© Владимир Каланов,
сайт "Знания-сила".

Первые визуальные исследования Юпитера

Визуальные исследования Юпитера начал ещё Галилео Галилей в 1610 году. Он описал форму Юпитера и открыл четыре его спутника: Ио, Европу, Ганимед и Каллисто. Приводя здесь ещё раз эти известные факты, мы не просто повторя́емся, а хотим этим подчеркнуть огромное значение открытий Галилея, подтвердивших правильность гелиоцентрической системы Коперника. В те времена это имело не просто большое научное, но и по сути своей огромное мировоззренческое значение.

В 1630 году астроном Цукки обнаружил полосы на поверхности Юпитера, располагающиеся параллельно экватору. Как было установлено позднее, так выглядит облачная поверхность бурной атмосферы Юпитера.

В 1664 году Роберт Хук заметил пятна на поверхности Юпитера, а в 1665 году Джан Домени́ко Кассини открыл Большое Красное Пятно. Наблюдение именно за этим Пятном дало возможность Кассини определить период вращения Юпитера вокруг своей оси (9ч 56 мин.). одновременно он вычислил период вращения газовых образований в зоне экватора - 9ч 51 мин. и величину сжатия Юпитера по оси полюсо́в - 1/5 диаметра планеты.

До начала XX века астрономы считали, что атмосфера и внутреннее строение Земли и Юпитера примерно одинаковы. Только с помощью освоенного ме́тода спектрального анализа была внесена ясность в вопрос о составе атмосферы Юпитера. Оказалось, что планету окутывает плотный слой облаков, состоящих из водорода и гелия с примесью метана, аммиака, двуокиси углерода и других соединений.

Полёты автоматических межпланетных станций

Подробные исследования Юпитера и его спутников начались, когда стали возможны полёты автоматических межпланетных станций.

Рассмотрим кратко хронологию и результаты таких исследовательских полётов.

• «Пионер-10» («Pioneer 10»).

В марте 1972 года с помощью ракеты «Атлас-Центавр» к Юпитеру был запущен американский аппарат «Пионер-10», который в декабре 1973 г. приблизился к планете-гиганту на расстояние 130000 км. С этого близкого расстояния аппарат передал на Землю более 300 качественных снимков Юпитера, в том числе изображение Большого Красного Пятна́.

«Пионер-10» представлял собой аппарат шестигранной формы весом 258 кг. Его алюминиевая антенна имела со́товую структуру. Солнечных батарей на аппарате не было, потому что в том пространстве, где на момент встречи с Юпитером по расчетам должен был находиться «Пионер-10», интенсивность солнечного света была бы совершенно недостаточна для работы солнечных батарей. Вместо солнечных батарей источником электроэнергии на аппарате служили два термоэлектрических радиоизотопных элемента, работавших на изото́пе плутоний-238. «Пионер-10» был оснащен магнитометром, телекамерой и несколькими телескопами. На корпусе аппарата была прикреплена́ табличка с изображением мужчины и женщины и с указанием положения Земли в Солнечной системе. Людям очень хочется встретиться с внеземными разумными существами. Табличка на «Пионере-10» как раз говорит об этом желании.

«Пионер-10» впервые преодолел мощные радиационные пояса Юпитера. наведённые в аппарате токи втрое превысили допустимые значения, но электрооборудование выдержало эти перегрузки.

Только в 1983 году «Пионер-10» покинул пределы Солнечной системы.

• «Пионер-11» («Pioneer 11»).

В апреле 1973 года также с помощью ракеты «Атлас-Центавр» был запущен аппарат «Пионер-11». В декабре 1974 года аппарат достиг окрестностей Юпитера и передал на Землю данные о составе атмосферы планеты и другую научную информацию. Впервые на «Пионере-11» было использовано мощное гравитационное поле Юпитера для разгона аппарата на орбите. Так называемый «эффект пращи» был использован для того, чтобы, получив мощный импульс ускорения, «Пионер-11» устремился к Сатурну и благополучно достиг в сентябре 1979 г. ближайших окрестностей этого второго газового гиганта Солнечной системы.

• «Вояджер-1» («Voyager-1»).

В августе 1977 года был произведен запуск ракеты «Титан-3/Центавр», несущей АМС «Вояджер-1». В марте 1979 года «Вояджер-1» приблизился к Юпитеру на минимальное расстояние и передал на Землю научную информацию о планете и сотни снимков, более качественных, чем те, которые были получены от «Пионеров».

Затем «Вояджер-1» совершил полёт к Сатурну. Пройдя в ноябре 1980 г. на расстоянии 64000 км от планеты, он передал на Землю увеличенные снимки Титана - спутника Сатурна.

• «Вояджер-2» («Voyager-2»).

Запущенный также в 1977 г. «Вояджер-2» был выведен на другую орбиту по сравнению с орбитой «Вояджера-1». Пройдя довольно далеко от Юпитера, «Вояджер-2» передал уникальные изображения четырёх спутников Юпитера: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто, а также интересную информацию об этих спутниках. Потом «Вояджер-2» прошёл около Сатурна и в августе 1981 года взял курс на Уран и Нептун.

• «Улисс» («Ulysses»).

