Sonda Galileo

Jednou z nejvíce sledovaných kosmických sond v současné době je bezpochyby sonda Galileo, která je už více než dva roky oběžnicí největší planety Sluneční soustavy. Hlavním cílem této mise je výzkum atmosféry Jupitera, jeho satelitů a okolní magnetosféry. Kromě toho také Galileo uskutečnil první blízký průlet kolem asteroidu. Sonda je pojmenována po italském renesančním vědci Galileu Galileim, který v roce 1610 objevil prvním astronomickým teleskopem 4 velké Jupiterovy měsíce dodnes nazývané galileovské. Jsou to Io, Europa, Callisto a Ganymedes.


Cesta Sluneční soustavou
Technická data o sondě
Průběh mise u Jupitera
Prodloužení mise - GEM
Tematicky zaměřené linky

Cesta Sluneční soustavou

Ještě než sonda odstartovala na svoji šestiletou pouť Sluneční soustavou, čekal ji velmi trnitý vývoj. Vždyť projekt sondy k
Jupiteru vznikl již v roce 1975 a v americkém Kongresu byl schválen 19. 7. 1977! Původně měla být sonda vypuštěna v lednu 1982, kdy nastalo výhodné startovací okno, a cíle měla dosáhnout v létě 1985. Ovšem problémy s nosičem, zpoždění vývoje a testování raketoplánu, finanční škrty rozpočtu NASA, havárie raketoplánu Challenger a nakonec zrušení vývoje nové verze nosiče Titan-Centaur vedly k tomu, že mise byla odstartována až v roce 1989. Nakonec byla na oběžnou dráhu vynesena přece jenom raketoplánem, ovšem ten nebyl schopný ji vypustit na přímou dráhu k Jupiteru. Proto byla zvolena složitější dráha využívající gravitačních manévrů planet. Tím se však doba letu k planetě protáhla na celých šest let. Neustálé změny vedly k tomu, že původní cena 455 miliónů US$ byla nakonec trojnásobná.

Na dlouhou cestu Sluneční soustavou se sonda vydala 18. října 1989, kdy byla vynesena na oběžnou dráhu Země raketoplánem Atlantis STS-34. Ještě týž den byla vyložena z nákladového prostoru raketoplánu a o den později pak zážehem rakety IUS navedena na meziplanetární dráhu. K Jupiteru cestovala po trajektorii nazvané VEEGA (Venus-Earth-Earth Gravity Assist). První urychlení sondy pomocí gravitačního pole některé z planet nastalo 10. února 1990. Jednalo se o průlet kolem Venuše ve vzdálenosti 16 250 km. Následovalo urychlení gravitačním polem Země 8. prosince 1990 při průletu ve vzdálenosti 960 km.

Černým okamžikem v průběhu celé mise je pak datum 26. března 1991, kdy se nepodařilo rozvinout hlavní vysokoziskovou anténu. Neúspěšné bylo i množství nejrůznějších pokusů provedených v následujících dvou letech a tak sonda v průběhu celé mise musí komunikovat se Zemí pomocí nízkoziskové antény původně určené jen pro přenos inženýrských dat. Rozdíl v přenosové rychlosti obou antén je obrovský - místo plánované přenosové rychlosti 134 000 bps měla být data přenášena rychlostí pouhých 10-40 bps, což by znamenalo výrazné snížení celkového množství přenesených dat, zejména snímků. Ovšem technici z JPL neváhali a důmyslnými úpravami na přijímacích stanicích sítě Deep Space Network (DSN) spolu s výměnou palubního softwaru sondy a lepší kompresí dokázali zvýšit rychlost přenosu dat na neuvěřitelných 1 000 bps. Díky tomu by se mělo povést přenést zhruba 70% všech naměřených dat. Při pokusu o rozvinutí antény došlo k tomu, že se tři žebra neuvolnila z držáků a zůstala přichycená k centrální tyči.

