بزرگ‌ترین قمر منظومه‌ی شمسی پس از ۲۰ سال دوباره از نزدیک بررسی می‌شود
با استفاده از گذر نزدیک فضاپیمای جونو، بشر پس از ۲۰ سال دوباره با گانیمد، بزرگ‌ترین قمر منظومه‌ی شمسی که در سیستم سیاره‌ی مشتری جای گرفته است، ملاقات خواهد کرد.
در ماه‌های گذشته بود که فضاپیمای «جونو» (Juno) ناسا یک سیگنال رادیویی را در قمر مشتری شناسایی کرد. اکنون طبق برنامه‌ریزی این کاوشگر دوشنبه ۷ ژوئن (۱۷ خرداد) ساعت ۱۳:۳۵ منطقه‌ی زمانی شرقی (۲۲:۰۵ به وقت تهران) در فاصله‌ی ۱۰۳۸ کیلومتری سطح بزرگ‌ترین قمر مشتری، گانیمد قرار خواهد گرفت. پروازی که از زمان پرواز فضاپیمای گالیله ناسا در ۲۰ می سال ۲۰۰۰ (۳۱ اردیبهشت ۱۳۷۹) نزدیک‌ترین فاصله نسبت به بزرگ‌ترین قمر منظومه‌ی شمسی است.
علاوه بر عکس‌های با جزئیات بالا، ترکیب، یونوسفر، مگنتوسفر و پوسته‌ی یخی قمر «گانیمد» (Ganymede) از چیزهایی است که این فضاپیما هنگام گذر نزدیک خود بررسی خواهد کرد. اندازه‌گیری‌های جونو از محیط تابشی در نزدیکی این قمر هم برای مأموریت‌های آینده به سیستم قمری سیاره‌ی مشتری سودمند خواهد بود.
قمر گانیمد بزرگ‌تر از سیاره‌ی تیر (عطارد) و تنها قمر در منظومه‌ی شمسی است که دارای «مغناطیس‌سپهر» (مگنتوسفر) ویژه‌ی خود است. منطقه‌ای حبابی شکل از ذرات باردار که اطراف یک جرم آسمانی را گرفته‌اند.
«اسکات بولتون» (Scott Bolton) پژوهشگر اصلی جونو از مؤسسه‌ی تحقیقات جنوب غربی آمریکا گفت: «جونو مجموعه‌ای از ابزارهای حساس در اختیار دارد که می‌تواند گانیمد را از راه‌های متفاوتی که پیش از این ممکن نبوده، ببیند. با پرواز بسیار نزدیک، ما روند کاوش گانیمد را به قرن ۲۱ وارد می‌کنیم.»
او افزود: «هم با حسگرهای منحصربه‌فرد خود، داده‌های مأموریت‌های آینده را تکمیل خواهیم کرد و هم برای مأموریت‌های نسل بعدی به سیستم قمری مشتری مانند «اروپا کلیپر» (Europa Clipper) ناسا و کاوشگر قمرهای یخی مشتری یا «جویس» (JUICE) آژانس فضایی اروپا آماده می‌شویم.»
جمع‌آوری داده‌های علمی
ابزارهای علمی جونو، جمع‌آوری داده‌ها از قمر گانیمد را حدود ۳ ساعت پیش از نزدیک‌ترین گذر فضاپیما از کنار آن آغاز خواهند کرد. در کنار استفاده از طیف‌سنج فرابنفش (UVS) و نقشه‌بردار فروسرخ شفق قطبی مشتری (JIRAM)، پرتوسنج ریزموج (رادیومتر مایکروویو) این کاوشگر به پوسته‌ی گانیمد که از جنس یخ آب است، نفوذ می‌کند تا اطلاعات مربوط به ترکیب و دمای آن را به‌دست آورد.
به گفته‌ی بولتون: «پوسته‌ی یخ گانیمد دارای نواحی روشن و تاریکی است که نشان می‌دهد برخی مناطق می‌توانند یخ خالص باشند، در حالی که مناطق دیگر دارای یخ کثیف هستند.»
تصویر ابزار فروسرخ جونو از قمر گانیمد مشتری در سال ۲۰۱۹
Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
رادیومتر مایکروویو (MWR) جونو نخستین اطلاعات جزئی را درباره‌ی چگونگی تغییر ترکیب و ساختار یخ با پایین رفتن به عمق قمر، ارائه می‌دهد و به درک بهتر شیوه‌ی شکل‌گیری پوسته‌ی یخی و فرآیندهای در حال انجامی که در طول زمان دوباره سطح را با یخ می‌پوشانند، کمک می‌کند.
این نتایج کامل‌کننده‌ی مأموریت آینده‌ی «کاوشگر قمرهای یخی مشتری» آژانس فضایی اروپا خواهد بود که نخستین فضاپیمایی است که در سال ۲۰۳۲ میلادی به دور این قمر می‌چرخد و آن را در طول موج‌های گوناگون بررسی می‌کند.
