Głównym celem misji JUICE (a właściwie Jupiter Icy Moon Explorer) są badania warunków panujących na trzech lodowych księżycach Jowisza - Europy, Kallisto i Ganimedesa - a w szczególności znalezienie potencjalnych biosygnatur życia. ESA chce ustalić, czy specyfika tych lodowych księżyców gazowego olbrzyma pozwala na rozwój życia i przetrwanie nawet najprostszych organizmów żywych, np. w globalnych oceanach ciekłej wody, które - jak podejrzewają od lat naukowcy - znajdują się pod lodową powierzchnią tych księżyców.
Niezwykle ambitna misja JUICE, jakiej nie było od lat
To pierwszy od wielu lat tak ambitny projekt Europejskiej Agencji Kosmicznej, który ma szansę zaowocować niezwykle cennym wkładem dla misji poszukiwania życia poza naszą planetą. Start misji Jupiter Icy Moon Explorer początkowo planowany był na 13 kwietnia, ale w ostatniej chwili został odwołany (ze względu na ryzyko wystąpienia burzy). Badacze przenieśli wydarzenie na 14 kwietnia na godz. 14:14 i tym razem warunki pogodowe nie popsuły planów ESA. Rakieta Ariane 5 z sondą pod owiewką wzniosła się ponad ziemską atmosferę, ku uciesze naukowców pracujących w Gujańskim Centrum Kosmicznym. Zadanie nie było łatwe, bo okienko startowe trwało zaledwie sekundę, ale statek bez przeszkód znalazł się w przestrzeni kosmicznej. Niespełna pół godziny po starcie zgodnie z planem oddzielił się od rakiety, a niedługo później uzyskał połączenie z Ziemią.
Statek kosmiczny misji JUICE to stosunkowo nieduża sonda z dwoma rozłożystymi "skrzydłami" pokrytymi dziesięcioma panelami słonecznymi (o łącznej powierzchni 85 metrów kwadratowych). Na jej pokładzie ESA umieściła 10 instrumentów badawczych zaprojektowanych i zbudowanych przez naukowców z agencji kosmicznych oraz prywatnych przedsiębiorstw z 16 krajów europejskich, USA, Japonii i Izraela.
Polscy naukowcy odegrali kluczową rolę w budowie sondy JUICE
Istotny udział w całym przedsięwzięciu mają Polacy. Jak pisze Polska Agencja Kosmiczna, to Centrum Badań Kosmicznych PAN przewodziło pracom nad jednym z instrumentów badawczych sondy - RPWI. Ten zestaw to jeden z dziesięciu instrumentów badawczych statku ESA, służący do badania fal radiowych i plazmy. Jak tłumaczy POLSA, RPWI składa się z zestawu dziesięciu czujników, trzech odbiorników oraz czterech sond Langmuira (LP-PWI) i ma za zadanie badać emisję radiową Jowisza i środowisko występujące w pobliżu tego gazowego olbrzyma i jego galileuszowych księżyców.
Polscy naukowcy odpowiadali za powstanie konstrukcji mechanicznych oraz komputera głównego tegoż instrumentu. Udział w projekcie miała też polska firma Astronika, znana z budowy wielu elementów sond kosmicznych, przede wszystkim penetratora (potocznie nazywanego polskim kretem), który poleciał na Marsa na pokładzie niedziałającego już lądownika InSight (NASA zakończyła jego misję w grudniu 2022 roku). Astronika we współpracy z CBK PAN odpowiadała za budowę dwóch rodzajów urządzeń, które będą pracować w ramach instrumentu RPWI - anten RWI (Radio Wave Instrument) oraz wysięgników LP-PWI (Langmuir Probe - Plasma Wave Instrument).
Sonda JUICE - instrumenty badawcze fot. ESA/ATG medialab (https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2019/02/Juice_s_instruments)
Przed warszawską firmą stało nie lada wyzwanie, bo każdy z elementów musi być zarówno bardzo lekki, jak i niezwykle wytrzymały oraz zdolny do zniesienia temperatur od około -230 stopni Celsjusza w pobliżu Jowisza do aż 250 stopni podczas przelotu obok Wenus. Jak tłumaczy w komunikacie POLSA kierownik projektu, Łukasz Wiśniewski z Astroniki, podczas prac konieczne było stworzenie kilku zupełnie nowych technologii, a jedna z nich została nawet przez polskie przedsiębiorstwo opatentowana.