Historický okamžik nastal 29. října 1991, kdy sonda prolétla kolem planetky (951) Gaspra. Jednalo se o první těsný průlet sondy v blízkosti asteroidu. Nejtěsnější přiblížení nastalo v 22:37 UT a činilo 1 600 km . Odchylka od předpokládané dráhy byla 100 km a 14 s. Vzájemná rychlost obou těles v okamžiku setkání byla 8 km/s. Na Zem bylo vysláno celkem 57 vědeckých snímků Gaspry., na kterých bylo zmapováno 80% povrchu s nejlepším rozlišením 54 px/m. Byly mj. zjištěny rozměry Gaspry 18,2 x 10,5 x 8,9 km.

8. prosince 1992 Galileo prolétl ve vzdálenosti 110 000 km od Měsíce, přičemž pořídil 1 067 snímků souputníka Země. Tentýž den se uskutečnil i druhý průlet kolem Země ve vzdálenosti 304 km nad jižním Atlantikem. O 8 dní později pořídil sérii snímků zákrytu Měsíce Zemí.

Sonda se během svého letu k Jupiteru přiblížila ještě k jednomu tělesu Sluneční soustavy. Tentokrát se jednalo o planetku (243) Ida, kterou sonda minula 28. záři 1993 v 16:52 UT ve vzdálenosti 2 391 km. Navigační odchylka činila tentokrát 40 km a 4 s a vzájemná rychlost 12,4 km/s. Na 81 snímcích s maximálním rozlišením 25 m/px bylo zachyceno 95% povrchu. Rozměry Idy byly stanoveny na 59,8 x 25,4 x 18,6 km. Na jednom ze snímků planetky byl později objeven malý měsíček pojmenovaný Dactyl. Díky tomuto měsíčku byla zjištěna i hmotnost Idy. Ta činí 4,2&pm0,6 .1016 kg.

V období od 17. do 22. července 1994 sonda provedla kompletní pozorování dopadů úlomků komety Shoemaker-Levy 9 na Jupiter a poté poslala na Zemi 150 snímků dokumentujících tuto událost.

Pět měsíců před očekávaným přiletem k Jupiteru bylo z paluby sondy uvolněno pouzdro určené pro sestup do atmosféry Jupitera, které dále pokračovalo k planetě po samostatné dráze. Událost se uskutečnila 13. července 1995. Atmosférické pouzdro dorazilo k planetě 7. prosince téhož roku. O 6 hodin později jej následovala i orbitální část sondy.

Zpět na začátek

Technická data o sondě

[Orbitální modul|Atmosférické pouzdro]

Galileo je sonda podobná legendárním Voyagerům, ovšem oproti nim se skládá přibližně z 4x více součástí (285 000 součástek) a je také 4x hmotnější. Neustálé odklady startu však způsobily její relativní zastaralost vůči Voyagerům, protože rozdíl v technologii mezi nimi je 8 let, ale k Jupiteru přiletí až 16 let po Voyagerech.

Sonda se skládá z orbitálního modulu a atmosférického pouzdra. Orbiter je tvaru desetibokého hranolu o průměru 4,8 m, váží 2 970 kg (plus pohonné látky 1 138 kg), celková výška hranolu je 4,6 m. Na vrcholu hranolu je připojena již zmiňovaná všesměrová parabolická anténa o stejném průměru a na bocích jsou 3 výklopná ramena s přístroji. Energii sondě dodávají dva radioizotopové generátory s 22 kg oxidu plutoničitého, jejichž výkon byl na počátku letu 570 W. Kromě hlavního motoru o tahu 400 N je sonda vybavena ještě 12-ti korekčními motorky o tahu 10 N. Pro záznam dat slouží palubní magnetofon, který může zaznamenat asi 150 snímků.

