Η κοντινή διελευση του Juice από τη Γη και τη Σελήνη

Η αποστολή Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας με προορισμό τον Δία, που εκτοξεύτηκε τον Απρίλιο του 2023, θα πραγματοποιήσει μια κοντινή διέλευση στη Γη και στη Σελήνη στις 20-21 Αυγούστου, με σκοπό την μείωση του χρόνου ταξιδιού προς τον Δία, με την βοήθεια της βαρυτικής έλξης της Γης και της Σελήνης.

Τι θα συμβεί;

Θα είναι η πρώτη φορά που διαστημικό σκάφος θα πραγματοποιήσει διπλή κοντινή διέλευση δύο ουρανίων σωμάτων, με σκοπό την αλλαγή της ταχύτητας και κατεύθυνσης στο διάστημα, μέσω της επίδρασης της βαρύτητας της Γης, αλλά και της Σελήνης. Πρόκειται για ελιγμό μεγάλου ρίσκου, καθώς το παραμικρό λάθος μπορεί να θέσει το Juice εκτός τροχιάς, κάτι που θα σημάνει το τέλος της αποστολής.

Η διπλή κοντινή διέλευση αποτελεί το πρώτο βήμα, μετά την εκτόξευση, σε μια σειρά παρόμοιων διελεύσεων, με τελικό προορισμό τον Δία και τους δορυφόρους του.

Κατά την διάρκεια της διέλευσης, το βαρυτικό πεδίο της Γης θα αλλάξει την τροχιά του Juice, θα μειώσει την ταχύτητά του και θα το θέσει σε τροχιά που θα το οδηγήσει στο επόμενο βήμα: την κοντινή διέλευση από την Αφροδίτη τον Αύγουστο του 2025. Στη συνέχεια, θα περάσει άλλες δύο φορές από τη Γη, αυξάνοντας την ταχύτητά του.

Γιατί πρέπει να συμβεί;

Ο Δίας βρίσκεται περίπου 800 εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά μας. Ένα διαστημικό σκάφος μπορεί να ταξιδέψει κατευθείαν στον Δία, όμως θα απαιτούνταν σχεδόν 60 τόνοι καυσίμου για το ταξίδι, αλλά και επιπλέον καύσιμο για την μείωση της ταχύτητας του, ώστε να τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Δία και να μην τον προσπεράσει με μεγάλη ταχύτητα.

Έτσι το Juice θα εκμεταλλευτεί την βαρύτητα των πλανητών, ώστε να διαμορφώσει κατάλληλα την τροχιά του και να φτάσει στον Δία με την απαιτούμενη ταχύτητα και κατεύθυνση. Η ιδιαίτερα περίπλοκη και συνεχώς εξελισσόμενη διαδρομή, σχεδιάζεται πάνω από 20 χρόνια από την ομάδα της αποστολής.

Η μείωση της ταχύτητάς του μετά την διπλή διέλευση από την Γη και την Σελήνη, παραδόξως είναι πιο αποτελεσματική από την αύξηση της, καθώς έτσι θα έπρεπε να περιμένουμε μεγάλο διάστημα για να το οδηγήσουμε έως τον Άρη, ώστε να πραγματοποιήσει την επόμενη διέλευση.

Πως θα συμβεί;

Οι πλοηγοί του Juice ήδη προσάρμοσαν την τροχιά του σκάφους με στόχο να περάσει πρώτα από την Σελήνη και, μια ημέρα αργότερα, από τη Γη, ακριβώς την σωστή ώρα, με την σωστή ταχύτητα και ταξιδεύοντας στην σωστή κατεύθυνση. Είναι σίγουροι για την επιτυχία της διέλευσης, όμως πρόκειται για μια πρόκληση που δεν έχει αντιμετωπιστεί από καμία αποστολή έως τώρα.

«Είναι σαν να προσπαθούμε να περάσουμε μέσα από έναν πολύ στενό διάδρομο, με πολύ μεγάλη ταχύτητα και αυξάνοντας την ταχύτητα, όντας σε απόσταση χιλιοστών από την άκρη», δηλώνει ο Ignacio Tanco, διευθυντής επιχειρήσεων του Juice

Το Juice θα προσεγγίσει πολύ κοντά στη Γη και την Σελήνη, κάτι που σημαίνει ότι χρειάζεται εξαιρετική ακρίβεια σε πραγματικό χρόνο, καθόλη την διάρκεια του ελιγμού. Το διάστημα 17 με 22 Αυγούστου, το σκάφος θα βρίσκεται σε συνεχή επαφή με τους επίγειους σταθμούς σε όλη τη Γη. Κάθε δευτερόλεπτο οι χειριστές θα παρακολουθούν τα εισερχόμενα δεδομένα από το σκάφος, πραγματοποιώντας μικρές ρυθμίσεις ώστε να παραμείνει στην σωστή πορεία.

