Takiej jakości zdjęcia księżyców Jowisza wykona sonda JUICE

Kolekcja zdjęć Ziemi i Księżyca wykonanych z pokładu pojazdów przelatujących w pobliżu tych dwóch ciał niebieskich wzbogaciła się o zestaw fotografii wykonanych przez sondę JUICE. Ze względu na niewielką odległość od Księżyca (około 750 km) i Ziemi (około 6840 km) w momencie największego zbliżenia, ujęcia dają nam przedsmak jakości obserwacji, które wykonywane będą od 2031 r. na orbicie Jowisza.

Sonda przelatując w pobliżu Księżyca i Ziemi wykonała trzy typy zdjęć. Pierwsze to fotografie z kamer, które służą jedynie do oceny stanu sondy w trakcie misji. Zrobione zostały też zdjęcia z kamer nawigacyjnych, które będą pomocne przy fotografii o szerokim kącie widzenia. Do fotografii o naukowym charakterze przeznaczony jest jednak teleskop JANUS (opis instrumentu poniżej). 

Zarówno w przypadku Księżyca jak i Ziemi, kamera instrumentu JANUS miała sposobność wykonania zdjęć pokrywających pojedynczy pas powierzchni (w przypadku Ziemi przez rejon oceanu Indyjskiego). Pokazane poniżej fotografie służą ocenie zdolności aparatury obserwacyjnej sondy, nie są przetworzone i skalibrowane, czego można spodziewać się w przyszłości w przypadku fotografii księżyców Jowisza.

Misja JUICE, czyli JUpiter ICy moons Explorer, to jeden z dwóch wielkich projektów, które koncentrują się na eksploracji trzech z czterech księżyców Galileuszowych Jowisza - Europy, Kalisto i Ganimedesa (obserwacje obejmą też Io, atmosferę Jowisza i jego otoczenie). Jak nazwa wskazuje, tych, które mają lodową skorupę i z dużym prawdopodobieństwiem kryją się pod nią pokłady ciekłej wody.

Druga z misji, Europa Clipper koncentrująca się przede wszystkim na księżycu Europa (JUICE nie będzie się na nim skupiała), wysłana będzie przez NASA w październiku tego roku. Tymczasem JUICE już od ponad roku realizuje swoją misję, choć na razie to tylko lot do celu. Z pewnej perspektywy bardzo pokręconą, bo dla zaoszczędzenia paliwa w fazie transferu na Jowisza, a także ze względu na roczne opóźnienie startu, ESA wybrała trajektorię, która wiąże się z trzema przelotami w pobliżu Ziemi i jednym w pobliżu Wenus. Sonda wykonuje pętle wokół Słońca, coraz bardziej rozwinięte, aż w pewnym momencie wystrzeli z wnętrza Układu Słonecznego w stronę jego największej planety.

Pierwszą asystą grawitacyjną był przelot w pobliżu układu Ziemia-Księżyc w dniach 19-20 sierpnia 2024 r. Teraz sonda skierowała się w stronę Wenus, która wspomoże ją swoją grawitacją za rok. W 2026 i 2029 r. JUICE czekają jeszcze dwa przeloty w pobliżu Ziemi. Asysta sprzed kilku dni pozwoliła zaoszczędzić 150 kilogramów paliwa, co w perspektywie dekady zapewni sondzie możliwość wejścia na ciaśniejszą orbitę wokół Ganimedesa, który ma być ostatecznym celem sondy i finalnie badanym księżycem.

JUICE wyposażona jest w zestaw 11 instrumentów, wśród których dla miłośnika astronomii najbardziej interesujący jest teleskop JANUS. Jej nazwa to skrót od łacińskiego zdania - Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator. W tłumaczeniu oznacza ona - Kompleksowa eksplorację Jowisza, jego miłości i potomków. To nawiązanie do nazewnictwa księżyców tej planety czerpiącego z greckiej mitologii.

Kamera teleskopu zarejestruje zdjęcia w 13 pasmach barwnych, które obejmują zakres długości promieniowania elektromagnetycznego od 350 nm do 1050 nm. Oznacza to, że dostaniemy obrazy księżyców zarówno w świetle widzialnym, jak i bliskiej podczerwieni. Pole widzenia kamery to 1,3 stopnia, co w przypadku pełnoklatkowego aparatu odpowiadałoby obiektywowi o ogniskowej około 1300 mm. ESA sugeruje, że zdolność rozdzielcza kamery JANUS pozwoli zaobserwować obiekt o rozmiarze piłki tenisowej z odległości jednego kilometra.

W praktyce rozdzielczość przestrzenna wyniesie maksymalnie około 10 km na piksel w przypadku detali na powierzchni Jowisza, a w przypadku obserwacji Ganimedesa z najmniejszej odległości (około 500 km) będzie to nawet 2,4 km na piksel. Wiele zdjęć będzie miało mniejszą rozdzielczość, jednak w porównaniu ze fotografiami księżyców Jowisza, którymi dziś dysponujemy, będzie to znacząca poprawa (co najmniej kilkukrotna).

Rozdzielczość sensora wydaje się niewielka, bo ma on tylko 3 Mpix, ale jego wymiary są zbliżone do układu typu 1 cal, czyli z pikselami o rozmiarze 7 um (pełnoklatkowe sensory 24 Mpix do cyfrówek mają piksele o rozmiarze około 6 um). Detaliczne zdjęcia lodowych księżyców Jowisza są niezbędne dla poprawienia naszej wiedzy na temat procesów (w tym tektoniki, kriowulkanizmu), które kształtują powierzchnię tych ciał niebieskich, a które mają związek z tym jak na te księżyce oddziałuje Jowisz i tym jaka jest dokładna ich budowa wewnętrzna. Obserwacje w różnych kolorach pomocne będą przy określeniu składu powierzchni.

Na pierwsze naukowe rezultaty poczekamy prawdopodobnie do 2031 r. (o ile JUICE nie napotka po drodze innych niż Ziemia i Wenus ciekawych obiektów do badań, np. asteroid), ale wiadomo, że trud konstruktorów sondy i jej instrumentów się opłacił.

Źródło: ESA, DLR, inf. własna