'Галилео' — автоматический космический аппарат НАСА, созданный для исследования Юпитера и его спутников. Аппарат был запущен в 1989 году и проработал до 2003 года. Это был первый аппарат, вышедший на орбиту Юпитера, изучавший планету длительное время и сбросивший в ее атмосферу спускаемый зонд. Станция передала свыше 30 гигабайт информации, включая 14 тысяч изображений планеты и спутников, а также уникальную информацию об атмосфере Юпитера. Название станции связано с тем, что именно Галилео Галилей открыл четыре спутника Юпитера в 1610 году.

История

Проектирование аппарата началось еще в 1977 году, когда было принято решение об изучении атмосферы Юпитера с помощью спускаемого аппарата. Целью миссии было изучение атмосферы Юпитера, спутников и их строения, магнитосферы, передача изображений планеты и ее спутников и пр.

Предполагалось, что 'Галилео' будет выведен на земную орбиту с помощью 'шаттла', а затем разогнан с помощью ускорителя 'Кентавр' в сторону Юпитера. Однако после гибели 'Челленджера' доставка 'Кентавра' на орбиту с помощью 'шатла' была запрещена. После длительного анализа была найдена траектория полета, значительно экономившая топливо и позволявшая обойтись без 'Кентавра'. Эта траектория, которую назвали VEEGA, использовала притяжение Венеры и Земли для совершения гравитационных маневров.

В результате, аппарат полетел сначала к Венере и 2 раза прошел мимо Земли, прежде чем выйти на траекторию к Юпитеру, а длительность полета до планеты составила почти 6 лет. В результате 'Галилео' провел исследования Венеры и двух астероидов. Из-за изменения первоначальной траектории аппарату потребовалась дополнительная солнцезащита. Кроме того, поскольку вблизи Солнца аппарат должен был быть повернут определенным образом, чтобы находиться в тени солнцезащиты, то использование основной антенны было невозможно. Поэтому решено было не раскрывать ее, пока аппарат не отойдет от Солнца на безопасное расстояние, а для поддержания связи была установлена дополнительная антенна. Но основная антенна впоследствии так и не раскрылась.

Суммарные расходы на миссию 'Галилео' составили 1,5 млрд долл.

Основные события:

• Аппарат был запущен 18 октября 1989 года с борта космического корабля 'Атлантис'. Старт не раз откладывался из-за катастрофы 'Челленджера'.

• В 1990 году пролетел мимо Венеры, проведя ряд исследований этой планеты.

• В 1991 году вошел в кольцо астероидов, располагающегося между орбитами Марса и Юпитера.

• В 1994 году сфотографировал, как комета Шумейкеров - Леви 9 врезается в Юпитер.

• 7 декабря 1995 года вышел на орбиту Юпитера.

• Предполагалось, что после прибытия к Юпитеру 'Галилео' проработает два года, переходя с одной орбиты на другую с целью сближения с каждым из крупных спутников. Всего было разработано 11 орбит. В действительности 'Галилео' 'освоил' гораздо большее число орбит, сделав 35 витков вокруг Юпитера в течение 8 лет.

• 21 сентября 2003 года, после 14 лет полета и 8 лет исследований системы Юпитера, миссия 'Галилео' была завершена. Аппарат был послан в атмосферу Юпитера со скоростью около 50 км/с с целью избежать возможности занесения микроорганизмов с Земли на спутники Юпитера. Он расплавился в верхних слоях атмосферы.

Описание аппарата

Аппарат высотой 5 метров весил 2223 кг, в том числе 118 кг научного оборудования, 339 кг — спускаемый аппарат, 925 кг топлива. Электроэнергетическая установка состояла из двух радиоизотопных элементов мощностью около 500 Вт.

На аппарате было установлено 4 антенны — основная, маломощная и приемная для связи со спускаемым аппаратом. Основная антенна не раскрылась, и связь с Землей осуществлялась с помощью маломощной антенны. Скорость связи составила 160 бит/с вместо 134 Кбит/с. Были разработаны методы сжатия информации, однако качество некоторых снимков пришлось уменьшить. Нагрузка на основной компьютер резко возросла, и частично алгоритмы сжатия выполнялись на компьютере, ответственном за систему ориентации 'Галилео'. Ленточное устройство хранения информации имело емкость 900 мегабит, однако с ним также возникли проблемы.

Энергию для аппарата вырабатывали две радиоизотопные установки общей мощностью 570 ватт.

Аппарат был оснащен ракетным двигателем тягой в 400 ньютонов и 12-ю малыми двигателями ориентации по 10 Н. Торможение при заходе на юпитерианскую орбиту осуществлялось с помощью основного двигателя, а переходы с одной орбиты на другую, как правило, с помощью двигателей ориентации, хотя в двух переходах использовался и основной двигатель.

'Галилео' нес 11 научных инструментов, и еще 7 находились на спускаемом зонде.

Аппарат был оборудован камерой, дающей изображения 800х800 пикселей. Камера сделана по принципу телескопа-рефлектора, работала с помощью кремниевых сенсоров и была оборудована различными фильтрами для съемки в том или ином диапазоне. Спектральный диапазон камеры составлял от 0,4 до 1,1 микрометра. Радиационную защиту камеры выполняло 1-сантиметровое танталовое покрытие. Разрешение камеры, установленной на 'Галилео', в 20 раз превышало показатель камер 'Вояджеров', а для некоторых снимков — до 1000 раз.