Πρώτη διπλή πλανητική διέλευση

Έως τώρα τα διαστημικά σκάφη πραγματοποιούσαν κοντινές διελεύσεις από έναν πλανήτη, με σκοπό την ώθηση τους από το βαρυτικό πεδίο του πλανήτη, την εξοικονόμηση καυσίμων και την συντόμευση του ταξιδιού τους.

Αυτή θα είναι η πρώτη φορά που θα πραγματοποιηθεί διπλή διέλευση σκάφους, κάτι εντελώς πρωτοποριακό. Σε αυτό βοήθησε η ημερομηνία εκτόξευσης, η διαδρομή του σκάφους, οι θέσεις της Γης και της Σελήνης, η εξέλιξη των επίγειων συστημάτων και η εξέλιξη των διαστημικών σκαφών.

Η διπλή διέλευση προσθέτει πολυπλοκότητα στην τροχιά του σκάφους, καθώς μεσολαβούν μόνο 24 ώρες από την στιγμή που θα περάσει κοντά από την Σελήνη, έως την διέλευση από τη Γη. Έτσι πρέπει να αναλυθούν πολύ γρήγορα τα αποτελέσματα της σεληνιακής διέλευσης και να διορθωθούν τυχόν λάθη που θα προκύψουν. Μια λάθος εκτίμηση της τροχιάς σημαίνει κόστος καυσίμων ενώ μπορεί να θέσει σε κίνδυνο ολόκληρη την αποστολή. Η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία διαθέτει πλέον ένα αξιόπιστο δίκτυο σταθμών εδάφους και πεπειραμένους τεχνικούς με δοκιμασμένο λογισμικό πτήσεων, έτσι ώστε να είναι σε θέση να πραγματοποιήσει ακριβείς υπολογισμούς, μειώνοντας τους σχετικούς κινδύνους.

Παράλληλα το Juice έχει την δυνατότητα να πραγματοποιεί ακριβείς διορθώσεις τροχιάς, παρά την επιφάνεια των 85 τετραγωνικών μέτρων ηλιακών συστοιχιών, που ταλαντεύονται όταν λειτουργούν οι κινητήρες. Σε αυτή τη φάση της αποστολής, οι ηλιακές συστοιχίες βρίσκονται υπό γωνία, έτσι ώστε να μην υπερθερμαίνονται από την ηλιακή ακτινοβολία, ενώ η κεραία υψηλής απόδοσης χρησιμεύει σαν θερμική ασπίδα από τον Ήλιο. Έτσι η επικοινωνία με το σκάφος θα γίνεται με την κεραία χαμηλής απόδοσης κατά την διάρκεια της διέλευσης.

Παρά τους περιορισμούς αυτούς, η αποκτηθείσα πείρα και η υπάρχουσα τεχνολογία επιτρέπει σε ένα σκάφος να πραγματοποιήσει μια τέτοια πρωτοποριακή διπλή διέλευση με ασφάλεια.

Η διέλευση του Juice από τη Γη και την Σελήνη © ESA

Διορθώσεις στην πορεία του Juice

Στις 22 Ιουλίου πραγματοποιήθηκε η πρώτη από τις τέσσερις διορθώσεις στην πορεία του Juice. Μετά την ανάλυση της τροχιάς του βρέθηκε ότι η νέα πορεία του σκάφους το έβαζε στην σωστή τροχιά για την διέλευση (μαύρος σταυρός), ενώ πριν την διορθωση της πορείας του, η θέση του ήταν στον κόκκινο κύκλο πάνω δεξιά. Έτσι πιθανόν να μην πραγματοποιηθεί η επόμενη διόρθωση στις 5 Αυγούστου.

Έλεγχος οργάνων

Καθώς το Juice θα ελίσσεται ανάμεσα στα δύο ουράνια σώματα, θα ενεργοποιηθούν και τα δέκα επιστημονικά όργανα του, με σκοπό την δοκιμαστική συλλογή δεδομένων. Για μερικά όργανα θα είναι η μοναδική ευκαιρία δοκιμής σε ολόκληρο το ταξίδι των οκτώ ετών προς τον Δία και θα επιτρέψει στους επιστήμονες να λάβουν δεδομένα, να βαθμονομήσουν τα όργανα και να αντιμετωπίσουν έγκαιρα τυχόν προβλήματα που μπορεί να παρουσιαστούν.