Na palubě sondy jsou následující přístroje:

Zpět
Atmosférický modul: vážil 339 kg a skládal se ze dvou částí - decelerační a sestupové. Na palubě modulu se nacházelo 7 vědeckých přístojů:

Zpět

Zpět na začátek

Průběh mise u Jupitera

[Atmosférické pouzdro|Orbitální modul]
Jak už bylo řečeno, obě části sondy dorazily k Jupiteru po lehce odlišných trajektoriích 7. prosince 1995. Atmosférický modul vstoupil do atmosféry v 22:04 UT rychlostí 170 000 km/s. Během brždění atmosférou přežil přetížení kolem 230 G a úspěšně provedl naplánovaná měření. Data byla vysíláná na orbitální část po dobu 57,6 min. Poslední signál přišel po 61,4 min., kdy byl modul zničen tlakem asi 28 atmosfér. Průběh sestupu je patrný z grafu. Místo vstupu pozoroval během října téhož roku i HST. Získaná data významně poopravila naše představy o Jupiterově atmosféře. Nejdůležitější výsledky jsou shrnuty v následujícím přehledu: Vysytly se i pochybnosti, že modul vstoupil do zcela netypické části atmosféry a nameřená data nejsou použitelná pro celou atmosféru.
Zpět
Orbitální část Galilea dorazila o 6 hodin později. Následoval těsný průlet kolem měsíce Io (ve vzdálenosti 899 km), ovšem krátce před příletem se vyskytly potíže s palubním záznamníkem (naštěstí dočasné) a proto pozemní personál rozhodl, že bude dána přednost příjmu dat z atmosférického modulu před pozorováním tohoto měsíce. Během 11-ti oběhů uskutečněných v průběhu dvou let se Galileo přiblížil k jednotlivým galileovským měsícům. Během každého přiblížení došlo ke změně dráhy sondy. Přehled všech přiblížení je v následující tabulce:

OběhMěsícDatum Vzdálenost
1.Ganymed27. 6. 1996 835 km
2.Ganymed6. 9. 1996 260 km
3.Callisto4. 10. 1996 1 118 km
4.Europa19. 12. 1996 692 km
5.Europa4. 4. 1997 588 km
6.Europa20. 2. 1997 587 km
7.Ganymed5. 4. 1997 3 095 km
8.Ganymed7. 5. 1997 1 585 km
9.Callisto25. 6. 1997 416 km
10.Callisto17. 9. 1997 538 km
11.Europa6. 11. 1997 2 043 km

Páté přiblížení (k měsíci Europa) se uskutečnilo v době, kdy se mezi Zemí a Jupiterem nacházelo Slunce a proto nebyla vyslána na Zem žádná data z tohoto průletu. Z obrovského množství dat nashromážděných sondou vybírám jen několik základních postřehů o měsících i planetě:

Měsíc Io (1, 2) je vulkanicky nejaktivnější těleso ve Sluneční soustavě. Jeho nitro je neustále zahříváno obrovskými slapovými silami Jupitera (je to nejbližší měsíc planetě) a na jeho povrchu je množství vulkánů, které vyvrhují hmotu do obrovských výšek. Podle měření by měsíc měl mít kovové jádro o poloměru zhruba 900 km (polovina poloměru měsíce). Pravděpodobně má vlastní magnetické pole a překvapivě i vlastní ionosféru, jejíž výška kolísá v závislosti na vulkanické činnosti. Na snímcích jsou patrné obrovské povrchové změny oproti snímkům ze sond Voyager.

Na povrchu Ganymeda (1, 2) jsou patrné jasné příznaky mladé tektonické činnosti. Jsou zde oblasti tvořené horninami zcela odlišného stáří a také ledové pláně pokryté krátery, ledovými pohořími a hlubokými brázdami. Měsíc má vlastní magnetosféru (první těleso svého druhu u něhož bylo potvrzena) a také řídkou atmosféru.

