Exploració de Júpiter

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Júpiter.
Juno (sonda) Galileu (sonda) Europa Jupiter System Mission New Horizons Cassini–Huygens Ulysses (sonda) Voyager 2 Voyager 1 Pioneer 11 Pioneer 10

L'exploració de Júpiter es va iniciar el 1973 amb una primera missió espacial, que ha estat succeïda per altres set (fins al 2011), incloent no solament al planeta sinó també als seus satèl·lits. Totes aquestes missions han sobrevolat la superfície del planeta i han estat realitzades utilitzant naus espacials no tripulades de la NASA, la majoria de les quals, ajudades per l'assistència gravitatòria, han pres observacions detallades sense sondes espacials ni entrar en òrbita. Aquestes missions inclouen dues del programa Pioneer (10, 11), dos del programa Voyager (1, 2), Ulysses, Cassini-Huygens i New Horizons. Galileu ha estat l'única que l'ha orbitat i l'única que ha ingressat en la seva atmosfera, convertint a Júpiter en el planeta exterior més visitat.

Hi ha planificades futures sondes de la NASA que s'hi poden incloure Juno, llançat el 2011, que entrarà en una òrbita polar al voltant de Júpiter per determinar si té un nucli rocós, i l'Europa Jupiter System Mission, que es llançarà al voltant del 2020, que participaran en un extens estudi del sistema de la lluna del planeta, en particular Europa i Ganimedes, i resoldre el debat científic de llarga durada sobre si un oceà d'aigua líquida sota la superfície gelada d'Europa. Alguns administradors de la NASA han especulat sobre la possibilitat de l'exploració tripulada de Júpiter, però aquest tipus de missions no es consideren factibles amb la tecnologia actual.[1]

Requisits tècnics[modifica | modifica el codi]

Il·lustració d'un tall transversal de Júpiter, on només és sòlida la porció marró.

En general, els vols a altres planetes del nostre sistema solar estan acompanyats d'altes despeses d'energia. Perquè una nau espacial aconsegueixi arribar a l'òrbita de Júpiter des de l'òrbita de la Terra, es requereix aproximadament la mateixa quantitat d'energia que requeriria aixecar-la de la superfície terrestre i col·locar-la en una òrbita terrestre baixa. En astrodinàmica, a aquest canvi de velocitat se li denomina ?v; l'energia requerida per arribar a Júpiter des de l'òrbita terrestre és d'un ?v de 9,2 km/s,[2] comparables als 9,7 km/s de ?v necessaris per aconseguir una òrbita terrestre baixa.[3] No obstant això, l'assistència gravitatòria pot ser utilitzada en algunes ocasions per ajudar a les sondes espacials, requerint menys energia al moment del llançament, encara que augmentaria el temps de la missió.[2]

Un problema encara major radica que aparentment és impossible trepitjar la superfície del planeta; això es deu a la seva composició gaseosa, i al fet que per arribar-hi es requereix una suau transició des de la seva atmosfera i el seu fluid interior. A causa que únicament és sòlid el seu nucli, les sondes espacials es precipitarien fins allí a grans velocitats i acabarien per ser destruïdes per la pressió abans d'arribar al nucli, la qual cosa impossibilita qualsevol intent d'estar sobre la seva superfície.[4] A més, un altre problema és la quantitat de radiació a la qual és exposada una sonda que arriba al planeta, donades les dures càrregues de partícules del medi ambient al voltant de Júpiter. Per exemple, la sonda Galileu l'ha orbitat alguns anys i ha excedit notablement la quantitat de radiació per la qual va ser dissenyada, com a resultat d'això, ha sofert diversos problemes tècnics i errors atribuïts a l'efecte de la radiació.[5]

Missions[modifica | modifica el codi]

Programa Pioneer (1973 i 1974)[modifica | modifica el codi]

Imatge de Júpiter presa per la sonda Pioneer 10.
Article principal: Programa Pioneer

Pioneer 10 va ser la primera sonda espacial a explorar Júpiter, el desembre de 1973, seguida per la Pioneer 11 tretze mesos després. Pioneer 10 va prendre les primeres imatges de Júpiter des de prop (3 de desembre), així com els seus satèl·lits galileans; va observar la seva atmosfera i cinturons de radiació, va detectar el seu camp magnètic i va determinar que Júpiter és líquid principalment. La seva successora, la Pioneer 11, va realitzar el seu màxim acostament al planeta el 4 de desembre de 1974 (a uns 34.000 km dels cims dels seus núvols) i va obtenir imatges de la Gran Taca Vermella, va realitzar les primeres observacions de les seves regions polars i de Calisto, una de les seves llunes.[6]