Схема орбиты «Уилисса»

Запущенный в октябре 1990 г. космический аппарат «Улисс», предназначенный для изучения Солнца, использовал гравитационное ускорение в поле тяготения Юпитера, дважды приближаясь к нему (см. схему) в феврале 1992 года - для дополнительного ускорения и феврале 2004 года - для измерения магнитосферы. Аппарату удалось произвести замеры магнитного поля планеты, получить данные о его геометрии и напряжённости в участках пролётной траектории.

• «Кассини-Гю́йгенс» («Cassini»).

В 2000 г. космический аппарат «Кассини» на пути к Сатурну пролетел рядом с Юпитером, совершив гравитационный манёвр в гравитационном поле Юпитера, и сделал несколько самых высококачественных снимков за всю историю наблюдений за Юпитером.

Конструкция автоматической станции «Кассини-Гюйгенс»

Максимальное сближение с планетой было достигнуто 30 декабря 2000 г., было сделано множество измерений. На протяжении многомесячного облёта было сделано около 26000 изображений, на основании которых был реконструирован наиболее детальный цветной «портрет» Юпитера, на котором можно разглядеть объекты размером 60 км в поперечнике.

• «Новые горизонты» ( «New Horizons»).

В январе 2006 г. к Плутону был послан космический аппарат «Новые горизонты» для изучения Плутона и его естественного спутника Харона (прибытие в окрестности Плутона ожидается в 2015 году). 28 февраля 2007 года космический аппарат совершил гравитационный манёвр в окрестностях Юпитера, приблизившись к планете-гиганту на расстояние 2,305 млн. км. С помощью аппарата «Новые горизонты» получены фотографии Юпитера и его спутников, сделанные с высоким разрешением.
Читайте подробнее об исследовании Плутона зондом «Новые горизонты» в разделе "Плутон" сайта Знания-сила.

• «Галилео» («Galileo»).

В октябре 1989 г. с космического корабля «Атлантис» к Юпитеру был запущен межпланетный аппарат «Галилео». Находясь на траектории полёта к Юпитеру, аппарат «Галилео» дважды (в 1990 и 1992 гг.) на высокой скорости пролетел мимо Земли, причём в 1990 году он выполнил разгонный манёвр в гравитационном поле Венеры. Получив необходимый разгон, «Галилео» пролетел через пояс астероидов. На Землю он передал полученные с близкого расстояния снимки астероидов Гаспры (октябрь 1991 г.) и Иды (август 1993 г.), обнаружив у Иды спутник.

Зонд, направленный с «Галилея»

Аппарат «Галилео» имел вес 2,2 тонны и нёс в себе зонд весом 340 кг. В июле 1995 г. зонд с научной аппаратурой был выпущен в сторону Юпитера. В момент старта зонда его расстояние до Юпитера составляло около 80 млн. км. В декабре 1995 г. зонд передал данные о мощном радиационном поясе Юпитера, который простирается на 50000 км. от планеты. После этого зонд погрузился в атмосферу Юпитера. Это был первый в истории зонд, опущенный в атмосферу этой планеты. Зонд зафиксировал слой облаков, где ветры имели скорость до 640 метров в секунду. Спускаясь в атмосфере на парашюте, зонд в течение 75 минут передавал данные о плотности атмосферы, о её температуре и составе, после чего разрушился под действием высокого давления.

Аппарат «Галилео» первым в истории вышел на орбиту вокруг Юпитера 8 декабря 1995 г. и начал выполнение обширной программы исследования планеты и её спутников. Он вращался вокруг планеты на протяжении более семи лет, сделав 35 проходов по орбите, вместо запланированных 11 на два года исследований. После завершения исследовательской миссии 21 сентября 2003 года аппарат был послан в атмосферу Юпитера со скоростью около 50 км/с, где и был разрушен её высоким давлением с целью избежать возможности занесения микроорганизмов с Земли на спутники Юпитера. За время исследований были осуществлены облёты и фотографирования всех галилеевых спутников, а также спутника Амальтея. Аппарат «Галилео» также смог наблюдать с близкого расстояния падение на Юпитер кометы Шумейкера-Ле́ви во время своего приближения к Юпитеру в 1994 году.

• «Юнона» («Juno»).

В ближайшее время НАСА планирует дальнейшее углубленное изучение Юпитера с помощью новой межпланетной станции «Юнона», испытания которой близки к завершению. Уже в августе 2011 года космический аппарат должен начать своё длительное путешествие к Юпитеру.

Межпланетную станцию планируется расположить на вытянутой полярной орбите с максимальным приближением к планете на расстояние менее 5000 км. для того, чтобы детально изучить структуру атмосферы планеты, гравитационное и магнитное поле и полярную магнитосферу. По результатам предстоящих исследований учёные надеются дать ответы на непростые вопросы о том, как формировался Юпитер, имеет ли реально планета каменистое ядро, какое количество воды присутствует в атмосфере и как распределяется масса внутри планеты. Нам остаётся только пожелать удачи экспедиции и терпеливо ждать результатов. Если всё пройдёт по запланированному расписанию, то «Юнона» достигнет Юпитера и выйдет на орбиту вокруг него в июле 2016 года.