W budowie sondy JUICE brała też udział inna polska firma - Creotech Instruments. Piaseczyńskie przedsiębiorstwo było odpowiedzialne za montaż elektroniki w dwóch instrumentów badawczych - komputera instrumentu RPWI oraz systemu zasilania SWI. Co więcej, we współpracy z hiszpańskim odziałem firmy Airbus Crisa, Creotech Instruments testowało i charakteryzowało kilka elementów sondy - m.in. model lotny, podsystemy zasilania oraz baterię całego statku ESA.
Długi i niezwykły lot, a potem wielki finał
Piątkowy start to dopiero sam początek bardzo długiej i skomplikowanej drogi sondy JUICE do systemu księżycowego Jowisza. Teraz statek kosmiczny jeszcze przez ponad rok pozostanie na orbicie wokółsłonecznej, obiegając naszą gwiazdę w sposób zbliżony do Ziemi. Dopiero w sierpniu 2024 roku sonda skorzysta z asysty grawitacyjnej Księżyca, a następnie Ziemi (to znaczy wykorzysta pole grawitacyjne tych ciał niebieskich, aby zmienić prędkość i kierunek lotu bez użycia własnego napędu) i wejdzie na ciaśniejszą orbitę wokół naszej gwiazdy, a po 12 miesiącach spotka się z Wenus. W sierpniu 2025 roku nastąpi bliski przelot obok naszej kosmicznej sąsiadki, a naukowcy wykorzystają go jako kolejną asystę grawitacyjną, która pozwoli wejść na bardziej odległą, mocno eliptyczną orbitę wokół Słońca.
We wrześniu 2026 roku JUICE ponownie przeleci blisko Ziemi, kierując się na peryferia wewnętrznej części Układu Słonecznego (poza orbitę Marsa). Dopiero na przełomie 2028 i 2029 roku wróci w bliższe nam rejony i w styczniu 2029 skorzysta z jeszcze jednej asysty grawitacyjnej Ziemi. Dopiero wtedy grawitacja naszej planety nada sondzie energię potrzebną do ucieczki poza pas planetoid, już w kierunku Jowisza. Manewry te są konieczne, aby w jak najbardziej efektywny sposób (czyli oszczędzając jak największą ilość paliwa) dolecieć do największej planety Układu Słonecznego. Do systemu Jowisza JUICE dotrze po kilkunastu miesiącach lotu i w pierwszej kolejności - w lipcu 2031 roku - wykona bliski przelot nad powierzchnią Ganimedesa. To pierwsze z łącznie 12 zbliżeń do tego księżyca. Wtedy rozpocznie się wreszcie faza badawcza misji.
W drugiej połowie 2031 roku sonda wejdzie na odległą, mocno eliptyczną orbitę wokół Jowisza i przez kolejne miesiące będzie redukować swoją energię, zbliżając się do galileuszowych księżyców gazowego olbrzyma. W lipcu 2032 roku dojdzie do pierwszego z dwóch spotkań z Europą i jeszcze tego samego miesiąca JUICE dokona jednego z aż 21 przelotów nad powierzchnią Kallisto. Kolejna niezwykle ciekawa faza misji rozpocznie się w grudniu 2034 roku, gdy europejski statek kosmiczny wejdzie na orbitę wokół Ganimedesa. Będzie to pierwszy przypadek w historii, gdy sonda kosmiczna orbituje wokół księżyca innego niż ziemski.
Wizualizację przelotu można zobaczyć na poniższym filmie:
Przez kolejne miesiące JUICE będzie zacieśniać swoją orbitę wokół tego obiektu i w 2035 roku znajdzie się zaledwie 500 km od jego lodowej powierzchni. Wielki finał nastąpi pod koniec tego roku, gdy należąca do ESA sonda zostanie celowo skierowana na kurs kolizyjny z Ganimedesem i roztrzaska się o jego powierzchnię. Taki scenariusz jest czasem wybierany przez naukowców (chociażby sonda Cassini-Huygens została w 2017 roku zniszczona w atmosferze Saturna), bo pozwala pozbyć się niepotrzebnego już statku, zbierając przy tym wiele ciekawych danych na temat badanego obiektu.
