Интензивно зрачење око Јупитера обликовало је сваки аспект мисије Јуно, нарочито Јунонову орбиту. Подаци показују да постоји јаз између радијационих појасева који окружују Јупитер и Јупитерових облака. Јуно ће морати да „уплете иглу“ и прође кроз овај јаз како би се смањила изложеност радијацији и испунила своје научне циљеве. Додајући сложеност мисије Јуно, чињеница је да се дизајн свемирског брода, научни циљеви и орбитални захтеви међусобно обликују.
Нисам био сигуран са којим питањем бих започео овај разговор: Како су услови око Јупитера, нарочито његова екстремна зрачења, обликовали Јунонову орбиту? Или, како је орбита потребна Јуноу да би преживео Јупитерове екстремне радијационе форме Јунонових научних циљева? Или, на крају, како су научни циљеви обликовали Јуноову орбиту?
Сцотт Болтон, главни истражитељ НАСА-е за мисију Јуно на Јупитер. Кредитна слика: НАСА
Као што видите, мисија Јуно делује као гордијски чвор. Сва три питања, сигурна сам, морала су да буду постављена и одговорена више пута, док су одговори обликовали остала питања. Да помогнем да се расплете овај чвор, разговарао сам са Скотом Болтоном, НАСА-иним главним истражитељем за мисију Јуно. Као особа одговорна за целу Јуно мисију, Сцотт има потпуно разумевање Јунових научних циљева, Јунонова дизајна и орбиталне путање коју ће Јуно пратити око Јупитера.
НА ПРИМЕР: Здраво Сцотт. Хвала што сте данас одвојили времена за разговор. Јупитерово зрачење је велики ризик са којим се Јуно мора суочити, а Јуноов титанијумски свод дизајниран је да штити Јунову електронику. Али Јунонова орбита је делимично обликована зрачењем око Јупитера. Како је зрачење око Јупитера обликовало Јунонову орбиту?
"... знали смо да је регион око Јупитера заиста лош, опасан и оштар радијацијом ..."
СБ: Па, ограничило је наш избор, рецимо. Јуно-ова орбита изабрана је комбинацијом могућности за научна мерења, којима је била потребна одређена врста геометрије или локације свемирског брода да би се извела, и чињеница да смо морали да избегавамо најбоље што смо могли најопасније подручје, у основи, у Сунчев систем. То је захтевало да будемо веома блиски Јупитеру и поларни у оријентацији. Прелазимо преко ступова Јупитера. И знали смо да је регион око Јупитера заиста лош, опасан и оштар радијацијом, али такође никада нисмо тамо ушли са свемирским бродом. Дакле, нисмо баш сигурни колико је оштар или тачно како се обликује. Само имамо неке идеје.
Али аналогијом са Земљом и моделирањем успели смо да пронађемо начин за остваривање научних циљева које смо желели и даље да се држимо изван најгорих региона. Јуно улази преко стубова и спуштаће се врло близу Јупитера на начин за који верујемо да ће бити између радијационих појасева и саме Јупитерове атмосфере.
На Земљи постоји сићушан прозор између наших властитих појасева - који нису ни приближно опасни као Јупитеров али обликовани су на сличан начин - и Земљине атмосфере. Тамо је јаз, а ми имамо доказе да је и код Јупитера дошло до празнине, и ту иглу смо уметали.
НА ПРИМЕР: Одакле су докази за ту празнину, осим што смо само гледали Земљине појасеве Ван Аллена? Да ли је било опажања било које од НАСА-ових опсерваторија, које су показале да ће бити сличног јаза око Јупитера?
СБ: Користили смо радио-телескопе попут ВЛС (Вери Ларге Арраи) и друге радио-телескопе широм света који могу да гледају Јупитер, а на одређеним фреквенцијама виде оно што се назива синхротроно зрачење. Синхротроно зрачење су електрони врло високе енергије који се крећу брзином светлости и одашиљу радио емисију. Издвајају га у врло специфичној геометрији заснованој на релативистичкој физици. То можемо видети и то нам говори нешто о томе како се зрачење обликује и како се шири популација високоенергетских електрона. То се користи у моделима, а ми можемо да укажемо на то да би требало да постоји некакав јаз, делом јер када погледамо то зрачење, изгледа да ће проћи кад се приближи Јупитеру. Али имамо ограничену резолуцију, тако да иако постоје индикације да постоји јаз између Јупитера и његових појасева, нема позитивног доказа.
НА ПРИМЕР: Дакле, сама Јуно ће бити позитиван доказ да постоји јаз између Јупитера и његових радијационих појасева?
