تحلق مركبة جونو الفضائية نحو المشتري: كريستين فرانسيس

تحلق مركبة جونو الفضائية نحو المشتري: كريستين فرانسيس


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


مقالات ذات صلة

تُظهر إعادة الإعمار كيف بدا الشفقان الشمالي والجنوبي لجونو عندما اقترب من كوكب المشتري ، ومر فوق القطب الشمالي ، وسافر إلى نصف الكرة الجنوبي ليعبر فوق القطب الجنوبي ، وانحسر أخيرًا عن كوكب المشتري

لسوء الحظ ، لا يحتوي المسبار على أداة للأشعة السينية على متنه ، لذلك يجب على الباحثين الجمع بين البيانات التي جمعها جونو مع بيانات من أدوات أخرى ، بما في ذلك الأقمار الصناعية Chandra و XMM-Newton.

قال الدكتور دن: `` إذا تمكنا من البدء في ربط توقيعات الأشعة السينية بالعمليات الفيزيائية التي تنتجها ، فيمكننا استخدام هذه التواقيع لفهم أجسام أخرى عبر الكون مثل الأقزام البنية والكواكب الخارجية أو ربما حتى النجوم النيوترونية.

وجد باحثون من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس أن انبعاثات الأشعة السينية عالية الطاقة في القطب الجنوبي لكوكب المشتري تنبض باستمرار كل 11 دقيقة. لكن النبضات في القطب الشمالي (في الصورة) غير منتظمة ، وتتزايد وتتناقص في السطوع بشكل مستقل عن القطب الجنوبي

تشكيل الشفق

يتم إنتاج الشفق القطبي من الأرض عن طريق التفاعلات بين الجسيمات المشحونة من الشمس عند دخولها الغلاف الجوي.

يتم تضمين عمليتين ، اعتمادًا على نوع الشفق القطبي.

تتولد الشفق القطبي الشديد عن طريق تسارع الإلكترونات ، بينما ينشأ الشفق القطبي الأضعف من تشتت الإلكترونات المحاصرة مغناطيسيًا.

حتى الآن ، كان على الرغم من أن الشفق القطبي على كوكب المشتري تم إنتاجه بنفس طريقة إنتاج الشفق القطبي الشديد على الأرض.

ولكن خلال رحلة جوية فوق كوكب المشتري مؤخرًا ، اكتشف مسبار جونو التابع لوكالة ناسا إلكترونات متسارعة ، على الرغم من أن هذا لا يبدو أنه ينتج شفقًا قطبيًا شديدًا.

وبدلاً من ذلك ، تشير الملاحظات إلى أن الشفق القطبي للمشتري يتولد بنفس طريقة الشفق القطبي الأضعف على الأرض.

"إنها خطوة قوية ومهمة للغاية نحو فهم الأشعة السينية في جميع أنحاء الكون ، وهي خطوة لم نحصل عليها إلا أثناء قيام جونو بإجراء قياسات في وقت واحد مع Chandra و XMM-Newton."

إحدى النظريات عن عدم تطابق الأضواء الشمالية والجنوبية هي أن الشفق القطبي للمشتري يتشكل بشكل منفصل عندما يتفاعل المجال المغناطيسي للكوكب مع الرياح الشمسية.

يقترح الباحثون أن خطوط المجال المغناطيسي تهتز وتنتج موجات تحمل الجسيمات المشحونة نحو القطبين.

ثم تتغير هذه الموجات في سرعة واتجاه السفر حتى تصطدم بجو المشتري ، وتولد نبضات من الأشعة السينية.

باستخدام مراصد XMM-Newton و Chandra للأشعة السينية في مايو إلى يونيو 2016 ومارس 2007 ، أنتج المؤلفون خرائط لانبعاثات الأشعة السينية لكوكب المشتري وحددوا بقعة ساخنة للأشعة السينية في كل قطب.

تغطي كل بقعة ساخنة مساحة أكبر بكثير من سطح الأرض.

بدراسة كل منها لتحديد أنماط السلوك ، وجدوا أن النقاط الساخنة لها خصائص مختلفة للغاية.