از سیگنال‌های طول موج رادیویی X-band و Ka-band جونو برای انجام آزمایش پنهان‌سازی رادیویی برای کاوش یون‌سپهر (یونوسفر) آشفته‌ی این قمر استفاده می‌شود. یون‌سپهر لایه‌ی بیرونی جو است که با تابش خورشیدی تحریک می‌شود و یون‌های دارای بار الکتریکی تشکیل می‌دهد.
«داستین بوچینو» (Dustin Buccino) مهندس تجزیه‌وتحلیل سیگنال مأموریت جونو در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا گفت: «اگر بتوانیم این تغییر را اندازه بگیریم، ممکن است بتوانیم ارتباط میان یونوسفر گانیمد، میدان مغناطیسی خود آن و میدان مغناطیسی مشتری را درک کنیم.»
ثبت تصاویر با سه دوربین
این گذر نزدیک یک فرصت تاریخی است بنابراین جونو ابزارهای خود را به دقت معطوف به گانیمد خواهد کرد. به‌طور معمول، دوربین ناوبری «واحد مرجع ستاره‌ای» (Stellar Reference Unit) یا SRU جونو وظیفه دارد تا این مدارگرد مشتری را در مسیر درست نگه دارد اما در طول این گذر نزدیک از کنار گانیمد، وظیفه‌ی دیگری هم برعهده خواهد داشت.
در کنار کمک به ناوبری، این دوربین که به‌خوبی در برابر پرتوافشانی (Radiation) محافظت شده است، با جمع‌آوری مجموعه‌ای خاص از تصاویر، اطلاعات مربوط به محیط تابشی پرانرژی منطقه‌ی نزدیک گانیمد را فراهم می‌کند.
«هیدی بکر» (Heidi Becker) سرپرست نظارت بر تابش جونو گفت: «امضاهای حاصل از نفوذ ذرات پرانرژی در محیط تابشی شدید مشتری به صورت نقطه، خطوط و رگه‌هایی نمایان می‌شوند. مانند اثر الکتریسیته‌ی ساکن که روی صفحه‌ی تلویزیون نقش می‌بندد. ما این امضاهای نویز القا شده از پرتوافشانی را از عکس‌های SRU استخراج می‌کنیم تا تصاویری نمایانگر سطح پرتوافشانی در جونو داشته باشیم.»
در همین حال دوربین «قطب‌نمای ستاره‌ای پیشرفته» (Advanced Stellar Compass) جونو هم الکترون‌های بسیار پرانرژی را که به محافظ آن نفوذ می‌کنند، با اندازه‌گیری در هر یک چهارم ثانیه، می‌شمارد.
نقشه‌ی عوارض سطح قمر گانیمد سیاره‌ی مشتری با استفاده از داده‌های کاوشگرهای وویجر ۱ و ۲ و گالیله ناسا
Credit: USGS Astrogeology Science Center/Wheaton/NASA/JPL-Caltech
شاید جذاب‌ترین ابزار برای ثبت تصاویر از مشتری «جونوکم» (JunoCam) باشد که می‌تواند هیجان و زیبایی کاوش مشتری را برای عموم به ارمغان بیاورد و در طول نزدیک به ۵ سال فعالیت در مشتری هم داده‌های علمی فراوانی دراختیار بشر گذاشته است. هنگام پرواز از نزدیک گانیمد، جونوکم تصاویری با وضوح بالا همانند بهترین تصاویر «وویجر» (Voyager) و «گالیله» (Galileo) ثبت خواهد کرد.
تیم علمی جونو تصاویر را برای درک تغییرات ویژگی‌های سطحی که ممکن است طی بیش از چهار دهه‌ی گذشته روی داده باشند، با تصاویر قبلی مقایسه می‌کنند. هر گونه تغییر در توزیع دهانه‌های سطحی می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا شمار اجرامی را که در بخش بیرونی منظومه‌ی شمسی به این قمر برخورد کرده‌اند، بهتر تخمین بزنند.
با توجه به سرعت پرواز، تنها ۲۵ دقیقه طول می‌کشد تا قمر یخی گانیمد در نگاه جونوکم، از یک نقطه‌ی نورانی به یک قرص واضح تبدیل شود و سپس دوباره به شکل یک نقطه‌ی نورانی بازگردد. بنابراین این زمان تنها برای ثبت ۵ عکس کافی است.
«مت جانسون» (Matt Johnson) مدیر مأموریت جونو گفت: «در دنیای پروازهای نزدیک همه چیز معمولا خیلی سریع اتفاق می‌افتد و اکنون ما دو گذر نزدیک پیش رو داریم. بنابراین به معنای واقعی کلمه هر ثانیه مهم است.»
به گفته‌ی او روز دوشنبه جونو با سرعت ۱۹ کیلومتر بر ثانیه از نزدیکی گانیمد می‌گذرد و کمتر از ۲۴ ساعت بعد گذر سی‌وسومین گذر خود را از کنار مشتری و با فاصله‌ی کمی از بالای ابرهای آن انجام خواهد داد که طی آن به سرعت ۵۸ کیلومتر بر ثانیه دست می‌یابد و یک حرکت بسیار سریع را تجربه خواهد کرد.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از فضاپیمای جونو در مسیر دستیابی به نزدیک‌ترین گذر از کنار گانیمد
Credit: NASA
منبع: Phys.Org
