Juno (tàu không gian)

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới điều hướng Bước tới tìm kiếm
Juno
Juno đến Sao Mộc
Minh họa tàu Juno đến Sao Mộc
Tổ chứcNASA
Nhà thầu chínhTập đoàn Lockheed Martin
Kiểu nhiệm vụTàu quỹ đạo
Bay quaTrái Đất
Vệ tinh củaSao Mộc
Ngày lên quỹ đạo4 Tháng 7, 2016[1]
Quỹ đạo37 vòng
Ngày phóng5 tháng 8 năm 2011[1]
Tàu phóngAtlas V 551
Thời gian phi vụ6 năm Trái Đất (hành trình: 5 năm, thám hiểm: 1 năm)[1]
Trang chủwww.nasa.gov/juno
missionjuno.swri.edu
Khối lượng3625 kg [1]
Thông số quỹ đạo
Chế độQuỹ đạo cực
Cận điểm quỹ đạo4300 km

Juno là một phi vụ trong chương trình New Frontiers của NASA nhằm thám hiểm hành tinh Sao Mộc. NASA ước tính tổng chi phí cho dự án là 700 triệu đô la cho thời điểm phóng vào tháng 6 năm 2009. Do những thắt chặt về ngân sách mà NASA đã phải lùi thời điểm phóng Juno đến tháng 8 năm 2011 bằng tàu vũ trụ Atlas V. Đến tháng 6 năm 2011, người ta ước tính tổng chi phí cho toàn bộ dự án lên tới 1,1 tỷ đô la Mỹ.[2]

Con tàu sẽ quay quanh Sao Mộc theo quỹ đạo cực nhằm nghiên cứu thành phần hóa học, trường hấp dẫn, từ trườngtừ quyển của hành tinh khí khổng lồ này. Juno cũng sẽ tìm kiếm về chứng cứ cho nguồn gốc sự hình thành hành tinh, bao gồm liệu hành tinh này có một lõi đá hay không, về lượng nước lỏng có mặt ở sâu trong khí quyển, và khối lượng vật chất được phân bố như thế nào bên trong Mộc Tinh. Juno cũng nghiên cứu những cơn gió mạnh lên tới 600 km/h ở sâu trong bầu khí quyển của hành tinh này.

Tổng quan phi vụ[sửa | sửa mã nguồn]

Juno trong giai đoạn chế tạo

Juno sẽ mất 5 năm hành trình đến Sao Mộc, và dự kiến nó sẽ đến hành tinh này vào tháng 8 năm 2016. Con tàu sẽ quay quanh Mộc Tinh trong khoảng 1 năm Trái Đất (tương ứng với 33 vòng quỹ đạo). Để tiết kiệm nhiên liệu trong thời gian hành trình, Juno sẽ nhờ tác động của lực hấp dẫn của Trái Đất để tăng tốc, giai đoạn hỗ trợ hấp dẫn sẽ được thực hiện khi nó bay qua Trái Đất 2 năm sau thời điểm phóng là ngày 5 tháng 8 năm 2011.[3] Năm 2016, con tàu sẽ thực hiện quá trình giảm tốc và đi vào quỹ đạo với chu kỳ 11 ngày quanh Sao Mộc. Khi Juno đi vào quỹ đạo, các thiết bị hồng ngoạivi ba sẽ bắt đầu đo lượng bức xạ nhiệt phát ra từ sâu bên trong khí quyển của Mộc Tinh. Những quan sát này sẽ bổ sung cho những nghiên cứu trước đây về thành phần hóa học của hành tinh bằng cách đánh giá sự có mặt và phân bố của nước lỏng và do đó cả oxy trên hành tinh. Trong khi trả lời được câu hỏi về thành phần của Mộc Tinh, những dữ liệu này cũng cung cấp thông tin mới về sự hình thành của hành tinh. Juno cũng sẽ khảo sát sự đối lưu làm gây ra những dải mây với màu sắc khác nhau trong khí quyển của Mộc Tinh. Những thiết bị khác trên Juno cũng thu thập dữ liệu về trường hấp dẫn và từ quyển của hành tinh. [4][5]