СБ: Да. А онда имамо још једно мерење које нам помаже да то разумемо. Свемирска летелица Галилео која је средином 90-их крожила Јупитером садржавала је сонду која је ушла у атмосферу Јупитера и открила од чега је направљена. Та је сонда обавила нека мерења неким врло грубим инструментима, готово попут Гегерових бројила, а подаци тих мерења су указивали на врхунац зрачења, а затим на јаз близу Јупитера. То нам је пружило додатне доказе да постоји јаз. Иако је у питању врло ограничен скуп података, у складу је са моделима из радио-телескопа.
НА ПРИМЕР: Вероватно сте имали на уму одређене научне циљеве за мисију Јуно, па како је ово разумевање Јупитерових зрачења и орбите потребне да их избегнете обликовали научне циљеве мисије Јуно? Да ли је натерао било какве циљеве да се уопште одустану?
"Заправо, научни циљеви су у основи покретали орбиту."
СБ: Не никако. У ствари, управо су циљеви науке покретали орбиту. То је оно због чега смо желели да се зближимо. Питање је било колико близу можемо да постигнемо да је то сигурно и колико пута можемо орбитирати? Дакле, рекао бих да оно што радијација ради није да је променило нашу орбиту толико колико ограничава број пута колико можемо да орбитујемо. Дакле, имали смо ограничен животни век, и због тог ограниченог животног времена, ушли смо у орбиту која нам је омогућила да пресликамо планету што је брже могуће. Желимо да летимо крај њега врло уско, на различитим дужинама које су равномерно распоређене.
Научни циљеви и ограничења радијационих појасева рекли су нам да ће Јуно трајати само толико дуго, тако да морате да направите карту у ограниченом временском року. Дакле, постоји мало компромиса. Можда је постојао начин да се Јуно дуже заштити са више титанијума, више оклопа, да траје мало дуже, али на крају постане толико лоше да нисам сигуран да ли бисмо га више заштитили да ће и дуже трајати.
"Да сам успео да убацим довољно горива у брод, могао бих да променим орбиту усред мисије ..."
НА ПРИМЕР: Претпостављам да се смањује повратак?
СБ: Јел тако. Дакле, ограничења инжењеринга и практичност онога што можемо лансирати на ракету су заиста оно што нас је ограничило. Да сам био у стању да убацим довољно горива на брод, могао бих да променим орбиту усред мисије како бих дозволио да траје дуже. То би ипак захтевало огромну количину горива. Оно што се догађа је да, када сте близу Јупитера, није савршено симетрично, па почиње да мења облик Јуноове орбите.
НА ПРИМЕР: Дакле, за одржавање орбите је потребно да извршите корекције?
СБ: Да, али не можемо. Немамо довољно горива да бисмо нешто такво урадили, тако да морате живјети са оним што Јупитер ради у орбити. Тако почиње да окреће орбиту около, и сваки пут када дођемо Јупитером он почиње да мало више окреће орбиту. Ми то мало научно користимо, али стварност је само да нешто морамо живети. За прву половину мисије, ако су модови тачни, нећемо морати да се бавимо максималном количином зрачења, али према другој половини мисије она почиње да се погоршава. Не можемо избећи зрачне појасеве онолико колико смо могли на почетку. То је у основи оно што ограничава животни век мисије Јуно.
НА ПРИМЕР: Дакле, Јупитер стално утиче на Јунону орбиту, а ви имате ограничен капацитет да се носите с тим?
СБ: Тако је. То је зато што Јупитер није савршена сфера.
НА ПРИМЕР: А један од циљева је пресликати Јупитерову гравитацију?
СБ: Да, како бисте сазнали колико је тачно несавршен у сфери (смех.) И онда из тога научити каква је унутрашња структура, а самим тим и како се формирала.
НА ПРИМЕР: Ово је добар тренутак да се запитате у каквом је облику Јуноова орбита? Колико ће се Јупитер приближити и колико ће га удаљети током своје орбите?
"... налазимо се у близини спољних месеци, у близини Цаллиста или тако нешто."
СБ: То је елипса, као и већина орбита, а најближа тачка приступа је око 5.000 км изнад врхова облака или тако даље, а то се назива перијове. С друге стране, налазимо се близу спољних месеци, у близини Цаллиста или тако нешто.
НА ПРИМЕР: На врло удаљеној удаљености.
СБ: Да, доста је удаљено Биће потребно Јуно 14 дана или више да испуни орбиту. А онда је друга оријентација тачно преко стубова. Десно преко северног и јужног пола. Али не улазимо одмах у ту орбиту. Прво морамо испалити наше ракете и ући ћемо у знатно већу орбиту која траје око 53 дана, а удаљеност којом се удаљимо од Јупитера толико је већа. Током првих неколико месеци имамо довољно горива да изменимо орбиту да бисмо добили оно што на крају желимо, а за то је потребно неколико месеци.
