Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) มีกำหนดจะระเบิดในวันพฤหัสบดี (13 เมษายน) โดยจะเริ่มการเดินทางแปดปีไปยังดาวพฤหัสบดี โดยคาดว่ายานจะไปถึงดาวก๊าซยักษ์ในเดือนกรกฎาคม 2574
ยานอวกาศขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) จะทำการสังเกตการณ์ ดาวพฤหัสบดี และดวงจันทร์ที่มีมหาสมุทรขนาดใหญ่สามดวง ได้แก่ แกนีมีด คาลลิสโต และ ยูโรปา – อธิบายลักษณะของระบบ Jovian โดยละเอียด
วงโคจรของดาวพฤหัสบดี, โดยเฉลี่ย (เปิดในแท็บใหม่), ห่างจากโลกประมาณ 444 ล้านไมล์ (715 ล้านกิโลเมตร) ดังนั้นจึงเป็นมากกว่าการกระโดดข้ามและกระโดดไปยังดาวเคราะห์ยักษ์อย่างชัดเจน แต่ภารกิจอื่น ๆ ทำให้การเดินทางจากโลกไปยังดาวพฤหัสบดีเร็วกว่ามาก น้ำผลไม้ จะ.
ที่เกี่ยวข้อง: ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับภารกิจ JUICE Jupiter ของยุโรป
ปัจจัยหลักประการหนึ่งที่กำหนดระยะเวลาการเดินทางไปยังดาวพฤหัสบดีคือยานอวกาศจะบินตามก๊าซยักษ์หรือเข้าสู่วงโคจรสำหรับภารกิจระยะยาว
ยานอวกาศลำแรกที่เดินทางจากโลกไปยังดาวพฤหัสบดีคือยานอวกาศของ NASA ไพโอเนียร์ 10ซึ่งเปิดตัวเมื่อวันที่ 3 มีนาคม พ.ศ. 2515 และบินผ่านดาวพฤหัสบดีเมื่อวันที่ 3 ธันวาคม พ.ศ. 2516 ซึ่งหมายความว่ายานไปถึงดาวก๊าซยักษ์ในเวลาเพียง 640 วัน ไพโอเนียร์ 11 บินผ่านได้เร็วกว่า โดยไปถึงดาวพฤหัสบดีในเวลาเพียง 606 วัน
จากนั้นมียานโคจรซึ่งต้องตั้งใจมากกว่ายานบินผ่านเพราะพวกมันต้องเดินทางช้าพอที่ปลายทางจะถูกแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสจับไว้ JUICE จะเดินทางเป็นเวลาแปดปีผ่านห้วงอวกาศ ของนาซ่า กาลิเลโอ ยานสำรวจใช้เวลาประมาณหกปีในการเดินทางไปยังดาวพฤหัสบดี ปล่อยยานในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2532 และขึ้นสู่วงโคจรในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2538 หน่วยงานของ จูโน ยานอวกาศเปิดตัวในเดือนสิงหาคม 2554 และถึงปลายทางในเดือนกรกฎาคม 2559
ความผันแปรของเวลาเดินทางของวงโคจรของดาวพฤหัสบดีดังกล่าวมีสาเหตุมาจากหลายปัจจัย เช่น ระยะห่างระหว่าง โลก และดาวพฤหัสบดีจะแปรผันอย่างมากเมื่อเวลาผ่านไป นอกจากนี้ ภารกิจยานอวกาศไม่ได้ใช้เส้นทางตรงไปยังดาวเคราะห์ยักษ์ พวกเขาเดินทางตามเส้นทางที่สวยงามรอบระบบสุริยะชั้นใน บินผ่านดาวเคราะห์ดวงอื่นเพื่อรับ “แรงโน้มถ่วงช่วย” ที่เร่งความเร็ว ปั้นวิถีโคจร
ตัวอย่างเช่น กาลิเลโอเดินทางประมาณ 2.5 พันล้านไมล์ (4 พันล้านกิโลเมตร) เพื่อไปยังดาวแก๊สยักษ์ โดยรับแรงดึงดูดจากดาวศุกร์ โลก และแม้แต่ดาวเคราะห์น้อยแกสปราไปพร้อมกัน JUICE จะใช้กลยุทธ์ที่คล้ายกัน
ภารกิจ “จะทำลำดับที่ซับซ้อนของการซ้อมรบด้วยแรงโน้มถ่วง โดยเริ่มหนึ่งปีหลังจากการเปิดตัว โดยรับแรงโน้มถ่วงจากดวงจันทร์และโลก ทั้งสองร่างพร้อมกันเพื่อรับพลังงานพิเศษ” Alessandro Atzei นักวิทยาศาสตร์ของ ESA กล่าวระหว่างการแถลงข่าวของ JUICE เรื่อง 6 เมษายน “แล้วเราก็มีเครื่องช่วยแรงโน้มถ่วงบินผ่านดาวศุกร์ [and] แรงโน้มถ่วงของโลกอีกสองครั้งช่วยให้ในปี 2569 และ 2572 ไปถึงดาวพฤหัสบดีในเดือนกรกฎาคมปี 2574 อันไกลโพ้น”
ที่เกี่ยวข้อง: แรงโน้มถ่วงช่วยทำงานอย่างไร
Gravity Assist คืออะไร?