Hành trình quỹ đạo[sửa | sửa mã nguồn]

Tàu vũ trụ đã hoàn thành chuyến bay đầu tiên của nó trên Sao Mộc (perijove 1) vào ngày 26 tháng 8 năm 2016 và chụp lại hình ảnh cực bắc của hành tinh. Vào ngày 14 tháng 10 năm 2016, vài ngày trước khi đến điểm gần hành tinh nhất trên quỹ đạo lần thứ 2 (perijove 2) và chủ động giảm chu kì quỹ đạo, kiểm tra cho thấy một vài van Helium của Juno mở không đúng. Vào ngày 18 tháng 10 năm 2016, khoảng 13 giờ trước khi tiến gần tới sao Mộc lần thứ hai, Juno đã đi vào chế độ an toàn (safe mode), một chế độ được kích hoạt khi máy tính trên tàu của nó gặp phải các lỗi không lường trước. Tàu vũ trụ đã tắt tất cả các hệ thống không quan trọng và tự định hướng lại hướng của tàu về hướng Mặt trời để thu được nhiều năng lượng nhất. Do đó, không có hoạt động khoa học nào được tiến hành trong vùng perijove 2. Vào ngày 11 tháng 12 năm 2016, tàu vũ trụ đã hoàn thành perijove 3, tất cả đều ổn ngoại trừ một thiết bị vận hành và trả về dữ liệu. Có một thiết bị, JIRAM, đang chờ cập nhật phần mềm. Trải qua perijove 4 ra vào ngày 2 tháng 2 năm 2017, với tất cả các thiết bị đều hoạt động. Trải qua perijove 5 ra vào ngày 27 tháng 3 năm 2017. Trải qua perijove 6 vào ngày 19 tháng 5 năm 2017. Mặc dù thời gian của nhiệm vụ vốn bị giới hạn bởi sự phơi nhiễm bức xạ, gần như tất cả liều lượng này đã được lên kế hoạch để thu được trong thời gian ngắn. Tính đến năm 2017, quỹ đạo 53,4 ngày đã được lên kế hoạch duy trì đến tháng 7 năm 2018 cho tổng số 12 quỹ đạo hoạt động khoa học. Vào cuối nhiệm vụ chính này, dự án đã được Bộ phận Khoa học Hành tinh của NASA lên kế hoạch trải qua một quá trình xem xét khoa học để xác định xem nó có nhận được tài trợ cho một sứ mệnh mở rộng hay không. Vào tháng 6 năm 2018, NASA đã gia hạn sứ mệnh đến tháng 7 năm 2021. Trong quá trình thực hiện sứ mệnh, tàu vũ trụ sẽ tiếp xúc với mức độ bức xạ cao từ từ quyển của Sao Mộc, có thể gây hỏng một số thiết bị khoa học trong tương lai và có nguy cơ va chạm với các mặt trăng của Sao Mộc. Vào tháng 1 năm 2021, NASA đã gia hạn sứ mệnh đến tháng 9 năm 2025.Trong giai đoạn này, Juno bắt đầu xem xét các mặt trăng lớn của Sao Mộc, Ganymede, Europa và Io. Một chuyến bay tiếp cận Ganymede vào ngày 7 tháng 6 năm 2021, 17:35 UTC hay 00:35 theo giờ Việt Nam, tiếp cận ở khoảng cách 1.038 km, cũng là tàu vũ trụ tiếp cận gần nhất với mặt trăng này kể từ phi vụ Galileo, năm 2000. Sau đó một chuyến bay tiếp cận Europa dự kiến vào cuối 2022 ở khoảng cách 320 km. Cuối cùng, tàu sẽ thực hiện 2 lần bay tiếp cận Io vào 2024 ở khoảng cách 1500 km. Những chuyến bay tiếp cận sẽ cung cấp thêm thông tin về các mặt trăng lớn và sự chuẩn bị cho các phi vụ trong tương lai như Sứ mệnh Europa Clipper của NASA và JUICE của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (JUpiter ICy moons Explorer), cũng như đề xuất quan sát núi lửa trên Io.