Спектрометр для картирования в ближней инфракрасной области позволял получать картинку высокого разрешения в инфракрасном диапазоне. С его помощью можно было составлять 'температурные карты', делать выводы о химическом составе поверхности спутников Юпитера, а также определять тепловые и химические характеристики атмосферы планеты, включая внутренние слои. Диапазон волн, регистрируемых NIMS, составлял от 0,7 до 5,2 мкм.

Фотополяриметр был призван измерять интенсивность и поляризацию света, отраженного/рассеянного от Юпитера и поверхности его спутников. Прибор одновременно выполнял функции поляриметра, фотометра и радиометра. С помощью фотополяриметра делались оценки, касающиеся как состава и структуры атмосферы, так и потоков теплового и отраженного излучения. Поляриметр регистрировал электромагнитные волны длиной до 110 мкм.

Ультрафиолетовый спектрометр работал в диапазоне волн от 54 до 128 нанометров, а дополнительный ультрафиолетовый спектрометр — от 113 до 438 нанометров. С помощью этих приборов определялись характеристики атмосферных газов, полярных сияний, атмосферных свечений и ионизированной плазмы вокруг Юпитера и Ио. Кроме того, ультрафиолетовые спектрометры позволяли определять физическое состояние веществ на поверхности спутников: иней, лед, пескообразная субстанция и т. п.

Ряд приборов использовался, главным образом, для изучения плазмы, входящей в магнитосферу Юпитера. Детектор пылевых частиц регистрировал частицы массой от 10 до 10 грамма в космическом пространстве и на орбите Юпитера. Проводились также небесномеханические и радиоэксперименты.

Спускаемый аппарат, массой 339 кг и размером около метра, был оборудован парашютной системой, радиопередатчиком для связи с 'Галилео' и семью научными приборами. На нем не было приемной антенны и собственных двигателей. В комплект приборов входили:

• прибор для определения структуры атмосферы;
• масс-спектрометр;
• нефелометр;
• прибор для регистрации молний, измерения радиоэмиссий и регистрации заряженных частиц;
• прибор для точного измерения доли гелия в атмосфере;
• прибор для регистрации потоков излучения и энергии в атмосфере;
• использование радиопередатчика для измерения скорости ветра по доплеровскому эффекту.

Научные исследования

Мозаичное изображение астероида Гаспра

Астероид Ида со спутником Дактиль

Находясь в поясе астероидов, 'Галилео' сблизился с астероидом Гаспра и послал на Землю первые снимки, сделанные с близкого расстояния. Около года спустя 'Галилео' прошел мимо астероида Ида и обнаружил у него спутник, названный Дактилем.

В 1994 на поверхность Юпитера упала комета Шумейкера — Леви. Галилео смог наблюдать процесс с близкого расстояния.

В декабре 1995 года спускаемый аппарат вошел в атмосферу Юпитера. Зонд проработал в атмосфере примерно в течение часа, опустившись на глубину 130 км. Согласно измерениям, внешний уровень облаков характеризовался давлением в 1,6 атмосферы и температурой ?80њ С; на глубине 130 км — 24 атмосферы, +150 њC. Плотность облаков оказалась ниже ожидавшейся, предполагаемый слой облаков из водяного пара отсутствовал.

'Галилео' подробно исследовал динамику атмосферы Юпитера и другие параметры планеты. В частности, он обнаружил, что атмосфера Юпитера имеет 'мокрые' и 'сухие' области. В некоторых 'сухих пятнах' содержание водяного пара было в 100 раз меньше, чем в атмосфере в целом. Эти 'сухие пятна' могли увеличиваться и уменьшаться, однако они постоянно оказывались на одних и тех же местах, что говорит о системности циркуляции атмосферы Юпитера. 'Галилео' зарегистрировал многочисленные грозы с молниями в 1000 раз мощнее земных. Передал множество снимков Большого Красного Пятна — гигантского шторма, который наблюдают уже 300 лет. 'Галилео' также обнаружил 'горячие пятна' вдоль экватора. По-видимому, в этих местах слой внешних облаков тонок, и можно видеть более горячие внутренние области.

Благодаря данным 'Галилео' были построены более точные модели процессов, происходящих в атмосфере Юпитера.

Большое значение имели исследования спутников Юпитера. За время своего пребывания на орбите Юпитера 'Галилео' проходил рекордно близко к спутникам Юпитера: Европа — 201 км, Каллисто — 138 км, Ио — 102 км, Амальтея 160 км.

Было получено множество новых данных и подробные снимки поверхности спутников. Было установлено, что Ио обладает собственным магнитным полем, подтверждена теория о наличии океана жидкой воды под поверхностью Европы, высказаны гипотезы о наличии жидкой воды в недрах Ганимеда и Каллисто. Также были определены необычные характеристики Амальтеи.

Снимки спутников Юпитера, сделанные 'Галилео'
Ио	Европа
Каллисто	Ганимед