Vegeu també: Pioneer 10 i Pioneer 11

Programa Voyager (1979)[modifica | modifica el codi]

Article principal: programa Voyager

Voyager 1 va començar a fotografiar Júpiter el gener de 1979, i va realitzar la seva màxima aproximació el 5 de març següent, a 349.000 km del centre del planeta. A causa de la seva major resolució i a la seva menor distància, la major part de les observacions de llunes, anells, camps magnètics, radiació i medi ambient es van realitzar en les 24 hores prèvies i 24 hores posteriors al màxim acostament. Va acabar de fotografiar el planeta a l'abril, sent succeïda per la Voyager 2, que va realitzar el seu màxim acostament el 9 de julioll a 570.000 km dels cims dels seus núvols.[7]

Animació de l'acostament de la Voyager 1 a Júpiter en 1979.

Les missions Voyager van millorar la comprensió dels satèl·lits galileans i van contribuir en el descobriment dels Anells de Júpiter, van prendre les primeres imatges de la seva atmosfera i van revelar que la Gran Taca Vermella és un anticicló que es mou en contra de les agulles del rellotge, a més d'altres característiques, i altres tempestes més petites prop de la principal. Van descobrir també a Adrastea i Metis orbitant prop dels anells, sent les primeres llunes d'aquest planeta a ser descobertes per una nau espacial. Un tercer satèl·lit, Tebe, va ser descobert entre les òrbites de Amaltea i Io.[7]

Juntes, les dues Voyager van registrar una gran activitat volcànica en Io (un total de nou erupcions volcàniques, havent-hi evidència d'altres ocorregudes entre la trobada amb les dues sondes), sent un descobriment inesperat pel que fa a Júpiter i convertint-se en la primera observació de volcans actius en un altre astre. En Europa van descobrir centenars de línies, que un principi van ser considerades com a esquerdes atribuïdes a moviments tectònics, encara que gràcies a les fotografies de la Voyager 2 es va determinar el veritable origen d'aquestes esquerdes: internament, Europa és activa, per la qual cosa té només 30 km d'escorça.[7]

Ulysses (1992)[modifica | modifica el codi]

Article principal: Ulysses (sonda)

El 8 de febrer de 1992, Ulysses es va apropar a Júpiter a 409.000 km (6,3 radis de Júpiter) del seu pol nord per adquirir una gran inclinació orbital, prenent una eclíptica de 80,2°, així, la gravetat de Júpiter va alterar la trajectòria de la sonda de tal manera que comptés amb un afeli d'aproximadament 5 ua (aproximadament la distància del Sol a Júpiter) i un periheli d'una mica més que 1 ua (la distància de la Terra al Sol) i passés pels pols del Sol i Júpiter, fent algunes observacions en tots dos; la sonda es va apropar al planeta una vegada més el febrer de 2004, encara que a una distància molt major, de 240.000.000 km, realitzant altres observacions a la distància. No obstant això, a causa de l'absència de càmeres a bord, no s'ha pres cap imatge.[8][9]

Galileu (1995-2003)[modifica | modifica el codi]

Visió artística de l'arribada de Galileu a Júpiter.

Fins al moment, la missió espacial Galileu ha estat l'única missió espacial que s'ha quedat orbitant al planeta, des del 7 de desembre de 1995, fins a ser destruït set anys després, quan la missió va ser abandonada el 21 de setembre de 2003 havent realitzat 35 òrbites. Durant aquest període es va reunir gran quantitat d'informació sobre el planeta i el seu sistema, encara que no va ser tan gran com es preveia a causa d'una fallada en el desplegament de la seva antena de transmissió. Els principals esdeveniments durant els vuit anys que va abastar la missió van incloure múltiples vols en totes les llunes galileanes incloent Amaltea, sent la primera sonda a fer-ho. En part, va ser testimoni de l'impacte del cometa Shoemaker-Levy 9, ja que es va apropar a Júpiter el 1994 i va enviar una prova atmosfèrica del planeta al desembre de 1995.[10]