Mục tiêu khoa học[sửa | sửa mã nguồn]

Vùng cực Sao Mộc chụp bởi tàu Pioneer 11 (1974) khi nó nhờ sự hỗ trợ hấp dẫn của hành tinh này để hành trình đến Sao Thổ

Các thiết bị khoa học trên Juno sẽ có mục đích đo đạc và nghiên cứu:

  • Tỉ lệ giữa oxyhiđrô, phép đo cho sự có mặt và phân bố của nước trên Sao Mộc, từ đó là dữ liệu quan trọng cho các lý thuyết đề cập đến sự liên quan giữa sự hình thành của các hành tinh khổng lồ với sự hình thành của Hệ Mặt Trời.
  • Nhận được sự ước lượng tốt hơn về khối lượng của lõi Sao Mộc, và từ đó cung cấp dữ liệu cho các lý thuyết về sự hình thành các hành tinh khổng lồ và Hệ Mặt Trời.
  • Vẽ ra chính xác bản đồ trường hấp dẫn của Mộc Tinh nhằm đánh giá sự phân bố của vật chất bên trong hành tinh, bao gồm tính chất của cấu trúc và động lực hành tinh.
  • Vẽ ra chính xác bản đồ từ trường của Mộc Tinh nhằm đánh giá nguồn gốc và cấu trúc của từ trường cũng như từ trường được tạo ra như thế nào ở sâu bên trong Sao Mộc. Quan sát này cũng sẽ giúp các nhà khoa học hiểu thêm về đặc tính vật lý cơ bản của thuyết dynamo.
  • Vẽ ra bản đồ về sự biến đổi thành phần trong khí quyển, nhiệt độ, cấu trúc, mật độ và tính động lực của các đám mây ở sâu trong khí quyển tới độ sâu với áp suất hơn 100 bars.
  • Khám phá và khảo sát cấu trúc 3 chiều của từ quyển và cực quang trên Mộc Tinh.[6]

Quỹ đạo[sửa | sửa mã nguồn]

Các vùng, vành đai và xoáy trên Sao Mộc
Ảnh chụp cực quang trên Sao Mộc dưới bước sóng UV của Hubble Space Telescope. Các điểm và dải sáng là do những luồng từ trường liên kết giữa Sao Mộc với các vệ tinh lớn nhất của nó (với Io: dải sáng nằm ở phía xa bên trái; Ganymede: điểm sáng ở phía dưới trung tâm bức ản; Europa: điểm sang ở bên phải).

Quỹ đạo của Juno có hình elip dẹt[7] với cận điểm quỹ đạo cách Sao Mộc 4300 km nằm cách xa quỹ đạo của Callisto.[7] Điều này giúp cho con tàu tránh khỏi tác động xấu từ vành đai bức xạ của Sao Mộc.[7] Tấm khiên bức xạ Juno làm bằng titan gắn trên con tàu cũng sẽ giúp bảo vệ các thiết bị điện tử trên Juno.[8]

Các nhóm tham gia[sửa | sửa mã nguồn]

Scott Bolton từ Viện nghiên cứu Tây Nam ở San Antonio, Texas là Người đứng đầu dự án (Principal Investigator) và chịu trách nhiệm chung cho toàn bộ dự án. Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lựcCalifornia quản lý phi vụ và Tập đoàn Lockheed Martin được giao cho nhiệm vụ phát triển và chế tạo con tàu. Dự án này cũng được một số viện khác tham gia thiết kế và chế tạo. Đồng đứng đầu dự án là Toby Owen từ Đại học Hawaii, Andy Ingersol từ Cal Tech, Fran Bagenai từ Đại học Colorado ở Boulder, và Candy Hansen từ Viện khoa học hành tinh. Jack Connerney từ Goddard Space Flight Center là người đứng đầu nhóm thiết kế các thiết bị khoa học.[9][10]

Pin mặt trời[sửa | sửa mã nguồn]

