Mai masivă decât decât toate celelalte planete și asteroizi din sistemul nostru solar la un loc, uriașa planetă gazoasă Jupiter are volumul de 1.300 de ori mai mare decât Pământul, greutatea de 318 ori mai mare decât a planetei noastre și este ținta unei misiuni de doi ani a sondei Juno, aparținând NASA, care va ajunge la destinație în 4 iulie, conform unui material publicat de popsci.com.

Sursa foto

Lansată în 5 august 2011, sonda Juno are drept obiectiv elucidarea misterului privind originea și evoluția lui Jupiter, confirmarea existenței unui eventual nucleu solid al acestei uriașe planete gazoase, cartografierea puternicului său câmp magnetic, măsurarea volumului de apă și amoniac din straturile profunde ale atmosferei sale și derularea unor observații științifice asupra aurorelor de pe Jupiter.

O caracteristică importantă a planetei Jupiter este suprasaturarea sa cu radiații de mii de ori mai puternice decât cele din jurul Pământului. În aceste condiții, sonda Juno a trebuit să fie construită ca un adevărat buncăr anti-radiații.

"Jupiter prezintă cele mai puternice radiații din sistemul nostru solar, cu excepția doar a Soarelui", susține Kevin Rudolph, inginer la Lockheed Martin, care a participat la proiectarea și construcția sondei Juno.

Cum vor rezista sensibilele instrumente științifice din arsenalul sondei Juno la niveluri atât de ridicate de radiații? "Am construit practic un tanc blindat împotriva radiațiilor. Această misiune este o premieră pentru NASA din mai multe puncte de vedere. Apropierea de Jupiter este probabil una dintre cele mai mari provocări la care a trebuit să răspundă NASA", a susținut și coordonatorul științific al misiunii, Scott Bolton.

De unde provin aceste radiații? Conform oamenilor de știință, Jupiter ar dispune de un uriaș nucleu metalic, nucleu a cărui existență urmează să fie verificată chiar de sonda Juno, și care îi conferă planetei un câmp magnetic de aproximativ 20.000 de ori mai mare decât cel terestru. La fel ca și în cazul câmpului magnetic terestru, magnetosfera joviană blochează fluxul de particule încărcate electric ce provin de la Soare. Particulele blocate în magnetosferă se acumulează de-a lungul timpului și devin din ce în ce mai periculoase. Planeta se rotește în jurul propriei axe, antrenând în această mișcare și câmpul magnetic jovian în care sunt astfel accelerate toate particulele cu sarcină electrică (electroni și protoni) blocate în câmpul său magnetic. Nivelurile de energie ale acestor particule cresc și mai mult în urma ciocnirilor dintre ele.

"Ajungem practic la niște particule subatomice care pot trece prin carena sondei și afecta sistemele electronice. Astfel de particule pătrund într-un circuit electronic și se ciocnesc de atomii de pe cip sau deviază poziția electronilor din circuit. Dacă acest proces continuă suficient de mult timp, întregul circuit poate fi compromis", a explicat Kevin Rudolph.

Primul pas pentru a proteja circuitele lui Juno este limitarea expunerii la radiații. Cele mai puternice radiații sunt concentrate în jurul regiunilor ecuatoriale ale planetei Jupiter, iar NASA a pregătit sonda pentru înscrierea pe o orbită eliptică în jurul planetei gazoase, astfel încât va zbura pe deasupra ecuatorului său cât mai puțin timp cu putință.

"Orbitele pe care le-am programat se află la o distanță foarte mare față de Jupiter pentru cea mai mare parte a timpului (...), iar atunci când sonda va fi aproape va plonja rapid prin zona de radiații intense, își va continua drumul pe sub această zonă și apoi va reveni la fel de repede la exteriorul acestei zone", a explicat Rudolph.