مقطع فيديو يُظهر سلسلة من الصور للشفق القطبي الشمالي لكوكب المشتري ، التقطه جونو في نصف الكرة الشمالي في 2 فبراير 2017

وقالت الدكتورة ليكيا راي ، المؤلفة المشاركة في الدراسة: `` يثير سلوك النقاط الساخنة للأشعة السينية على كوكب المشتري أسئلة مهمة حول العمليات التي تنتج هذه الشفق القطبي.

نحن نعلم أن مزيجًا من أيونات الرياح الشمسية وأيونات الأكسجين والكبريت ، والتي نشأت في الأصل من الانفجارات البركانية من قمر المشتري ، Io ، متورطة.

ومع ذلك ، فإن أهميتها النسبية في إنتاج انبعاثات الأشعة السينية غير واضحة.

مهمة جونو التابعة لناسا

وصل مسبار جونو إلى كوكب المشتري العام الماضي بعد رحلة استغرقت خمس سنوات و 1.8 مليار ميل من الأرض.

بعد مناورة فرملة ناجحة ، دخلت الآن في مدار قطبي طويل وحلقت على بعد 3100 ميل (5000 كيلومتر) من قمم السحب الملتفة على الكوكب.

سينتقل المسبار إلى مسافة 4200 كيلومتر فقط من غيوم الكوكب مرة كل أسبوعين - وهو قريب جدًا من توفير تغطية عالمية في صورة واحدة.

لم تقم أي مركبة فضائية سابقة بالدوران في مدار قريب جدًا من كوكب المشتري ، على الرغم من إرسال مركبتين أخريين تغرقان في تدميرهما عبر غلافه الجوي.

لإكمال مهمتها المحفوفة بالمخاطر ، سيتعين على جونو النجاة من عاصفة إشعاعية قاتلة ناتجة عن المجال المغناطيسي القوي لكوكب المشتري. إن دوامة الجسيمات عالية الطاقة التي تنتقل بسرعة الضوء تقريبًا هي أقسى بيئة إشعاعية في النظام الشمسي.

للتعامل مع الظروف ، تتم حماية المركبة الفضائية بأسلاك خاصة مقواة بالإشعاع ودرع مستشعر.

يوجد "دماغها" المهم للغاية - كمبيوتر الرحلة الخاص بالمركبة الفضائية - في قبو مدرع مصنوع من التيتانيوم ويزن حوالي 400 رطل (172 كجم).

تقع Juno في بيئة إشعاعية قاسية ، لذلك توجد إلكترونياتها الدقيقة في قبو خاص من التيتانيوم. في النهاية ، سوف يستسلم جونو للإشعاع الشديد وسيُطلب منه الانغماس في الغلاف الجوي لكوكب المشتري لتجنب أي تصادم مع أقمار الكوكب. في الصورة حجم نموذج بمقياس 1/5 لمركبة جونو الفضائية التي تعمل بالطاقة الشمسية

أضاف البروفيسور Graziella Branduardi-Raymont ، المؤلف المشارك للدراسة: `` ما أجده آسرًا بشكل خاص في هذه الملاحظات ، خاصة في الوقت الذي يقوم فيه جونو بإجراء قياسات في الموقع ، هو حقيقة أننا قادرون على رؤية كلا قطبي المشتري في الحال ، فرصة نادرة حدثت آخر مرة قبل عشر سنوات.

تتيح لنا مقارنة السلوكيات في القطبين معرفة المزيد عن التفاعلات المغناطيسية المعقدة التي تحدث في بيئة الكوكب.

يأمل الباحثون الآن في الاستمرار في تتبع نشاط أقطاب المشتري خلال العامين المقبلين لمعرفة ما إذا كان هذا السلوك الذي لم يتم الإبلاغ عنه سابقًا أمرًا شائعًا.


