ПОЛЯРНАЯ
«ЮНОНА» У ЮПИТЕРА

Юпитер массивнее всех остальных планет вместе взятых и, вероятно, сформировался первым, поэтому его состав хранит память о веществе молодой Солнечной системы. Но видна нам только верхушка его облаков. Аппарат NASA «Галилео» в 1995 году сбросил зонд в атмосферу и восемь лет летал по орбите — в основном у экватора, среди спутников.

«Юнона» — аппарат массой 3625 кг по программе NASA «Новые рубежи» — стартовала 5 августа 2011 года с другой задачей: составить карты гравитационного и магнитного полей Юпитера настолько подробно, чтобы заглянуть внутрь, измерить, сколько в нём воды, выяснить, есть ли у него ядро, и изучить полярные сияния над полюсами [1]. Для этого нужно было пролетать ближе к Юпитеру, чем любой прежний орбитальный аппарат, и над его полюсами [2].

Юпитер в пять раз дальше от Солнца, чем Земля, и получает лишь около 4 % солнечного света [2]. Все прежние миссии к Юпитеру работали на ядерной энергии. «Юнона» же несёт три солнечные батареи длиной около 9 м каждая, которые дают у Юпитера около 450 ватт [1][2]. 13 января 2016 года, в 793 млн км от Солнца, она стала самым далёким аппаратом на солнечной энергии, отобрав рекорд у «Розетты» [1].

Другой враг — радиация. Магнитное поле Юпитера удерживает электроны и ионы в поясах, намного более мощных, чем земные. Компьютеры «Юноны» находятся в титановом сейфе размером примерно с багажник автомобиля и массой 180 кг [2], а её орбита ныряет над северным полюсом между поясами и планетой и уходит прочь над южным [2]. Аппарат вращается со скоростью два оборота в минуту, так что его неподвижно закреплённые приборы на каждом обороте проводят взглядом по Юпитеру [2].

После гравитационного манёвра у Земли в октябре 2013 года и почти пяти лет полёта «Юнона» 4 июля 2016 года (по времени США; 03:18–03:53 UT 5 июля по времени приёма на Земле) включила главный двигатель на 35 минут 1 секунду и была захвачена на орбиту 8,1 млн × 4200 км с периодом 53,5 суток [1][3]. План был — после двух витков снова включить двигатель и перейти на 14-суточную научную орбиту.

В октябре 2016 года два обратных клапана гелия в системе наддува двигателя сработали не так, как ожидалось. Чтобы не рисковать включением, которое могло оставить «Юнону» на худшей орбите, в феврале 2017 года NASA решило навсегда остаться на 53-суточной орбите: научную программу можно было выполнить, только медленнее [1]. Каждый близкий пролёт — перийовий — бывает раз за виток, на скорости почти 58 км/с [1]. Сократите период ниже и посмотрите, чего стоил бы отменённый манёвр.

На каждом перийовии несущую частоту радиосигнала «Юноны» отслеживают с Земли. Когда тяготение Юпитера тянет аппарат, его скорость вдоль луча зрения меняется, и принимаемая частота смещается. Карта этих смещений даёт гравитационное поле; уже первые пролёты «Юноны» были в десять раз точнее всех прежних оценок [3]. У планеты, вращающейся как твёрдое тело, поле симметрично между севером и югом. У Юпитера — нет [4].

Асимметрию создаёт движущийся газ. Струйные течения, видимые в облаках, уходят вглубь примерно на 3000 км — вероятно, туда, где газ начинает проводить ток и в дело вступают магнитные силы, а движущаяся атмосфера содержит около 1 % массы Юпитера [5]. Ещё глубже гравитационные данные указывают на размытое ядро: тяжёлые элементы — возможно, 7–25 масс Земли — рассеяны по значительной части планеты, а не собраны в компактный каменный шар [6]. Ниже — какой сдвиг частоты даёт крошечное изменение скорости.

Полюса Юпитера с Земли не видны, и ни одна прежняя миссия над ними не пролетала. «Юнона» не нашла там аккуратных полос — только хаотичную картину [3], а в ней геометрический сюрприз. Над северным полюсом восемь циклонов кружат вокруг центрального; над южным пять окружают ещё один. Узоры сохранялись от витка к витку, и ничего подобного не известно ни на одной другой планете [7].

Микроволновый радиометр «Юноны» заглянул под облака, до давлений свыше 100 бар, и нашёл погоду и там: узкий богатый аммиаком восходящий поток у экватора [3]. Магнитометр показал поле, не похожее ни на одно другое планетное: большая часть потока выходит узкой полосой в северном полушарии и возвращается через мощное обособленное пятно у экватора, тогда как в южном полушарии поле гораздо проще [8]. Динамо Юпитера, похоже, работает в слоистых недрах, а не в однородной оболочке.

По первоначальному плану в 2017 году «Юнону» направили бы в Юпитер, чтобы она никогда не упала на спутник, где может быть жизнь. Вместо этого миссию продлили, и её медленно поворачивающаяся орбита начала пересекать пути спутников [2]. 7 июня 2021 года «Юнона» прошла в 1049 км от Ганимеда; 29 сентября 2022 года — примерно в 360 км от Европы, где её радиометр нашёл, что ледяная оболочка в наблюдавшемся районе имеет толщину около 29 км [2][9]. 30 декабря 2023 года и 3 февраля 2024 года она подошла примерно на 1500 км к вулканическому Ио [2].

Каждый пролёт использовал тяготение спутника, чтобы сократить орбиту: с 53 суток до 43 после Ганимеда, до 38 после Европы и до 33 после Ио [2]. В начале 2026 года «Юнона» всё ещё работала: 81-й близкий пролёт Юпитера был намечен на 25 февраля [9]. Последнее официальное продление действовало до сентября 2025 года; по состоянию на октябрь 2026 года NASA по-прежнему числит «Юнону» действующей миссией, но новой даты окончания не объявляло [2]. Когда работа закончится, её орбита постепенно снизится, и она сгорит в атмосфере Юпитера [2]. Эстафету примут Europa Clipper и Juice ЕКА, которые прибудут в 2030 и 2031 годах [9].