Compania Lockheed Martin a proiectat sonda Juno pornind de la sonda orbitală Mars Reconnaissance. Însă nivelurile de radiații din jurul planetei Marte sunt mult mai coborâte prin comparație cu cele din jurul lui Jupiter, condiții în sonda a necesitat unele adaptări — inginerii au acoperit multe dintre componentele sistemului de avionică al sondei Juno cu un strat subțire de plumb pentru ecranare. De asemenea, o altă măsură a fost construirea unor piese electronice mai mari, pentru a dispersa mai ușor impactul radiațiilor. Spre exemplu, dacă un tranzistor este format din doar 5 atomi, iar radiațiile îndepărtează unul dintre atomi, atunci respectivul tranzistor și-a pierdut 20% din capacitate, însă dacă tranzistorul este format din 500 de atomi, atunci pierderea unui singur atom înseamnă o scădere mult mai mică a capacității. "Cu cât este mai mare, cu atât este mai rezistent la radiații", a subliniat Rudolph.

Prin acest tip de măsuri, sonda Juno poate supraviețui unei doze de radiații de 50.000 REM (roentgen equivalent in man — or mammal) însă o astfel de doză nu înseamnă mai nimic față de dozele de până la 20 de milioane REM la care va fi expusă sonda Juno de-a lungul misiunii. Pentru a-i crește și mai mult rezistența la radiații, inginerii misiunii au conceput o cutie specială de protecție, ca un seif anti-radiații. Astfel, majoritatea componentelor electronice sensibile de la bordul lui Juno sunt instalate într-un cub cu latura de aproape 1 metru, construit din plăci de titaniu cu grosimea de 1,3 centimetri, care vor stopa sau încetini foarte mult particulele de radiații înainte de a se lovi de sistemele sensibile ale sondei.


Sursa foto

Unele sisteme importante ale sondei nu au putut fi însă protejate în acest fel. Este cazul panourilor solare și al camerei video cu care sonda urmărește poziția stelelor pentru a se orienta în spațiu. Aceste părți exterioare ale sondei dispun însă de un anumit nivel de protecție. Spre exemplu, camera video este introdusă într-un recipient cu grosimea de 2,5 centimetri care prezintă o deschidere la unul dintre capete, prin care poate funcționa obiectivul camerei. De asemenea, panourile solare sunt acoperite cu un strat de sticlă cu grosimea de 12 milimetri. Stratul de sticlă permite trecerea luminii și astfel panourile solare rămân funcționale, dar oferă și un mic nivel de protecție împotriva radiațiilor și a prafului cosmic sau micrometeoriților.

Pentru a verifica modul în care panourile solare ale sondei vor fi afectate de radiații, inginerii misiunii au introdus astfel de panouri într-o incintă în care au fost bombardate cu electroni. În urma acestor experimente au ajuns la concluzia că micile celule solare din care sunt alcătuite panourile își vor pierde între 10% și 15% din randament de-a lungul misiunii. Pentru a compensa și această pierdere, inginerii au proiectat panourile solare ale sondei cu până la 15% mai mari. Astfel, Juno va dispune de suficientă energie pentru fotografii și pentru măsurători științifice chiar și în ultimele etape ale misiunii.

După realizarea tuturor acestor modificări menite să-i mărească rezistența la radiații, sonda Juno a ajuns la o toleranță totală de 40 de milioane REM, dublu față de nivelul de radiații la care va fi expusă pe întreaga perioadă a misiunii, conform calculelor oamenilor de știință. Astfel, sonda beneficiază de o importantă marjă de eroare, în cazul în care nivelurile radiațiilor se vor dovedi mai ridicate decât se așteaptă NASA. De asemenea, nu este exclusă nici posibilitatea prelungirii misiunii dincolo de noiembrie 2018 datorită acestei toleranțe ridicate la radiații.

Pe lângă informațiile pe care le va culege cu privire la originile și caracteristicile giganticei planete Jupiter, sonda Juno va constitui și un important laborator pentru testarea rezistenței la radiații a diferitelor subsisteme ce ar putea fi folosite și într-o primă misiune NASA de explorare a satelitului jovian Europa, satelit care dispune de un ocean de apă sub calota glaciară și unde ar putea exista viață extraterestră. Europa orbitează însă în interiorul puternicei centuri de radiații a planetei Jupiter, iar ideile folosite pentru a proteja sonda Juno de radiații ar putea fi folosite și pentru protecția sondei care va vizita Europa.

AGERPRES