, как Юпитер. Форма Солнечной системы в значительной степени его рук дело. На ранних этапах ее существования газовый гигант свободно мигрировал в сторону Солнца и прочь от него, по пути сбрасывая с себя миры поменьше размером. Такое удаление лишнего создало возможность для появления нашей планеты. Юпитер мог насытить Землю заледенелыми веществами, а позднее защитить нас от разрушительных столкновений комет. Тем не менее, сама по себе эта огромная планета до сих пор является загадкой. Возникала ли она медленно, как остальные планеты, или родилась мгновенно в процессе гравитационного коллапса, как крохотная звезда? Если Юпитер перемещался, то где он сформировался изначально?

Скоро мы можем это выяснить. Космическая станция «Юнона», летящая на свидание с Юпитером, вчера в 11:00 Тихоокеанского поясного времени пересекла орбиту его самого удаленного крупного спутника Каллисто. Если в понедельник вечером переход на расчетную орбиту Юпитера пройдет по плану, «Юнона» станет вторым космическим аппаратом на орбите Юпитера после зонда «Галилео», прибывшего туда в 1995 году. «Галилео» совершил облет всей юпитерианской системы, разглядел вблизи многие спутники этой планеты, а в 2003 году завершил свой полет. «Юнона», в отличие от него, сосредоточится на изучении самого Юпитера, совершив 37 витков вокруг этого гиганта по верхней кромке облаков и систематически изучая и фотографируя его. В отличие от «Галилео», у которого был ядерный источник энергии, «Юнона» получает электроэнергию от Солнца. Это первый случай для космического аппарата, совершающего полет во внешнюю солнечную систему.

«Юнона» должна изучить гравитационное поле Юпитера, тем самым открыв его внутренние слои. В частности, зонд призван выяснить, есть ли у этого гиганта твердое ядро, свидетельствующее о медленном и постепенном формировании Юпитера. Изучение состава планеты поможет определить место ее рождения. Тот маленький зонд, что был сброшен «Галилео» в атмосферу Юпитера в 1995 году, помог выяснить, что этот газовый гигант чрезвычайно богат некоторыми тяжелыми элементами, такими как азот и аргон, как будто он сформировался гораздо дальше от Солнца, где эти газы присутствуют в изобилии. Вместе с тем, зонд обнаружил, что один тяжелый элемент — кислород, связанный в виде водяного пара, во взмученной атмосфере Юпитера отсутствует. Зонд мог неудачно попасть в сухое место в юпитерианских облаках; в противном случае совершенно непонятно, как эта планета получила такое изобилие тяжелых элементов. Наблюдения с Земли при помощи телескопов не дают ответа на эти загадки, потому что им мешают облака. А вблизи микроволновый радиометр «Юноны» сможет исследовать скопления воды на глубине около 500 километров, то есть, гораздо ниже облаков.

А еще есть магнитное поле Юпитера, которое возле своего источника примерно в 20 000 раз сильнее земного (хотя с удалением оно ослабевает, и на верхней кромке облаков становится лишь в 20 раз интенсивнее земного на поверхности). Это мощное поле пересиливает магнитное поле Солнца на таком огромном расстоянии. Надо сказать, что «Юнона» попала под его воздействие еще 25 июня, находясь на удалении восемь миллионов километров. Но что порождает это поле? Предположительно, это каким-то образом связано с тем, что Юпитер в действительности не газовый гигант, а металлический, и его внутреннее давление превращает водород в металлическую жидкость. Магнитометр «Юноны» будет измерять это поле, что позволит узнать глубину его источника. К концу полета вполне может произойти так, что о магнитном поле Юпитера мы будем знать больше, чем о земном.

Включение ракетных двигателей, которое произойдет в понедельник, станет первым этапом многомесячного процесса перехода Юноны на орбиту Юпитера. Главный двигатель должен включиться в 8:18 Тихоокеанского поясного времени на 35 минут, чтобы примерно на один процент погасить скорость «Юноны», составляющую 58 километров в секунду. Этого как раз достаточно, чтобы попасть в гравитационные объятия Юпитера. Аппарат войдет на начальную 54-дневную орбиту, находящуюся на высоте от 4 500 до 8,1 миллиона километров над облаками. Во время этого маневра научные приборы будут выключены, чтобы избежать помех, а главная антенна будет повернута в сторону от Земли, в связи с чем мы будем получать лишь простые звуковые сигналы с запасной антенны. 6 июля аппарат возобновит сбор данных.

После двух витков двигатель вновь включится 19 октября на 22 минуты, чтобы перевести космический аппарат на 14-дневную орбиту, которая в точке апогея находится на удалении 3,3 миллиона километров. После этого начнутся основные научные исследования. «Юнона» будет проходить над полюсами Юпитера, что весьма необычно для орбитальной станции. Она спикирует на северный полюс, затем над экватором наберет высоту 4 000 — 8 000 метров и в течение двух часов будет собирать данные, после чего снова пойдет на снижение над южным полюсом. Двигатели управления будут корректировать орбиту, чтобы аппарат мог сканировать Юпитер в продольном направлении по меридиану. Первые четыре витка будут разнесены на 90 градусов, чтобы получить приблизительную карту всей планеты. Последующие витки обеспечат постепенное пополнение данных.

Такая тактика наскоков и отходов позволит удерживать космический аппарат на безопасном удалении под внутренним радиационным поясом, который кольцом опоясывает экватор. «Вокруг Юпитера есть кольцо в виде бублика, и мы пролетим через его дырку», — объясняет Билл Керт (Bill Kurth) из Университета Айовы, возглавляющий группу по измерению магнитосферы. Для обеспечения большей защиты электроника зонда скрыта под титановой оболочкой сантиметровой толщины.

Несмотря на меры предосторожности, радиация все равно будет сдерживающим фактором для этой миссии стоимостью 1,1 миллиарда долларов. Именно по этой причине попытки такого рода не предпринимались ранее. «Это самая трудная среда во всей солнечной системе», — говорит историк космоса из компании Booz Allen Hamilton Мэтт Билл (Matt Bille). Если к февралю 2018 года, когда главная миссия подойдет к концу, приборы «Юноны» полностью не поджарятся, команда «Юноны» продолжит ее полет, постепенно понижая точку наибольшего приближения. Со временем этот аппарат сгорит в атмосфере, как и «Галилео» в 2003 году, чтобы избежать возможного загрязнения ледяных спутников Юпитера биологическим материалом с Земли, поскольку на них допускается возможность существования жизни.