Una sonda atmosfèrica va ser desplegada des de la Galileu el julioll de 1995, entrant a l'atmosfera el 7 de desembre d'aquest any. Després de descendir-hi amb gran força g va ser destruïda per la pressió i la temperatura després de travessar 150 km d'atmosfera i recollir dades durant 57,6 minuts, termini durant el qual la sonda va ser sotmesa a 22 vegades la temperatura terrestre, a 153 °C.[11] Es creu que va ser fosa i probablement, evaporada. Galileu va tenir amb la mateixa sort, encara que més ràpidament, després de ser dirigit deliberadament cap al planeta a 5·104 m/s (50 km/s) amb la finalitat d'evitar que fallés i pogués contaminar Europa.[10]

Entre els resultats científics obtinguts per Galileu s'expliquen la primera observació de núvols d'amoníac en l'atmosfera d'un planeta diferent al nostre; l'atmosfera crea núvols de gel d'amoníac a partir de materials procedents de les profunditats.[10] Al mateix temps, es va confirmar l'àmplia activitat volcànica que se sospitava en Ío, cent vegades major a la terrestre, considerant la calor i la seva freqüència com un exemple del que va ser la Terra recentment formada; en aquesta lluna es va observar a més les complexes interaccions plasmàtiques de l'atmosfera, la qual cosa origina corrents elèctrics similars a les del planeta que orbita.[10] També va aportar proves que confirmen l'existència d'un oceà líquid sota el gel de la superfície d'Europa i va realitzar la primera detecció d'un considerable camp magnètic al voltant d'un satèl·lit (Ganimedes), l'evidència de camps magnètics que suggereixen la presència d'un oceà salat sota la superfície visible d'Europa, Ganimedes i Calisto, així com d'una prima capa atmosfèrica en les tres llunes, denominada exosfera.[10]

Galileu va proporcionar a més dades per facilitar la comprensió de la formació dels anells de Júpiter, que es van generar, pel que sembla, per la pols interplanetària de meteoroides i trencament de les petites llunes, així com l'observació de dos anells exteriors i la possibilitat que existeixi un d'addicional en l'òrbita d'Amaltea.[10] Galileu va identificar l'estructura i dinàmica global de la magnetosfera del planeta.[10]

Cassini–Huygens (2000)[modifica | modifica el codi]

Júpiter des del seu pol sud, fotografia presa el desembre del 2000 per Cassini–Huygens.
Article principal: Cassini-Huygens

En el 2000, en el seu viatge cap a Saturn, Cassini-Huygens es va apropar al planeta, aportant algunes de les imatges de major qualitat preses a Júpiter fins llavors, realitzant la seva màxima aproximació el 30 de desembre d'aquest any i efectuant alguns mesuraments científics. Cassini-Huygens va prendre al voltant de 26.000 imatges durant el transcurs dels mesos que va durar el seu vol al costat de Júpiter, fent un dels mapes a color més detallats, en el qual els elements més petits són visibles i es troben aproximadament al voltant de 60 km.[12]

Un de les principals troballes de la missió espacial va ser anunciat el 6 de març de 2003, sobre la circulació atmosfèrica de Júpiter; els cinturons foscos s'alternen amb les zones il·luminades de l'atmosfera. Durant molt temps els científics creien que les zones, amb els seus núvols pàl·lids, eren les regions d'on sorgia l'aire cap a l'atmosfera exterior, de manera similar a com passa amb la Terra. No obstant això, amb l'anàlisi de les imatges de Cassini-Huygens s'evidencia que les cèl·lules de tempesta individuals sorgeixen en els brillants núvols blancs, massa petites com per ser vistes des de la Terra, a excepció de quan es troben immerses en els cinturons foscos.

« The belts must be the areas of net-rising atmospheric motion on Jupiter, [so] the net motion in the zones has to be sinking. Els cinturons poden ser les àrees de la creixent xarxa de moviment atmosfèric a Júpiter, [pel que] la xarxa de moviment de les zones ha d'enfonsar-se. »
Anthony del Genio, del Goddard Institute for Space Studies de la NASA.[13]

Altres observacions atmosfèriques van incloure un fosc remolí amb forma d'oval en l'alta boirina atmosfèrica, amb grandària similar al de la Gran Taca Vermella, a prop al pol nord, i imatges en infraroig van revelar dades de la circulació de les regions polars, amb bandes de vent que les envolten i bandes adjacents que es mouen en direccions oposades, notícia que va generar discussió sobre el comportament dels anells de Júpiter. La dispersió de la llum per partícules en els anells va demostrar que aquestes presenten formes irregulars (no esfèriques) i probablement siguin producte d'ejeccions d'impactes en les llunes del planeta, com Adrastrea i Metis. El 19 de desembre de 2000, la nau va prendre una imatge de baixa resolució de Himalia, que es trobava molt distant al moment de la presa, per la qual cosa no poden apreciar-se detalls de la superfície d'aquesta lluna en la fotografia.[14]