Οι διελεύσεις από τη Γη και τη Σελήνη είναι ιδιαίτερα κρίσιμες για το όργανο RIME, (Radar for Icy Moon Exploration), καθώς τα δεδομένα του επηρεάζονται από τον ηλεκτρονικό θόρυβο του σκάφους και θα δώσουν στους τεχνικούς την ευκαιρία να διαπιστώσουν το μέγεθος της παρεμβολής. Κατά την πλησιέστερη διέλευση στη Σελήνη, το RIME θα λειτουργεί για οκτώ λεπτά, με τα υπόλοιπα όργανα κλειστά, με σκοπό την μέτρηση του θορύβου και την ανάπτυξη λογισμικού για την διόρθωση του προβλήματος.

Τα στάδια της διέλευσης από τη Σελήνη © ESA

Θα είναι παρατηρήσιμο το σκάφος;

Κατά την διέλευση από τη Γη το Juice θα βρίσκεται στο ζενίθ σε περιοχές της ΝΑ Ασίας και του Ειρηνικού Ωκεανού, όμως ίσως είναι παρατηρήσιμο και σε άλλες περιοχές με την βοήθεια τηλεσκοπίων ή με κιάλια.

Στην Ελλάδα θα είναι ορατό στις 19-20 Αυγούστου, περίπου στις 33 μοίρες, στις 20-21 Αυγούστου (22:00 με 24:00) θα βρίσκεται πολύ χαμηλά στον ορίζοντα (5 μοίρες) και θα έχει μέγεθος γύρω στο 8 με 9 και στις 21 Αυγούστου (21:00 με 23:00 το βράδυ) με μέγιστο ύψος στις 24 μοίρες. Όμως η παρουσία της Πανσελήνου στις 19 Αυγούστου θα δυσκολέψει την παρατήρηση του. Την ίδια μέρα θα βρίσκεται πολύ κοντά στην Σελήνη η οποία θα κρύψει για μισή ώρα το σκάφος.

Το Juice φωτογραφημένο από το Virtual Telescope, καθώς βρισκόταν 3,3 εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά, στις 9 Αυγούστου

Εφημερίδα με τις θέσεις του Juice για στον ουρανό της Ελλάδας

Παρακάτω δίνονται οι θέσεις του Juice όταν θα είναι ορατό στον ουρανό της Ελλάδας, σε ώρα Ελλάδας, ορθή αναφορά, απόκλιση, αζιμούθιο, ύψος από τον ορίζοντα, μέγεθος, αστερισμός που θα βρίσκεται το σκάφος και κίνηση στον ουρανό σε δευτερόλεπτα της μοίρας ανά λεπτό.

   Ημερομηνία      Ώρα      Ορθή       Απόκλιση    Αζιμ. Ύψος  Μέγ.  Αστ.     Κίνηση
                           αναφορά                                          (arc/min)

18 Αυγούστου 2024 00:00  22 27 28.58 -11 34 32.2  142.5  29.8  13.6  Υδρ      6.87 
18 Αυγούστου 2024 00:30  22 27 15.24 -11 35 51.2  150.4  33.0  13.5  Υδρ      7.20 
18 Αυγούστου 2024 01:00  22 27 01.18 -11 37 07.7  158.9  35.4  13.5  Υδρ      7.47 
18 Αυγούστου 2024 01:30  22 26 46.54 -11 38 21.6  167.9  37.0  13.5  Υδρ      7.67 
18 Αυγούστου 2024 02:00  22 26 31.50 -11 39 32.5  177.2  37.7  13.5  Υδρ      7.79 
18 Αυγούστου 2024 02:30  22 26 16.20 -11 40 40.5  186.6  37.5  13.5  Υδρ      7.83 
18 Αυγούστου 2024 03:00  22 26 00.84 -11 41 45.3  195.8  36.4  13.5  Υδρ      7.80 
18 Αυγούστου 2024 03:30  22 25 45.58 -11 42 47.1  204.6  34.4  13.4  Υδρ      7.68 
18 Αυγούστου 2024 04:00  22 25 30.60 -11 43 45.9  212.8  31.6  13.4  Υδρ      7.48 
18 Αυγούστου 2024 04:30  22 25 16.07 -11 44 41.8  220.4  28.1  13.4  Υδρ      7.20 
18 Αυγούστου 2024 05:00  22 25 02.16 -11 45 35.1  227.4  24.1  13.4  Υδρ      6.85 
18 Αυγούστου 2024 05:30  22 24 49.03 -11 46 26.1  233.8  19.7  13.4  Υδρ      6.43 
18 Αυγούστου 2024 06:00  22 24 36.80 -11 47 15.1  239.7  14.9  13.4  Υδρ      5.96 
18 Αυγούστου 2024 06:30  22 24 25.60 -11 48 02.5  245.2   9.8  13.3  Υδρ      5.43 

