Sonda Galileo

Wstęp
Projekt i budowa sondy
Przed misją główną
Misja główna
Zakończenie
Bibliografia


Przed misją główną


1. Trajektoria Galileo.

18 października 1989 roku Galileo został wyniesiony na orbitę przez wahadłowiec Atlantis i skierowany w centrum Układu Słonecznego, ku Wenus. Tak rozpoczynała się droga Galileo, tzw. VEEGA ( Venus, Earth, Earth gravity assist), pokazana na rysunku 3. Lot do drugiej planety Układu Słonecznego trwał niecałe cztery miesiące. Galileo zbliżył się do Wenus 10 lutego 1990 roku na odległość około 16 000 km od powierzchni planety, kiedy to w czasie kilku godzin największego zbliżenia dokonał jej obserwacji i został skierowany z powrotem w kierunku Ziemi, do której dotarł 8 grudnia tego samego roku.


Rys. 3 Trajektoria lotu Galileo.



2. Co jeszcze można zrobić przy pomocy sondy kosmicznej?

Warto już tutaj uświadomić sobie, że Galileo był sondą kosmiczną przeznaczoną nie tylko do badania systemu Jowisza, ale szeregu innych ciał Układu Słonecznego, a także przestrzeni międzyplanetarnej. Co ciekawe, śledząc za pomocą fal radiowych położenie Galileo astronomowie próbowali również odkryć fale grawitacyjne. W czasie całego lotu działał magnetometr mierzący pole magnetyczne i dostarczający w ten sposób wiadomości o wietrze słonecznym oraz detektor pyłu rejestrujący zazwyczaj jedną cząstkę na trzy dni. Na podstawie pomiarów dokonanych za pomocą spektrografu dalekiego ultrafioletu astronomowie ustalili zależność promieniowanie Słońca - szerokość heliograficzna miejsca emisji, co pozwoliło na ulepszenie modeli dynamiki Słońca.


3. Początek kłopotów - antena główna.

Należy teraz przypomnieć sprawę anteny głównej sondy. Ze względu na jej rozmiary (średnica 4.8 m) była ona w czasie startu złożona, a ze względu na to, żeby nie narazić jej delikatnej struktury na uszkodzenia spowodowane intensywnym promieniowaniem słonecznym pozostawała w takim stanie również podczas lotu do Wenus. Do przekazywania danych na Ziemię służyła w tym czasie mniejsza antena umieszczona na drugim końcu sondy, zbyt słaba jednak, aby przekazywać większe ilości informacji z dużej odległości. Dlatego też wyniki obserwacji Wenus zostały zapisane na taśmie magnetycznej pokładowego rejestratora i przekazane w czasie pierwszego przelotu obok Ziemi w grudniu 1990 roku. Wtedy też, a dokładnie 13 grudnia, postanowiono otworzyć antenę główną sondy. Niestety nie udało się. Stwierdzono, że 3 spośród 18 żeber anteny zakleszczyło się uniemożliwiając jej pełne rozłożenie, a przyczyną tego jak się później zorientowano był najprawdopodobniej wyciek smaru podczas czterokrotnego przewożenia sondy ciężarówką z Laboratorium Napędów Odrzutowych (JPL) w Kalifornii na przylądek Canaveral na Florydzie w 1986 roku, następnie po katastrofie Challengera z powrotem do JPL i znowu na Florydę w 1989 roku. Czyniono kolejne próby otworzenia anteny, ale one również się nie powiodły. Nie powiodły się też próby, które przeprowadzano w czasie drugiego zbliżenia sondy do Ziemi dwa lata później. Ostatecznie prób rozłożenia anteny głównej zaprzestano w kwietniu 1993 roku, kiedy Galileo oddalił się na zbyt dużą odległość i wiedziano, że nie można już nic zrobić. Niemożliwość używania anteny głównej, której szybkość transmisji danych wynosiła 134 000 bitów na sekundę oznaczała ogromną stratę i konieczność korzystania z anteny małego zysku, dla której wielkość ta wynosiła zaledwie 10 bitów na sekundę. Dzięki włączeniu do odbioru nie jednej, jak wcześniej planowano, ale trzech stacji naziemnych w Goldstone (Kalifornia), Madrycie (Hiszpania) i Canberze (Australia), rozmieszczonych co 120o długości geograficznej i tworzących razem DSN (Deep Space Network, czyli sieć anten dla dalekich misji) oraz dzięki przeprogramowaniu systemu transmisji danych udało się naukowcom projektu zwiększyć tę wielkość z 10 do 100 - 140 bitów na sekundę. Poza tym ulepszenia w technikach kompresji i kodowania danych, które miały miejsce od czasu programowania komputerów Galileo w latach osiemdziesiątych pozwoliły na stworzenie jeszcze przed przylotem do Jowisza 7 grudnia 1995 roku nowego zestawu programów dla komputera pokładowego zwiększających przepustowość połączenia Ziemia - Galileo do 1000 bitów na sekundę. Mimo straty anteny głównej obserwacje Galileo dotyczące Wenus, Ziemi i Księżyca okazały się owocne i przyczyniły się do poszerzenia wiedzy o tych ciałach naszego układu planetarnego.