New Horizons (2007)[modifica | modifica el codi]

Imatge infrarroja de Júpiter presa per New Horizons.
Article principal: New Horizons

En el seu viatge cap a Plutó, el New Horizons es va apropar a Júpiter per trobar d'assistència gravitatòria, sent la primera nau espacial llançada a aquest planeta des de la Terra des que s'havia fet el mateix amb Ulysses el 1990. Utilitzant el mecanisme de Reconeixement d'Imatges a Llarg Abast (en anglès Long Range Reconnaissance Imager, abreujat LORRI) va prendre les primeres imatges de Júpiter el 4 de setembre de 2006.[15] La nau va iniciar un estudi més detallat del sistema de Júpiter al desembre d'aquell any i el 28 de febrer de 2007 va realitzar la seva màxima aproximació.[16]

Estant a Júpiter va realitzar mesuraments detallats de les llunes interiors, en particular, Amaltea; va mesurar els volcans d'Ío i va estudiar els satèl·lits galileans, a més d'altres llunes com Himalia i Elara.[17] Va estudiar també la Petita Taca Vermella, la magnetósfera i el prim sistema d'anells.[18]

Col·lisió del cometa Shoemaker-Levy 9[modifica | modifica el codi]

Article principal: Cometa Shoemaker-Levy 9

El julioll de 1992 l'òrbita del cometa Shoemaker-Levy 9 va passar al costat del Límit de Roche de Júpiter, i les forces de marea del planeta el van destrossar, tirant d'aquest. El cometa va ser observat posteriorment com una sèrie de fragments de fins a 2 km de diàmetre; fragments que van col·lidir amb l'hemisferi sud de Júpiter entre els dies 16 i 22 de julioll de 1994, amb una velocitat aproximada de 6·104 m/s (60 km/s), sent la primera col·lisió directa observada en objectes del sistema solar.[19] Si ben els impactes no van ser vists des de naus espacials sinó des de telescopis instal·lats a la Terra i orbitacionals (el Hubble, per exemple), el seu estudi va aportar detalls sobre la composició atmosfèrica del planeta, així com el seu paper en la reducció de brossa espacial del sistema solar interior.[20] En estar tan a prop a aquests planetes (Mercuri, Venus, Terra i Mart) i gràcies la seva massa i grandària, Júpiter rep impactes d'estels més freqüentment que els altres del sistema solar.[21]

Els observadors tenien l'esperança que els impactes deixessin veure una mica més enllà dels cims dels núvols en ser travessades, ja que els fragments del cometa perforarien l'atmosfera; les observacions espectroscòpiques van revelar la presència de sofre diatòmic (S2) y sulfur de carboni (CS2), la primera detecció a Júpiter i tan sols la segona detecció de S2 en qualsevol objecte astronòmic, així com d'amoníac (NH3) i àcid sulfhídric (H2S).[22] Les prominents cicatrius de les col·lisions van romandre per diversos mesos i van ser més visibles que la Gran Taca Vermella.[23]

Proves futures[modifica | modifica el codi]

La NASA duu a terme una missió a Júpiter per estudiar detalladament la seva òrbita polar, amb el nom de Juno, es preveu que la sonda arribi al planeta el 2016.[24] Una vegada Juno estigui orbitant tots dos pols, estudiarà la composició del planeta, els seus camps gravitatoris i magnètic, així com la seva magnetosfera; a més es pretén trobar pistes sobre com es va formar el planeta, incloent comprovar si posseeix un nucli sòlid, mesurar la quantitat d'aigua present en el profund de la seva atmosfera, la distribució de la massa existent i l'estudi dels seus vents, que poden arribar als 6·105 m/s (600 km/h).[25]

A més, a causa de la possibilitat que existeixi un oceà líquid a Europa, una de les llunes, hi ha hagut interès a estudiar-la detalladament, dedicant-se-li una missió espacial, la JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter), que s'espera sigui llançada en algun moment posterior al 2017, no obstant això, en haver estat considerada molt ambiciosa, es va cancel·lar el finançament.[26]