Juno sẽ là phi vụ đầu tiên đến Sao Mộc sử dụng tấm năng lượng mặt trời thay vì máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTGs) đã được trang bị trên các tàu Pioneer 10, Pioneer 11, chương trình Voyager, Cassini–Huygens, và tàu quỹ đạo Galileo. Những phát triển về hiệu năng trong công nghệ pin mặt trời trong nhiều thập kỉ qua đã góp phần vào tính khả thi kinh tế nhờ việc sử dụng pin mặt trời nhằm cung cấp năng lượng cho các tàu không gian thám hiểm những vùng xa hơn 5 AU từ Mặt Trời. Ngoài ra, RTGs cũng bị giới hạn về tính khả dụng trong các chuyến bay không gian. NASA có kế hoạch sử dụng RTGs trên một số tàu không gian,[11] và sẽ đưa ra quyết định nhằm sử dụng nguồn năng lượng thay thế trên phương diện thực hành và kinh tế hơn là phương diện chính trị.

Tàu quỹ đạo Juno sử dụng 3 mảng pin mặt trời (2,65 x 8,9 m[1] mỗi mảng) bố trí đối xứng quanh thân tàu, chúng được gấp lại cho gọn trong quá trình phòng tàu. Ngay sau khi tách ra khỏi tên lửa đẩy, 3 mảng sẽ được lật ra. Hai trong ba mảng, mỗi mảng chứa bốn tấm pin mặt trời, và mảng thứ ba chứa ba tấm pin mặt trời cùng với từ kế đặt ở ngoài cùng của mảng. Tổng diện tích của ba mảng là hơn 60 mét vuông (650 foot vuông). Nhờ đó mà nó cung cấp nguồn năng lượng lên tới 15 kilôwatt (20 hp) khi quay quanh Trái Đất, nhưng chỉ còn 486 watt (0,652 hp) khi Juno đến Sao Mộc, và giảm xuống còn 420 watt (0,56 hp) do những tác động của bức xạ đến chất lượng các tấm pin.[12] Các mảng pin mặt trời sẽ liên tục hướng về Mặt Trời từ lúc phóng cho đến lúc kết thúc dự án, ngoại trừ giai đoạn động cơ chính hoạt động khi con tàu đi vào quỹ đạo quanh Mộc Tinh.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ a b c d e “Juno Mission to Jupiter” (PDF). NASA. 9 tháng 4 năm 2021. tr. 2. Truy cập ngày 5 tháng 4 năm 2011.
  2. ^ Cureton, Emily Jo (ngày 9 tháng 6 năm 2011). “Scientist with area ties to study Jupiter up close and personal”. Big Bend Now. Bản gốc lưu trữ ngày 25 tháng 11 năm 2011. Truy cập 17 tháng 6 năm 2011.
  3. ^ “NASA's Shuttle and Rocket Launch Schedule”. Truy cập ngày 17 tháng 2 năm 2011.
  4. ^ Juno - Mission Info Truy cập 1 tháng 8 năm 2011
  5. ^ Juno - Mission Overview NASA mission pages. 03.03.09. Truy cập 1 tháng 8 năm 2011
  6. ^ “Juno Science Objectives”. University of Wisconsin-Madison. Bản gốc lưu trữ ngày 16 tháng 10 năm 2008. Truy cập ngày 13 tháng 10 năm 2008.
  7. ^ a b c Moomaw, Bruce (11 tháng 3 năm 2007). “Juno Gets A Little Bigger With One More Payload For Jovian Delivery”. SpaceDaily. Truy cập ngày 5 tháng 4 năm 2011.
  8. ^ “Setting up Juno's Radiation Vault”. NASA. ngày 12 tháng 7 năm 2010. Truy cập ngày 5 tháng 4 năm 2011.
  9. ^ “Juno Institutional Partners”. NASA. 2008. Bản gốc lưu trữ ngày 15 tháng 11 năm 2009. Truy cập ngày 8 tháng 8 năm 2009.
  10. ^ “NASA Sets Launch Coverage Events For Mission To Jupiter”. NASA Press Release. ngày 27 tháng 7 năm 2011.
  11. ^ “Enabling Exploration: Small Radioisotope Power Systems”. NASA. Bản gốc lưu trữ ngày 30 tháng 1 năm 2009. Truy cập ngày 24 tháng 10 năm 2007.
  12. ^ “Juno prepares for mission to Jupiter”. Machine Design. Truy cập ngày 2 tháng 11 năm 2010.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]