محتويات

تم تطوير Atlas V بواسطة شركة Lockheed Martin Commercial Launch Services (LMCLS) كجزء من برنامج مركبة الإطلاق القابلة للاستهلاك (EELV) التابعة للقوات الجوية الأمريكية وقامت برحلتها الافتتاحية في 21 أغسطس 2002. تعمل السيارة من SLC-41 في Cape Canaveral Space محطة القوة (CCSFS) و SLC-3E في قاعدة فاندنبرغ الجوية. واصلت LMCLS تسويق Atlas V للعملاء التجاريين في جميع أنحاء العالم حتى يناير 2018 ، عندما تولى United Launch Alliance (ULA) السيطرة على التسويق التجاري والمبيعات. [9] [10]

أطلس الخامس المرحلة الأولى تحرير

المرحلة الأولى من Atlas V ، الداعم الأساسي المشترك (CCB) ، يبلغ قطرها 3.8 متر (12 قدمًا) وطولها 32.5 مترًا (107 قدمًا). يتم تشغيله بواسطة محرك رئيسي روسي واحد من طراز RD-180 يحرق 284.450 كجم (627100 رطل) من الأكسجين السائل و RP-1. يعمل المعزز لمدة أربع دقائق تقريبًا ، ويوفر حوالي 4 مليون نيوتن (900000 رطلF) من الدفع. [11] يمكن زيادة قوة الدفع بما يصل إلى خمسة معززات صاروخية صلبة من نوع Aerojet ، كل منها يوفر 1.27 MN إضافية (290.000 رطل)F) من الدفع لمدة 94 ثانية.

Atlas V هو أحدث عضو في عائلة Atlas. بالمقارنة مع مركبة Atlas III ، هناك العديد من التغييرات. بالمقارنة مع أطلس الثاني ، فإن المرحلة الأولى هي شبه إعادة تصميم. لم يكن هناك أطلس الرابع.

الاختلافات الرئيسية بين صواريخ Atlas V وصواريخ عائلة Atlas I و II السابقة هي:

  • لم تعد خزانات المرحلة الأولى تستخدم بنية "بالون" من الفولاذ المقاوم للصدأ ذات ضغط أحادي. الخزانات مصنوعة من الألمنيوم الإيزوجريدوني وتكون مستقرة هيكليًا عند عدم الضغط عليها. [11]
  • يتطلب استخدام الألمنيوم ، ذو الموصلية الحرارية الأعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ ، عزل الأكسجين السائل. الخزانات مغطاة بطبقة من البولي يوريثين. [بحاجة لمصدر]
  • تم بناء نقاط التكييف للمراحل المتوازية ، سواء كانت صلبة صغيرة أو سوائل متطابقة ، في هياكل المرحلة الأولى. [11]
  • ال "1.5 مرحلة" لم يعد يتم استخدام هذه التقنية ، حيث تم إيقافها في Atlas III مع إدخال محرك RD-180 الروسي. [11] يتميز RD-180 بمضخة توربينية واحدة تغذي غرف الاحتراق المزدوجة وفوهات حرق الكيروسين / وقود الأكسجين السائل.
  • كما هو الحال مع Atlas III ، يكون خزان الأكسجين أكبر بالنسبة لخزان الوقود لاستيعاب نسبة الخليط في RD-180.
  • زاد قطر المرحلة الرئيسية من 3.0 إلى 3.7 م (9.8 إلى 12.1 قدمًا). [12]

سنتور المرحلة العليا تحرير

تستخدم المرحلة العليا من Centaur تصميم خزان الوقود المثبت بالضغط والوقود الدافع المبرد. تمتد مرحلة Centaur لـ Atlas V إلى 1.7 متر (5 أقدام و 7 بوصات) بالنسبة إلى Atlas IIAS Centaur ويتم تشغيلها بواسطة محرك واحد أو اثنين من محركات Aerojet Rocketdyne RL10A-4-2 ، كل محرك يطور قوة دفع تبلغ 99.2 كيلو نيوتن (22300 رطل)F). توفر وحدة الملاحة بالقصور الذاتي الموجودة في Centaur التوجيه والملاحة لكل من Atlas و Centaur وتتحكم في كل من ضغط خزان Atlas و Centaur واستخدام الوقود. محركات Centaur قادرة على بدء تشغيل متعدد في الفضاء ، مما يجعل من الممكن إدخالها في مدار منخفض لوقوف السيارات ، متبوعًا بفترة الساحل ثم الإدراج في GTO. يمكن أن يسمح حرق ثالث لاحق بعد ساحل متعدد الساعات بالحقن المباشر للحمولات في المدار الثابت بالنسبة للأرض. [13] اعتبارًا من عام 2006 [تحديث] ، احتلت مركبة Centaur أعلى نسبة من الوقود الدافع القابل للاحتراق مقارنة بالكتلة الإجمالية لأي مرحلة عليا من الهيدروجين الحديثة ، وبالتالي يمكنها نقل حمولات كبيرة إلى حالة طاقة عالية. [14]

