30 mei 2020

NASA’s Juno vermijdt Jupiter eclips door slimme manoeuvre en ontdekt nieuwe cycloon

Er is met behulp van NASA’s Juno sonde een nieuwe cycloon op Jupiter ontdekt. De ontdekking van de kolossale Joviaanse storm vond plaats op 3 november 2019, en kwam uit de meest recente data analyse van Juno. Het betrof data van de 22e flyby van het op zonne-energie aangedreven ruimtevaartuig dat wetenschappelijke gegevens verzamelt van de gasreus. Juno draait op zo een 3500 km boven het wolkendek van Jupiter en wordt ook wel Jupiter’s Near Polar Orbiter genoemd. De flyby markeerde ook een overwinning voor het Juno missieteam, wiens innovatieve maatregelen het vaartuig recent vrij hielden van wat een op een missie eindigende eclips had kunnen zijn. Scott Bolton, hoofdonderzoeker van Juno van het Southwest Research Institute in San Antonio. “We realiseerden ons dat de baan van Juno de sonde in de schaduw van Jupiter zou brengen, wat ernstige gevolgen zou kunnen hebben omdat we op zonne-energie werken.” Geen zonlicht betekent geen stroom, en dat betekent het einde van de missie. Het team probeerde energie te besparen en de sonde verwarmd te houden en in de tussentijd brainstormden ingenieurs om het probleem op te lossen. Men kwam op het idee om over Jupiter’s schaduw ‘heen te springen’. Het bleek een succesvolle navigatie manoeuvre.

De omtrek van de VS over de centrale cycloon en Texas over de nieuwe cycloon. De hexagonale configuratie is groot genoeg om de aarde te bedekken. credits; NASA / Southsest Research Institute

Cyclonen
Toen Juno in juli 2016 voor het eerst bij Jupiter aankwam, ontdekten de infrarood- en zichtbaar licht camera’s gigantische cyclonen die de polen van de planeet om cirkelden – negen in het noorden en zes in het zuiden. Waren zij, net als hun aardse tegenhangers, een voorbijgaand fenomeen, welke enkele weken in beslagen namen om aan te zwellen om vervolgens weer weg te ebben, of kunnen ze, elke van hen is bijna even breed als de continentale VS, langdurig aanhouden? Met elke flyby versterkten de gegevens het idee dat vijf van hen in een vijfhoekig patroon rond een centrale storm op de zuidpool wervelden en dat het systeem stabiel leek. Geen van de zes stormen vertoonde tekenen om andere cyclonen toe te laten. “Het leek bijna alsof de poolcyclonen deel uitmaakten van een club die nieuwe leden niet toeliet,” aldus Bolton. Echter, tijdens Juno’s 22e flyby, kwam er wel een nieuwe, kleinere cycloon bij.

“Data van Juno’s Jovian Infrared Auroral Mapper [JIRAM] -instrument geven aan dat we van een vijfhoek van cyclonen  naar een zeshoekige opstelling zijn gegaan,” zei Alessandro Mura, mede-onderzoeker van Juno aan het National Institute for Astrophysics in Rome. “Deze nieuwe cycloon is kleiner van formaat dan zijn zes reeds aanwezige cyclonale buren: de cycloon heeft ongeveer de grootte van Texas. Misschien zullen JIRAM-gegevens van toekomstige flybys laten zien dat de cycloon even groot wordt als de anderen.”

JIRAM tast de weerlaag af tot 50-70 km onder de wolkentoppen van Jupiter en vangt infraroodlicht dat diep uit Jupiter komt. De gegevens wijzen op windsnelheden van de nieuwe cycloon van gemiddeld 362 km/u – vergelijkbaar met de snelheid die werd gevonden in de zes andere cyclonen. JunoCam  kreeg ook beelden van zichtbaar licht van de nieuwe cycloon. De twee datasets werpen licht op atmosferische processen van niet alleen Jupiter maar ook andere gasreuzen als Saturnus, Uranus en Neptunus. En observaties en computersimulaties alsmede toekomstige Juno-flybys zullen helpen nog meer inzicht te krijgen in de evolutie van cyclonen.

Shadow Jumping
Natuurlijk zou de nieuwe cycloon nooit zijn ontdekt als Juno tijdens de eclips was doodgevroren toen Jupiter tussen het ruimtevaartuig en de stralen van de zon kwam. Juno navigeert sinds 2011 in de verre ruimte. Het ging een eerste 53-daagse baan rond Jupiter in op 4 juli 2016. Oorspronkelijk was de missie van plan om de omvang van zijn baan een paar maanden later te verkleinen. Maar het projectteam raadde NASA aan hiervan af te zien met het oog op de verbranding van de hoofdmotor en dus het in gevaar brengen van de brandstofvoorziening. De 53-daagse baan van Juno biedt mogelijkheid om alle oorspronkelijke experimenten uit te voeren zoals gepland; het duurt alleen iets langer. Maar Juno’s langere leven bij Jupiter betekende wel dat er een moment kwam dat Jupiter’s schaduw moest worden vermeden.

“Sinds de dag dat we in een baan rond Jupiter kwamen, hebben we ervoor gezorgd dat de sonde 24/7 in zonlicht bleef baden”, zegt Steve Levin, Juno-projectwetenschapper bij het NASA’s JPL. “Onze navigatoren en ingenieurs vertelden ons dat er een dag van afrekening op komst was, en we zo een 12 uur in de schaduw van Jupiter zouden komen. We wisten dat ons ruimtevaartuig gedurende zo’n lange periode zonder stroom hetzelfde lot zou ondergaan als de Opportunity rover. Zonder de zonnestralen die stroom leverden zouden Juno’s batterijcellen leeg raken.

Het navigatieteam stelde een plan op om het ruimteschip net zo te manoeuvreren dat het traject de eclips zou missen. “In de diepe ruimte bevind je je of wel of niet in het zonlicht; er is geen ‘in-between’. zei Levin. De navigatoren berekenden dat als Juno enkele weken voorafgaand aan 3 november een voortstuwmanoeuvre zou uitvoeren, terwijl de sonde zich zo ver mogelijk in de baan van Jupiter bevond, ze zijn baan voldoende konden aanpassen om de eclips te ontwijken. De manoeuvre zou het reactiecontrolesysteem van Juno gebruiken dat niet ingesteld was voor een manoeuvre van deze omvang en duur.

Op 30 september liet men voor een half uur het reaction control systeem branden. De voortstuwende manoeuvre – vijf keer langer dan enig eerder gebruik van dat systeem – veranderde Juno’s omloopsnelheid met 203 km/u en verbruikte ongeveer 73 kg brandstof. Vierendertig dagen later bleven de zonnepanelen van het ruimtevaartuig zonlicht continu omzetten in elektronen, terwijl Juno zich voorbereidde om nogmaals over het wolkendek van Jupiter te scheren. “Dankzij onze navigators en ingenieurs hebben we nog steeds een missie”, aldus Bolton. Juno maakt deel uit van NASA’s New Frontiers Program. De sonde werd gebouwd door Lockheed Martin en de JIRAM is afkomstig van het Italiaanse Ruimtevaartagentschap ASI. Bronnen: China Space Daily / NASA / Southwest Research Institute San Antonio

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.