Pro řadu vědců je nejzajímavějším měsícem Europa (1, 2). Zdá se, že zde existuje globální oceán vody pokrytý tlustou ledovou kůrou, na které se vyskytují útvary známé z polárních oblastí na Zemi a také zvláštní dlouhé pásy připomínající dálnice. Ve skutečnosti jsou to 3 paralelně vedoucí příkopy obrovských rozměrů. Pravděpodobně vznikly také při tektonické činnosti. Exobiologové už vyslovili podezření, že pod ledovou kůrou je tekoucí voda, ve které by mohl existovat primitivní život.

Oproti těmto měsícům je Callisto (1, 2) zcela mrtvým tělesem. Jeho povrch je velmi starý, mohutně posetý krátery, což svědčí o "brutálním" bombarování, kterému byl v minulosti vystaven. Měsíc má zřejmě kamenné jádro a na něm vrstvu ledu.

Galileo se samozřejmě věnoval i samotné planetě , na které například sledoval Velkou rudou skvrnu nebo její slabé prstence.

Zpět

Zpět na začátek

Prodloužení mise - GEM

Galileo ukončil v prosinci primární část své dvouleté mise u Jupitera. Vzhledem k dobrému stavu sondy i přístrojů bylo rozhodnuto o prodloužení mise se zaměřením na měsíce Europa a Io. Tato část mise byla nazvána Galileo Europa Mission. Hlavním cílem je studium krusty, atmosféry a pravděpodobného oceánu na Europě, plazmatického torusu obklopujícího Io a vulkanických procesů, atmosféry a magnetosféry tohoto měsíce.

Mise začala fází nazvanou Europa Campaign, která v sobě zahrnuje jednoroční intenzivní studium Europy během osmi po sobě následujících přiblížení. Druhou fází je Perijove Reduction Campaign, kdy bude využito 4 přiblížení k mesíci Callisto k výraznému snížení orbitální dráhy sondy. V této fázi se Galileo zaměří na vyhledávání vody v atmosféře Jupitera. Poté nastane poslední fáze Io Encounter, což by měl být blízký průlet kolem měsíce v říjnu 1999. V případě, že sonda přežije teto přiblížení, je plánován ještě jeden průlet. GEM se tedy bude skládat z dalších nejméně 11-ti průletů v blízkosti některého z obřích měsíců. Základní data o celé misi jsou obsažena v následující tabulce:

Galileo Europa Mission
počátek mise: 7. prosinec 1997
celková cena: 30 milliónů US$
setkání s Europou ("Ice"): 16. prosince 1997 - 1. února 1999 (8 oběhů)
snižování perijova: 5. května 1999 - 16. září 1999 (4 oběhy)
blízký průlet kolem Io ("Fire"): 11. října 1999 a 26. listopadu 1999 (2 oběhy)
konec mise: 31. prosince 1999
Nejmenší
přiblížení
Vzdálenost Nejlepší
rozlišení
Europa 16. prosince 1997 200 km 6 metrů
Jupiter 14. září 1999 467 000 km 10 km
Io 26. října 1999 300 km 6 metrů
Zpět na začátek

Tematicky zaměřené linky

Informace o projektu Galileo. Z těchto stránek byla čerpána většina informací v tomto článku:
www.jpl.nasa.gov/galileo

Atmosférické pouzdro Galilea, které vstoupilo do atmosféry Jupitera:
ccf.arc.nasa.gov/galileo_probe/

Sondy Voyager byly předchůdcem Galilea při blízkém výzkumu Jupitera:
vraptor.jpl.nasa.gov/voyager/voyager.html

Pozorování pomocí Hubble Space Telescope doplňují informace z Galilea:
oposite.stsci.edu

Vědci komunikují se sondou pomocí sítě pozemských antén Deep Space Network:
deepspace1.jpl.nasa.gov/dsn

Planeta Jupiter je největší planetou Sluneční soustavy:
www.dkrz.de/~k202045/tnp/jupiter.html

Kometa Shoemaker-Levy 9, která dopadla na Jupiter a na jejímž pozorování se Galileo také podílel:
www.jpl.nasa.gov/sl9/

Zpět na začátek

NewI'm
8. ledna 1998
Počet návštěv -

Zpět na ASTRO