НА ПРИМЕР:Дакле, Јуно је такође соларно напајан, осим горива да би променио своју орбиту. Морате остати изложени сунцу, тако да је то морало бити додатак приликом дизајнирања ваше орбите?
"... уопште, избегавамо Јупитерове сенке или окултације."
СБ: Да, то је било додатно ограничење у смислу да желим избећи да пропадне у сенку Јупитера. Желим да соларни панели увек виде сунце. Без тога можемо да прођемо кроз кратко време, али генерално избегавамо Јупитерове сенке или окултације.
НА ПРИМЕР: Да ли је то један од разлога што вас је орбита одвела толико далеко од Јупитера? Да не би заглибили у Јупитерову сенку?
СБ: Да то је тачно. Иако бисте то могли избећи чак и ако сте били тако близу, ако бисте се кретали по страни. Не морам да идем иза Јупитера, чак и ако је орбита била мала. Али све то морате израчунати и сигурни.
НА ПРИМЕР: Хоће ли сви Јунонови инструменти бити активни у свим својим орбитама? Или су неке орбите посвећене одређеним сензорима и инструментима?
СБ: Уопштено, сви инструменти су активни. Али имамо орбите које су усредсређене на одређене ствари на основу потреба за указивањем. На пример, мерење гравитације. Када желимо да измеримо гравитационо поље, морамо се побринути да антена буде усмерена на Земљу што је више могуће. Тако мерите гравитационо поље, гледате ли сигнал који Јуно шаље назад на Земљу, а ви мерите Допплерово померање радио сигнала и то вам говори како се гравитационо поље гурнуло и повукло на Јуно.
Када не меримо гравитационо поље, имамо друге инструменте који би радије били усмерени директно на Јупитер. Они још увек могу узети податке док ми меримо гравитационо поље, али боље је ако усмере директно на Јупитер. Толерирамо да зато што су соларни низи још увек уперени у сунце, а ми и даље можемо остати у комуникацији са свемирским бродом, једноставно не можемо да добијемо мерење полног гравитационог поља.
"... на самом крају мисије не очекује се да соларне ћелије буду у функцији као што је то случај на почетку."
Тако да имамо неке орбите посвећене тој геометрији. Наравно, када смо томе посвећени, некада смо могли искључити гравитациони систем да га нисмо користили. Али мислим да су наше процене сада да је наша снага довољна да бисмо могли обе задржати истовремено. Без обзира да ли то радимо или не, то није потребно, али на самом крају мисије се не очекује да соларне ћелије буду изведене онако добро као што то чине на почетку.
НА ПРИМЕР: То је због зрачења? Из истог разлога што је електроника осетљива, соларне ћелије ће се временом деградирати?
СБ: Тако је. Дакле, имамо их заштићене, али не знамо колико ће то тачно функционисати. Ми то немамо у својим плановима, али можемо га прилагодити идеји да на крају мисије, ако немамо довољно снаге да све покренемо, можемо почети да затварамо неке инструменте који имају урадили већи део науке коју смо желели од њих. Можемо сортирати наизмјенце за које су инструменте укључени, а који не.
НА ПРИМЕР: Дакле, то вам даје одређену флексибилност мисије ако је зрачење јаче него што моделирање сугерира? Имаћете мало флексибилности да одредите предност пред крај?
СБ: Тако је. Управо сада наши модели сугерирају да то нећемо морати радити, али ми смо у могућности да окренемо тај бројчаник ако треба.
НА ПРИМЕР: Питам се за детаљно моделирање које сте направили за Јупитерово зрачење и мисију Јуно и гледам информације доступне на НАСА-иним веб локацијама и другим изворима. Предлаже се да се не очекује да од свих Јуноових инструмената преживе 33 орбите, зар не? Да ли постоји некакав најбољи случај преживљавања инструмената? Прочитао сам да ЈИРАМ (Јупитеров инфрацрвени аурорални маппер) и можда Јуноцам могу трајати само до 8. орбите, а микроталасни радиометар може трајати само до орбите 11. Да ли је то најбољи сценариј? Или још више средина модела пута који пратите те бројеве орбите?
СБ: Надамо се да је то најгори случај. Они су дизајнирани да тако преживе са фактором од 2 зрачења. То је вероватно мало веће од фактора два. Тако да би они могли то да раде без проблема. Било би изненађење ако не би издржали тако дуго. Наше очекивање је да ће вероватно отићи до краја мисије. Али не рачунам на то и не тражим то. Дошло је од чињенице да неколико тих инструмената нема своју електронику унутар трезора <титаниум>.
НА ПРИМЕР: Да ли је то зато што не требају свих 33 орбита да испуне своју мисију? Да ли су инструменти приоритетно постављени унутар трезора титанијума на основу колико орбите је потребно да би завршили своју мисију?
"У трезору са свом електроником може бити топло место, а неки инструменти су мало бољи када је хладно."