ستار 48 المرحلة الثالثة تحرير

Star 48 هو نوع من محركات الصواريخ الصلبة المستخدمة في العديد من مراحل الدفع الفضائي ومركبة الإطلاق. تم تطويره بشكل أساسي بواسطة Thiokol Propulsion ، والآن ، بعد عدة عمليات اندماج ، تم تصنيعه بواسطة قسم أنظمة الفضاء بشركة Northrop Grumman. تعد مرحلة Star 48B أيضًا واحدة من العناصر القليلة التي صنعها الإنسان والتي يتم إرسالها في مسارات الهروب من النظام الشمسي ، على الرغم من أنها مهملة منذ استخدامها. تم استخدامه مرة واحدة على Atlas V كمرحلة ثالثة لـ آفاق جديدة بعثة.

تحرير انسيابية الحمولة

تتوافر هياكل Atlas V للحمولة الصافية بقطرين ، اعتمادًا على متطلبات القمر الصناعي. يأتي العرض بقطر 4.2 م (14 قدمًا) ، [15] المصمم في الأصل لمعزز Atlas II ، بثلاثة أطوال مختلفة: الإصدار الأصلي 9 م (30 قدمًا) والإصدارات الممتدة 10 و 11 م (33 و 36 قدمًا) ، تم إطلاقها لأول مرة على التوالي في بعثات AV-008 / Astra 1KR و AV-004 / Inmarsat-4 F1. تم النظر في عمليات الإنارة التي يصل قطرها إلى 7.2 متر (24 قدمًا) وطول 32.3 مترًا (106 قدمًا) ولكن لم يتم تنفيذها مطلقًا. [8]

تم تطوير وبناء إنسيابية قطرها 5.4 م (18 قدمًا) ، بقطر قابل للاستخدام داخليًا يبلغ 4.57 م (15.0 قدمًا) ، بواسطة RUAG Space [16] في سويسرا. يستخدم الانسياب RUAG البناء المركب من ألياف الكربون ويستند إلى انسيابية مماثلة مثبتة في الطيران لـ Ariane 5. تم تصنيع ثلاثة تكوينات لدعم Atlas V: 20.7 مترًا (68 قدمًا) ، 23.4 مترًا (77 قدمًا) ، و 26.5 مترًا (87 قدمًا). [16] بينما يغطي الانسياب الكلاسيكي 4.2 م (14 قدمًا) الحمولة الصافية فقط ، فإن انسيابية RUAG أطول بكثير وتحيط بالكامل كلاً من المرحلة العليا من Centaur والحمولة الصافية. [17]

خضعت العديد من الأنظمة الموجودة على Atlas V للترقية والتحسين قبل رحلة Atlas V الأولى ومنذ ذلك الوقت. بدأ العمل في وحدة الملاحة بالقصور الذاتي الجديدة (FTINU) في عام 2001 لتعزيز موثوقية المهمة لمركبات أطلس من خلال استبدال معدات الملاحة والحاسوب الحالية غير الزائدة عن الحاجة بوحدة مقاومة للأخطاء. [18] طار FTINU المحدث لأول مرة في عام 2006 ، [19] [ مطلوب الاقتباس الكامل ] وفي عام 2010 تم منح طلب متابعة لمزيد من وحدات FTINU. [20] [ مطلوب الاقتباس الكامل ] في وقت لاحق من هذا العقد ، تم استبدال FTINU بإلكترونيات الطيران المشتركة في كل من Atlas V و Delta IV. [ بحاجة لمصدر ]