19 Αυγούστου 2024 00:00  22 22 05.01 -12 48 18.7  145.5  29.8  12.7  Υδρ     11.75 
19 Αυγούστου 2024 00:30  22 21 42.67 -12 50 50.9  153.5  32.6  12.7  Υδρ     12.26 
19 Αυγούστου 2024 01:00  22 21 19.18 -12 53 20.3  162.1  34.8  12.6  Υδρ     12.68 
19 Αυγούστου 2024 01:30  22 20 54.76 -12 55 46.5  171.1  36.1  12.6  Υδρ     13.01 
19 Αυγούστου 2024 02:00  22 20 29.63 -12 58 09.2  180.3  36.5  12.6  Υδρ     13.24 
19 Αυγούστου 2024 02:30  22 20 04.03 -13 00 28.2  189.5  35.9  12.6  Υδρ     13.35 
19 Αυγούστου 2024 03:00  22 19 38.21 -13 02 43.4  198.4  34.5  12.5  Υδρ     13.34 
19 Αυγούστου 2024 03:30  22 19 12.43 -13 04 54.8  206.9  32.2  12.5  Υδρ     13.22 
19 Αυγούστου 2024 04:00  22 18 46.94 -13 07 02.6  214.8  29.2  12.5  Υδρ     12.99 
19 Αυγούστου 2024 04:30  22 18 22.00 -13 09 06.9  222.1  25.6  12.5  Υδρ     12.65 
19 Αυγούστου 2024 05:00  22 17 57.84 -13 11 08.2  228.9  21.4  12.4  Υδρ     12.20 
19 Αυγούστου 2024 05:30  22 17 34.70 -13 13 07.0  235.0  16.8  12.4  Υδρ     11.66 
19 Αυγούστου 2024 06:00  22 17 12.77 -13 15 03.9  240.8  11.9  12.4  Υδρ     11.04 
19 Αυγούστου 2024 06:30  22 16 52.25 -13 16 59.6  246.1   6.7  12.4  Υδρ     10.35 

19 Αυγούστου 2024 21:00  22 12 28.78 -15 09 28.1  113.1   3.3  11.5  Υδρ     20.60
19 Αυγούστου 2024 21:30  22 11 55.14 -15 16 28.5  118.4   8.5  11.5  Υδρ     22.28
19 Αυγούστου 2024 22:00  22 11 17.45 -15 23 38.7  124.1  13.3  11.5  Υδρ     24.02
19 Αυγούστου 2024 22:30  22 10 35.65 -15 30 58.3  130.2  17.9  11.4  Υδρ     25.80
19 Αυγούστου 2024 23:00  22 09 49.66 -15 38 27.1  136.7  22.0  11.4  Υδρ     27.66
19 Αυγούστου 2024 23:30  22 08 59.35 -15 46 06.2  143.9  25.7  11.4  Υδρ     29.66
20 Αυγούστου 2024 00:00  22 08 04.60 -15 53 56.8  151.5  28.7  11.3  Υδρ     31.19
20 Αυγούστου 2024 00:30  22 07 27.75 -15 58 48.1  159.6  31.0  11.3  Υδρ      6.21
20 Αυγούστου 2024 01:00  22 07 20.41 -15 59 02.7  168.0  32.6  11.2  Υδρ      2.62
20 Αυγούστου 2024 01:30  22 07 15.45 -15 58 36.1  176.6  33.4  11.2  Υδρ      2.59
20 Αυγούστου 2024 02:00  22 07 10.93 -15 57 47.6  185.3  33.3  11.2  Υδρ      2.84
20 Αυγούστου 2024 02:30  22 07 06.89 -15 56 39.9  193.8  32.4  11.1  Υδρ      3.12
20 Αυγούστου 2024 03:00  22 07 03.67 -15 55 13.6  202.1  30.6  11.0  Υδρ      3.43
20 Αυγούστου 2024 03:30  22 07 01.72 -15 53 28.9  209.9  28.2  11.0  Υδρ      3.83
20 Αυγούστου 2024 04:00  22 07 01.54 -15 51 25.9  217.2  25.0  11.0  Υδρ      4.42
20 Αυγούστου 2024 04:30  22 07 03.66 -15 49 04.8  224.0  21.3  10.9  Υδρ      5.27
20 Αυγούστου 2024 05:00  22 07 08.61 -15 46 25.9  230.3  17.2  10.9  Υδρ      6.41
20 Αυγούστου 2024 05:30  22 07 16.92 -15 43 29.8  236.1  12.7  10.8  Υδρ      7.85
20 Αυγούστου 2024 06:00  22 07 29.13 -15 40 17.3  241.5   7.9  10.8  Υδρ      9.60
20 Αυγούστου 2024 06:30  22 07 45.74 -15 36 49.2  246.6   2.8  10.7  Υδρ     11.62