СБ: Тако је. Тако смо направили тај избор. Очигледно им је била потребна одређена заштита од Јупитеровог зрачења, тако да постоје мале кутије око њих, али не попут џиновског свода. Постоје и неки други разлози да нису у трезору. Постоје неке користи од њиховог пресељења. У трезору са свом електроником може бити прилично топло место, а неки инструменти су мало бољи када је хладно. Дакле, постоје различите трговине које се настављају. Али ви сте то добро окарактерисали у смислу да нам нису потребни да бисмо задовољили научне циљеве да би они издржали целу мисију. Али моје очекивање је да има користи ако трају дуже, па се надамо када смо их дизајнирали да ће трајати дуже.
НА ПРИМЕР: Сцотт, који је твој формални наслов у НАСА-и?
СБ: Званично се зове Главни истражитељ. Дакле, ја сам главни истраживач мисије Јуно. То је службени наслов који за НАСА људе прилично значи само нешто.
НА ПРИМЕР: Дакле, бавили сте се дизајном мисије од почетка Јуно-а?
СБ: Ох да. Ја сам некако створио целу ствар или цео процес. Оно што главни истраживач значи просечној особи је да сам одговоран за Јуно. За све и све што је повезано са Јуно, одговоран сам за њен успех. Било да се ради о дизајну, инжењерству, науци, томе да се изгради на време, троши превише новца, распоред, све такве ствари. Други начин да то кажем је да ако нешто пође по злу, ја сам тај који се криви [смех.]
НА ПРИМЕР: Па, мислим да ће много тога ићи исправно (смех.) Дакле, као и ја, морате прилично нестрпљиво очекивати Јунонов долазак на Јупитер. Који је најзанимљивији и најузбудљивији део Јуноове мисије, ако сте морали да изаберете једну ствар? Сигуран сам да је готово немогуће одговорити. И шта би вас могло изненадити? Када погледамо долазак Нев Хоризон-а на Плутон и изненађујуће ствари које смо тамо затекли, или кад је Цассини пронашао гејзире за лед, увијек нас изгледа изненађење. Шта мислите шта вас највише занима код Јуно или шта мислите да би могло бити изненађујуће откриће?
"... узбудљив део Јуно је да идемо негде где нико никада раније није отишао."
СБ: Па, по дефиницији изненађења, не могу да претпоставим. Ништа од тога није се могло очекивати, због чега су била изненађења. Али знате, узбудљив део Јуно је да идемо негде где нико никада раније није отишао. Идемо да извршимо мерења која никада нису извршена. Имамо инструменте који једноставно никада раније нису створени, а камоли да их уведете у ову јединствену орбиталну геометрију на којој можете извршити посебна мерења. Тако да мислим да је узбуђење ишчекивање да научимо нешто сасвим ново што ће нас изненадити.
Шта ћемо заиста научити да ћемо променити наше идеје о томе где смо дошли и како смо дошли? Како је Јупитер у ствари? Постоји толико загонетки о томе, и то је тако важно. И данас, ствари које смо научили о нашем сопственом Сунчевом систему и ствари које смо научили о другим соларним системима док смо били у стању да почнемо да видимо егзопланете, само су нам учиниле Јупитер још важнијим. То заиста држи кључ, а мислим да је узбудљив део тога што ћемо коначно откључати једно од врата тих тајни. Помажемо у путу да будуће мисије науче још више.
Друга ствар која ме сматра узбудљивом је иако сам оно што се зове Главни истражитељ, а ако питате НАСА шта то значи и кажу вам да сам одговоран за све, права истина је да није једна особа. То је огроман тим који је ово учинио. То је помогло да се дизајнира, то је створило начин да се то уради, разумели су ограничења, разумели како то може да функционише, схватили смо технологије које су нам потребне да се то догоди, и што је у основи имало визију да то створимо, и способност да га спроведу и ту визију пренесу у стварност. Узбуђен сам што сам део овог тима људи који то постиже и да је тај тим заправо само део нашег друштва и човечанства, који све покушава да схвати ствари. Ствари попут како се уклапамо у природу и како универзум функционише. Ја сам једноставно узбуђен што сам део нечега што покушава да уради нешто такво.
НА ПРИМЕР: То је сјајно и потпуно се слажем са вашим речима, а мислим да је узбудљиво и за мене и за читаоце Спаце Магазина. То је огромна мисија, и једва чекамо да вратимо неке резултате. И нека слика. Супер је узбудљиво.
СБ: И ја исто. [смех]
НА ПРИМЕР: Хвала што си одвојио вријеме да разговараш са мном данас Сцотт. Надам се да ћемо поново моћи да разговарамо. Знам да су људи оштро заинтересовани за Јуно мисију.
СБ: Нема на чему. Желим ти пријатан дан.