في عام 2015 ، أعلنت ULA أن معززات الصواريخ الصلبة AJ-60A (SRBs) التي تنتجها Aerojet Rocketdyne والمستخدمة حاليًا في Atlas V ستحل محلها معززات GEM 63 الجديدة التي تنتجها شركة Northrop Grumman Innovation Systems. سيتم أيضًا استخدام معززات GEM-63XL الموسعة في مركبة الإطلاق Vulcan Centaur التي ستحل محل Atlas V.

بدأت المقترحات وأعمال التصميم الخاصة بالتقييم البشري لـ Atlas V في وقت مبكر من عام 2006 ، حيث أبلغت الشركة الأم لـ ULA Lockheed Martin عن اتفاقية مع Bigelow Aerospace كان من المفترض أن تؤدي إلى رحلات تجارية خاصة إلى مدار أرضي منخفض (LEO). [23]

بدأ عمل تصميم ومحاكاة التصنيف البشري بشكل جدي في عام 2010 ، مع منح 6.7 مليون دولار أمريكي في المرحلة الأولى من برنامج NASA Commercial Crew Program (CCP) لتطوير نظام اكتشاف الطوارئ (EDS). [24]

اعتبارًا من فبراير 2011 ، تلقت ULA تمديدًا حتى أبريل 2011 من وكالة ناسا وكانت تنهي العمل في EDS. [25]

ناسا طلبت مقترحات للمرحلة الثانية من برنامج التحكم الحاسوبي CCP في أكتوبر 2010 ، واقترحت ULA استكمال أعمال التصميم في EDS. في ذلك الوقت ، كان هدف ناسا هو نقل رواد الفضاء إلى المدار بحلول عام 2015. صرح مايكل جاس ، رئيس ULA ومديرها التنفيذي آنذاك ، أن تسريع الجدول الزمني حتى عام 2014 كان ممكنًا إذا تم تمويله. [26] بخلاف إضافة نظام الكشف عن الطوارئ ، لم يكن من المتوقع حدوث تغييرات كبيرة على صاروخ أطلس الخامس ، ولكن تم التخطيط لتعديلات البنية التحتية الأرضية. كان المرشح الأكثر ترجيحًا للتصنيف البشري هو N02 التكوين ، مع عدم وجود هدية ، وعدم وجود معززات صاروخية صلبة ، ومحركات RL10 مزدوجة في المرحلة العليا من Centaur. [26]

في 18 يوليو 2011 ، أعلنت NASA و ULA عن اتفاقية حول إمكانية التصديق على Atlas V وفقًا لمعايير NASA لرحلات الفضاء البشرية. [27] وافقت ULA على تزويد وكالة ناسا ببيانات عن أطلس الخامس ، بينما ستزود ناسا ULA بمشروع متطلبات الاعتماد البشري. [27] في عام 2011 ، كان Atlas V المصنف من قبل الإنسان لا يزال قيد الدراسة لنقل المشاركين في رحلات الفضاء إلى محطة Bigelow الفضائية التجارية المقترحة. [28]

في عام 2011 ، اختارت شركة Sierra Nevada Corporation (SNC) Atlas V لتكون الداعم لطائرة الفضاء Dream Chaser التي لا تزال قيد التطوير. [29] كان المقصود من Dream Chaser هو الإطلاق على Atlas V ، ونقل طاقم إلى محطة الفضاء الدولية ، والهبوط أفقيًا بعد إعادة دخول جسم الرفع. [29] ومع ذلك ، في أواخر عام 2014 ، لم تختار وكالة ناسا Dream Chaser لتكون واحدة من المركبتين اللتين تم اختيارهما في إطار مسابقة Commercial Crew.