20 Αυγούστου 2024 22:00  23 48 37.22 -11 20 31.5  105.0   0.2   8.3  Υδρ    441.08 
20 Αυγούστου 2024 22:30  00 05 47.64 -10 32 48.9  106.5   3.1   8.1  Κητ    602.06 
20 Αυγούστου 2024 23:00  00 29 59.98 -09 22 13.4  106.6   4.9   8.0  Κητ    884.58 
20 Αυγούστου 2024 23:30  01 07 17.40 -07 28 59.0  104.0   4.9   7.8  Κητ   1443.34 
21 Αυγούστου 2024 00:00  02 12 32.38 -04 08 35.5   95.7   0.5   7.7  Κητ   2717.38 

21 Αυγούστου 2024 20:30  15 16 58.10 -17 24 15.6  208.3  26.9  13.9  Ζυγ      2.95
21 Αυγούστου 2024 21:00  15 17 05.12 -17 24 13.5  215.5  23.8  14.0  Ζυγ      3.78
21 Αυγούστου 2024 21:30  15 17 14.00 -17 23 57.7  222.2  20.3  14.0  Ζυγ      4.78
21 Αυγούστου 2024 22:00  15 17 25.03 -17 23 30.4  228.4  16.3  14.1  Ζυγ      5.90
21 Αυγούστου 2024 22:30  15 17 38.40 -17 22 53.7  234.2  11.8  14.1  Ζυγ      7.09
21 Αυγούστου 2024 23:00  15 17 54.24 -17 22 09.9  239.5   7.1  14.2  Ζυγ      8.31
21 Αυγούστου 2024 23:30  15 18 12.63 -17 21 21.3  244.6   2.1  14.2  Ζυγ      9.53

Η ελληνική επιστημονική ομάδα

Το διαστημικό σκάφος περιέχει δέκα όργανα τελευταίας τεχνολογίας, τα οποία αναπτύχθηκαν από επιστημονικές ομάδες από 23 χώρες, καθώς και μεγάλους ηλιακούς συλλέκτες που θα το τροφοδοτούν με ενέργεια.

Στην πορεία του θα αντιμετωπίσει πολλούς κινδύνους: σωματιδιακή ακτινοβολία που μπορεί να καταστρέψει τον ηλεκτρονικό εγκέφαλο ή άλλα κρίσιμα υποσυστήματα και όργανα του διαστημικού σκάφους, ακραίες θερμοκρασίες και το εξαιρετικά δυναμικό και αφιλόξενο περιβάλλον του Δία.

Στην αποστολή JUICE συμμετέχει και ελληνική επιστημονική ομάδα, η οποία έλαβε μέρος στον σχεδιασμό ενός από τα όργανα του JUICE, του Particle Environment Package (PEP).

Στην ομάδα συμμετέχουν η Ακαδημία Αθηνών, με επικεφαλής τον αντιπρόεδρό της και πρόεδρο της Διεθνούς Ακαδημίας Αστροναυτικής, ακαδημαϊκό Σταμάτη Κριμιζή, ο οποίος είχε λάβει μέρος και στην ιστορική αποστολή Galileo, την πρώτη που μελέτησε από κοντά το γιγάντιο σύστημα του Δία, και το Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Θεόδωρο Σαρρή.

Στόχος του PEP είναι να διερευνήσει την τρισδιάστατη δομή του δίσκου πλάσματος του Δία και να χαρτογραφήσει πώς η έντονη ροή του πλάσματος βομβαρδίζει τις επιφάνειες των φεγγαριών του. Επίσης, για πρώτη φορά θα λάβει δείγματα των αδύναμων ατμοσφαιρών των φεγγαριών με σκοπό την κατανόηση του τρόπου που τα υλικά απελευθερώνονται επάνω και ακριβώς κάτω από την επιφάνεια.