ช่วยแรงโน้มถ่วง เป็นเทคนิคการบินที่สามารถเพิ่มโมเมนตัมของยานอวกาศได้ นักวางแผนภารกิจใช้แรงโน้มถ่วงช่วยในการส่งยานอวกาศในการเดินทางที่ไม่สามารถทำได้ในเส้นทางตรง พวกมันต้องการเชื้อเพลิงมากเกินไป เป็นต้น
นอกจากนี้ยังสามารถใช้แรงโน้มถ่วงช่วยในการ “ขโมย” โมเมนตัมจากยานอวกาศ ภารกิจของกาลิเลโอเป็นตัวอย่างของสิ่งนี้ ยาน NASA ลดพลังงานเมื่อเทียบกับดาวพฤหัสบดีโดยบินผ่านหน้าภูเขาไฟ จูเวียน มูน ไอโอ. จรวดถูกใช้ทั้งเพื่อเพิ่มความเร็วและชะลอความเร็วของยานอวกาศ ดังนั้นระบบช่วยแรงโน้มถ่วงที่ขโมยพลังงานจึงสามารถลดปริมาณของจรวดที่ยานอวกาศจำเป็นต้องใช้เพื่อแทรกตัวเองขึ้นสู่วงโคจร
ระบบช่วยแรงโน้มถ่วงทำงานในลักษณะเดียวกับลูกบอลที่กลิ้งลงมาจากเนินเขาสู่หุบเขา โดยผ่านการสลับระหว่างพลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์ สมาคมดาวเคราะห์อธิบาย (เปิดในแท็บใหม่). เมื่อยานอวกาศเข้าใกล้ดาวเคราะห์ มันจะตกลงสู่หลุมแรงโน้มถ่วงของเทห์ฟากฟ้า และได้รับพลังงานจลน์ เพิ่มความเร็วขึ้นในขณะที่สูญเสียพลังงานศักย์โน้มถ่วง จากนั้นยานอวกาศจะออกจากโลกในเส้นทางโคจรใหม่ ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนได้โดยการเปลี่ยนระยะทางที่ยานเคลื่อนผ่านดาวเคราะห์ การบินผ่านดาวเคราะห์จึงสามารถมี “เอฟเฟกต์หนังสติ๊ก” บนยานอวกาศ ช่วยให้พวกมันได้รับประโยชน์สูงสุดจากปริมาณเชื้อเพลิงที่มีอยู่อย่างจำกัด
JUICE เป็นหนึ่งในยานอวกาศดังกล่าว
“เราไม่มีพลังงานเพียงพอ [at launch] เพื่อไปสู่วงโคจรที่ตรงยิ่งขึ้น [around Jupiter]ดังนั้นเราจึงต้องทำการซ้อมรบด้วยแรงโน้มถ่วงเหล่านี้เพื่อค่อยๆ เพิ่มพลังงานของยานอวกาศเพื่อไปให้ถึงดาวพฤหัสบดี” Atzei กล่าว
พลังงานพิเศษที่ส่งไปยังยานอวกาศต้องมาจากที่ใดที่หนึ่ง นั่นคือการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ ความแตกต่างของมวลระหว่างยานอวกาศกับดาวเคราะห์นั้นยิ่งใหญ่มาก อย่างไรก็ตาม การชะลอตัวของดาวเคราะห์ที่เกิดขึ้นนั้นน้อยมากจนนับแทบไม่ถ้วน
ตัวอย่างเช่น สมาคมดาวเคราะห์กล่าวว่า ว่าเมื่อยานโวเอเจอร์ 1 ของ NASA ทำการบินผ่านดาวพฤหัสบดีโดยใช้แรงโน้มถ่วงช่วยในปี 2522 ก๊าซยักษ์ดังกล่าวได้ชะลอวงโคจรของมันลงประมาณ 0.0000000000000000000000010 กิโลเมตรต่อวินาทีในขณะที่ ยานโวเอเจอร์1 ได้ความเร็วเพิ่มขึ้น 10 กิโลเมตรต่อวินาที