4. Pierwsze obrazy planetoidy.

Po pierwszym przelocie obok Ziemi przed Galileo pojawiło się pierwsze wielkie wyzwanie - przelot w bliskiej odległości od planetoidy Gaspry i dostarczenie na Ziemię pierwszych obrazów tego typu obiektów Układu Słonecznego. Według dużo wcześniej już przygotowanych planów Galileo miał przesłać na Ziemię za pomocą anteny głównej 20 zdjęć, które miały służyć do nawigacji. Tymczasem na skutek jej awarii naukowcy projektu musieli korzystać z anteny małego zysku, która mogła przekazać jedynie pięć zdjęć. W takiej sytuacji postanowiono otworzyć na stałe migawkę kamery, dzięki czemu gwiazdy na zdjęciu wyglądały jak kreski a nie punkty - w ten sposób jedno zdjęcie odpowiadało kilku. Poza tym astronomowie na całym świecie obserwowali Gasprę w celu jak najdokładniejszego wyznaczenia jej parametrów, co w efekcie pozwoliło na dokładne wyznaczenie położenia Galileo względem planetoidy. Sonda przeleciała obok Gaspry 28 października 1991 roku w odległości 1601 km od jej centrum zapisując wyniki przeprowadzonych obserwacji, podobnie jak w czasie przelotu obok Wenus, na taśmie magnetycznego rejestratora. Część z tych danych została ściągnięta na Ziemię od razu, reszta - podczas drugiego przelotu obok Ziemi w grudniu 1992 roku. Pierwsze zdjęcia Gaspry (Fotografia 1) ukazały bryłę o nieregularnych kształtach naznaczoną licznymi małymi kraterami uderzeniowymi. Rozmiary Gaspry zostały ocenione na 36 x 22 x 20 km. Najważniejszym odkryciem okazało się jednak to, że Gaspra posiada własne pole magnetyczne. Okazało się więc, że własności magnetyczne planetoid są bardziej interesujące niż do tego czasu sądzono.


Fotografia 1. Gaspra.


4. I planetoidy mają księżyce.

Przelot obok następnej planetki - Idy był kolejnym etapem misji Galileo. Sonda przeleciała obok Idy 28 sierpnia 1993 roku w odległości 2391 km od jej centrum. Zdjęcia przekazane na Ziemię (Fotografia 2) ukazały Idę jako blok skalny o rozmiarach 55 x 20 x 24 km, wokół którego po kołowej orbicie o promieniu 100 km krążyła nieregularna bryła o rozmiarach około 1.5 km - księżyc tej planetoidy nazwany wkrótce od imienia Daktylosa - syna Idy i Jowisza - Daktylem.


Fotografia 2. Ida ze swym księżycem Daktylem.

W ten sposób Galileo dokonał pierwszego odkrycia księżyca planetoidy, potwierdzając istniejące już wcześniej wśród astronomów zajmujących się planetoidami przypuszczenia, że przynajmniej niektóre z planetek mogą posiadać księżyce. Oczywiście pojawiły się nowe pytania. Jak powstają księżyce planetoid? Które planetki mogą posiadać księżyce? Jak wiele jest takich planetoid? Obserwacje przesłane przez Galileo pozwoliły udzielić odpowiedzi na te pytania. Po pierwsze Ida należy do rodziny Koronis, o której sądzi się, że powstała na skutek rozpadu planetoidy - matki o średnicy około 100 km, jakiś miliard lat temu (o czym świadczy powierzchnia Idy naznaczona licznymi kraterami). Jedna z bardziej prawdopodobnych hipotez mówi, że Ida i Daktyl powstały w czasie rozpadu planetoidy - matki; jeśli bowiem znajdowały się wtedy wystarczająco blisko siebie siła grawitacji mogła je ze sobą powiązać. Argumentem przemawiającym za tą hipotezą jest poznaczona wieloma kraterami powierzchnia Daktyla (Fotografia 3).


Fotografia 3. Daktyl.


Na pytanie, które planetoidy mogą posiadać księżyce częściową przynajmniej odpowiedź daje pochodzenie Idy, czyli powstanie na skutek rozpadu planetoidy - matki. Jeśli bowiem przyjąć, że jest to najbardziej prawdopodobny scenariusz zdobycia przez planetoidę satelity to księżyce posiadać mogą jedynie planetoidy powstałe właśnie w ten sposób. To z kolei pozwala odpowiedź na pytanie jak wiele jest takich planetoid - oczywiście odpowiedź jest prosta: zaledwie kilka typów planetoid może posiadać księżyce. Niemniej jednak opinie astronomów, co do prawdopodobieństwa schwytania przez planetoidę satelity oraz czasu życia takiego układu są podzielone, lecz na wyjaśnienie tych wszystkich wątpliwości nie wystarczy jeden odkryty układ planetoida - księżyc, konieczne są dalsze dane obserwacyjne.


5.Kometa i olbrzym.

W lipcu 1994 roku Galileo dostarczył danych dotyczących zderzenia komety Shoemaker - Levy 9 z Jowiszem. Dane dotyczące upadku wielkiego kawałka G zbierały czujniki mierzące fale radiowe i polaryzację światła oraz oczywiście kamery pracujące w zakresie światła widzialnego oraz podczerwieni. Dzięki temu możliwe było bezpośrednie określenie rozmiarów i temperatury ognistej kuli powstałej wskutek upadku tego fragmentu komety. Analiza danych dotyczących tego spektakularnego zjawiska dostarczonych przez Galileo wymagała bardzo dużo czasu, ale oczywiście była tego warta, ze względu na ogromną ilość niezwykle cennych informacji, jakie w ten sposób uzyskano.


6. Burza pyłowa.


W sierpniu 1994 roku Galileo przebił się przez najsilniejszą burzę pyłową, jaką napotkał w czasie swojego lotu. Przez cztery tygodnie detektor pyłu rejestrował do 20 000 drobin pędzących z prędkościami 40 - 200 km/s, podczas gdy do tego czasu, jak było to już zaznaczone, zaledwie jedną cząstkę na trzy dni. Stwierdzono, że najprawdopodobniej pył ten pochodził z pierścieni Jowisza bądź z wybuchów wulkanów na Io.

dalej