En octubre de 2007 l'Agència Espacial Europea va presentar la candidatura del Cosmic Vision 2015-2025, un possible programa científic al futur que inclou la missió espacial Laplace i pretén estudiar tot el sistema del planeta (incloent les seves llunes i anells), i la recol·lecció de dades per respondre si Europa és habitable, així com dubtes sobre la formació dels satèl·lits i el funcionament del sistema global. La missió podria dur-se a terme a través de tres plataformes en òrbita per realitzar observacions coordinades a Europa, els altres satèl·lits, l'atmosfera i l'interior.[27] De ser aprovada, la missió es realitzaria en acció conjunta amb l'Agència Japonesa d'Exploració Aeroespacial i la NASA.[28]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Tim Brice. «Outer Planet Flagship Mission: Jupiter Ganymede Orbiter (JGO) Concept». Opfm.jpl.nasa.gov. [Consulta: 24/05/2009].
  2. 2,0 2,1 «Navigation» (en anglès). NASA. [Consulta: 2 de desembre de 2008].
  3. Hirata, Christ. «Delta-V in the Solar System» (en anglès). California Institute of Technology. Arxivat de l'original el 1 de juliol de 2007. [Consulta: 2 de desembre de 2008].
  4. Plantilla:Ref-publicació n
  5. Lasher, Lawrence. «History» (en anglès). NASA. [Consulta: 5 de desembre de 2008].
  6. 7,0 7,1 7,2 «Jupiter» (en anglès). NASA. [Consulta: 5 de desembre de 2008].
  7. Chan, C.K.; Paredes, E.S. y Ryne, M.S. Ryne. «Ulysses Attitude and Orbit Operations: 13+ Years of International Cooperation» (en anglès) p. 11. American Institute of Aeronautics and Astronautics. [Consulta: 5 de desembre de 2008].
  8. «Ulysses Second Encounter with Jupiter» (en anglès). NASA. [Consulta: 5 de desembre de 2008].
  9. 10,0 10,1 10,2 10,3 10,4 10,5 10,6 McConnell, Shannon. «Galileo: Journey to Jupiter» (en anglès). NASA Jet Propulsion Laboratory, 14 d'abril de 2003. [Consulta: 26 de desembre de 2008].
  10. «Galileo Mission to Jupiter» (PDF) (en anglès) p. 9. NASA. [Consulta: 26 de desembre de 2008].
  11. Plantilla:Ref-publicació n
  12. «Cassini-Huygens: News-Press Releases-2003» (en anglès). NASA. Arxivat de l'original el 21 de novembre de 2007. [Consulta: 23 de desembre de 2008].
  13. Plantilla:Ref-publicació n
  14. Alexander, Amir. «New Horizons Snaps First Picture of Jupiter» (en anglès). The Planetary Society, 27 de setembre de 2006. Arxivat de l'original el 2007-02-21. [Consulta: 23 de desembre de 2008].
  15. «New Horizons Web Site» (en anglès). Johns Hopkins University. [Consulta: 23 de desembre de 2008].
  16. «New Horizons targets Jupiter kick» (en anglès). BBC News Online, 19 de gener de 2007. [Consulta: 23 de desembre de 2008].
  17. «Fantastic Flyby» (en anglès). Dr. Tony Phillips, 1 de maig de 2007.
  18. Dr. David R. Williams. «Comet Shoemaker-Levy 9 Collision with Jupiter» (en anglès). NASA, febrer de 2005. [Consulta: 25 de desembre de 2008].
  19. Baalke, Ron. «Comet Shoemaker-Levy Collision with Jupiter» (en anglès). NASA. [Consulta: 25 de desembre de 2008].
  20. Plantilla:Ref-publicació n
  21. Plantilla:Ref-publicació n
  22. Plantilla:Ref-publicació n
  23. Marcia Dunn. «NASA probe blasts off for Jupiter after launch-pad snags» (en anglès). , 5 d'agost de 2011 [Consulta: 17 d'octubre de 2011].
  24. «Juno - NASA's Second New Frontiers Mission to Jupiter» (en anglès). NASA. [Consulta: 24 de desembre de 2008].
  25. Plantilla:Ref-publicació n
  26. «LAPLACE — A mission to Europa and the Jupiter System for ESA’s Cosmic Vision Programme» (PDF) (en anglès) p. 34. Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements. [Consulta: 26 de setembre de 2008].
  27. «Cosmic Vision 2015-2025: and the candidate missions are...» (en anglès). European Space Agency, 19 d'octubre de 2007. [Consulta: 26 de desembre de 2008].

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]