ดาวเคราะห์ชั้นในให้ความช่วยเหลือ: แรงโน้มถ่วงของ JUICE ช่วย
เพื่อไปยังดาวพฤหัสบดี JUICE จะได้รับการช่วยแรงโน้มถ่วงของระบบสุริยะชั้นในทั้งหมดสี่จาก ดวงจันทร์โลกและ ดาวศุกร์. (ย้อนกลับไปในปี 2560 ESA กำลังเสนอแรงโน้มถ่วงครั้งที่ห้าและครั้งสุดท้ายจากดาวอังคารประมาณสามปีก่อนถึงดาวพฤหัสบดี แต่นั่นไม่ได้อยู่ในแผนอีกต่อไป)
JUICE จะมุ่งสู่การช่วยแรงโน้มถ่วงครั้งแรกในเดือนสิงหาคม 2567 หลังจากเสร็จสิ้นการโคจรรอบดวงอาทิตย์ครั้งแรก และนี่จะเป็นสิ่งที่พิเศษมากสำหรับยาน ESA และสำหรับการสำรวจอวกาศโดยทั่วไป นี่จะเป็นการรวมระบบช่วยแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์และโลกเข้าด้วยกัน ซึ่งเรียกอย่างเป็นทางการว่าระบบช่วยแรงโน้มถ่วงของโลกและดวงจันทร์ (LEGA) ซึ่งเป็นครั้งแรกที่มีการดำเนินการดังกล่าว
“อันแรกจะท้าทายมาก เพราะมันจะไม่ใช่แค่การช่วยด้วยแรงโน้มถ่วงของโลก แต่เป็นการช่วยแรงโน้มถ่วงของโลกและดวงจันทร์ ซึ่งหมายความว่าเราต้องผ่านโลกและดวงจันทร์ไปพร้อมกัน” อาเซอิกล่าวเสริม “นี่จะเป็นการซ้อมรบโดยใช้แรงโน้มถ่วงที่แม่นยำที่สุดเท่าที่เคยมีมา”
แรงโน้มถ่วงครั้งต่อไปสำหรับ JUICE จะเกิดขึ้นในอีกหนึ่งปีต่อมา ในเดือนสิงหาคม 2568 เมื่อยานอวกาศได้รับแรงหนุนจากดาวเคราะห์ดวงที่สองจากดวงอาทิตย์ นั่นคือดาวศุกร์
เครื่องช่วยแรงโน้มถ่วงอีก 2 เครื่องถัดไปของยานอวกาศจะมาจากโลกทั้งคู่ JUICE จะบินผ่านโลกของเราในเดือนกันยายน 2569 และจากนั้นจะมาเยือนโลกเป็นครั้งสุดท้ายในเดือนมกราคม 2562 เมื่อได้รับแรงดึงดูด “เตะ” อีกครั้ง ซึ่งเป็นครั้งสุดท้ายก่อนถึงดาวพฤหัสบดี
นั่นจะไม่ใช่จุดจบของแรงดึงดูดสำหรับ JUICE แม้หลังจากเริ่มภารกิจทางวิทยาศาสตร์แล้ว ยานอวกาศก็ยังต้องใช้เครื่องช่วยแรงโน้มถ่วงเพื่อไปยังดวงจันทร์แกนีมีด ยูโรปา และคาลลิสโต (ในตอนแรก JUICE จะโคจรรอบดาวพฤหัสบดี โดยทำการบินผ่านดวงจันทร์ทั้งสามดวงนั้นหลายครั้ง จากนั้นมันจะเลื่อนเป็นวงโคจร แกนีมีด ในปี พ.ศ. 2578 กลายเป็นยานสำรวจลำแรกที่โคจรรอบดวงจันทร์ดวงอื่นที่ไม่ใช่โลก)
“แรงโน้มถ่วงช่วยต้องแม่นยำ แต่เรามีบุคลากรที่มีความสามารถมากในหน่วยควบคุมภารกิจ และพวกเขาคุ้นเคยกับการซ้อมรบเหล่านี้” อัทเซย์กล่าวเสริม
ตามเรามา บนทวิตเตอร์ @สเปซดอตคอม (เปิดในแท็บใหม่) และบน เฟสบุ๊ค (เปิดในแท็บใหม่).
#เหตใดยานอวกาศ #JUICE #ของยโรปจงตองใชเวลาถง #ปจงจะไปถงดาวพฤหสบด