في 4 أغسطس 2011 ، أعلنت شركة Boeing أنها ستستخدم Atlas V كمركبة إطلاق أولية لكبسولة طاقمها CST-100. سيأخذ CST-100 رواد فضاء ناسا إلى محطة الفضاء الدولية (ISS) وكان يهدف أيضًا إلى خدمة محطة Bigelow الفضائية التجارية المقترحة. [30] [31] كان من المتوقع أن يتم الانتهاء من برنامج اختبار ثلاثي الرحلات بحلول عام 2015 ، والذي يشهد على توليفة أطلس V / CST-100 لعمليات رحلات الفضاء البشرية. [31] كان من المتوقع أن تشتمل الرحلة الأولى على صاروخ أطلس V مدمج مع كبسولة CST-100 غير مأهولة ، [30] الرحلة الثانية وهي عرض لإلغاء الإطلاق أثناء الطيران في منتصف ذلك العام ، [31] والثالث رحلة بمهمة مأهولة تحمل اثنين من رواد الفضاء التجريبيين من بوينج إلى المدار الأرضي المنخفض وإعادتهم بأمان في نهاية عام 2015. [31] لم تتحقق هذه الخطط.

في عام 2014 ، اختارت ناسا كبسولة الفضاء Boeing CST-100 كجزء من برنامج CCD بعد تأخيرات طويلة. Atlas V هي مركبة الإطلاق لـ CST-100. حدث الإطلاق الأول لكبسولة CST-100 غير المأهولة فوق أطلس 5 المصنف من قبل الإنسان في صباح يوم 20 ديسمبر 2019 ، ولكن حدث شذوذ في ساعة Mission Elapsed Time على متن CST-100 مما تسبب في دخول المركبة الفضائية إلى مدار دون المستوى الأمثل. [32] ونتيجة لذلك ، لم يتمكن CST-100 من تحقيق الإدراج المداري للوصول إلى محطة الفضاء الدولية ، وبدلاً من ذلك تم إزالته من مداره بعد يومين.

كل تكوين معزز Atlas V له تعيين مكون من ثلاثة أرقام. يُظهر الرقم الأول قطر (بالأمتار) انسيابية الحمولة ولها قيمة "4" أو "5" لعمليات الإطلاق الانسيابية و "N" لعمليات إطلاق كبسولة الطاقم (حيث لا يتم استخدام إنسيابية الحمولة عند إطلاق كبسولة الطاقم ). يشير الرقم الثاني إلى عدد المعززات الصاروخية الصلبة (SRBs) الملحقة بقاعدة الصاروخ ويمكن أن تتراوح من "0" إلى "3" مع هدية يبلغ طولها 4 أمتار (13 قدمًا) ومن "0" إلى "5" مع 5 م (16 قدمًا) هدية. كما هو موضح في الصورة الأولى ، جميع تخطيطات SRB غير متناظرة. يمثل الرقم الثالث عدد المحركات في مرحلة Centaur ، إما "1" أو "2".

على سبيل المثال ، يحتوي Atlas V 551 على هدية بطول 5 أمتار و 5 SRBs و 1 محرك Centaur ، بينما يحتوي Atlas V 431 على 4 أمتار هدية و 3 SRBs و 1 محرك Centaur. [33] تم إطلاق Atlas V N22 بدون هدية ، واثنين من SRBs ، ومحركين من Centaur لأول مرة في عام 2019. حملت الرحلة مركبة Starliner في أول رحلة تجريبية مدارية لها.

اعتبارًا من يونيو 2015 [تحديث] ، جميع إصدارات Atlas V وحقوق التصميم والإنتاج وحقوق الملكية الفكرية مملوكة لشركة ULA و Lockheed Martin. [34]

تحرير القدرات

تاريخ القائمة: 8 أغسطس 2019 [35] أرقام الكتلة إلى المدار الأرضي المنخفض تميل 28.5 درجة.

تحرير تكلفة الإطلاق

قبل عام 2016 ، كانت معلومات التسعير الخاصة بإطلاق Atlas V محدودة. في عام 2010 ، تعاقدت وكالة ناسا مع ULA لإطلاق مهمة MAVEN على Atlas V 401 مقابل 187 مليون دولار أمريكي تقريبًا. [41] بلغت تكلفة هذا التكوين لعام 2013 للقوات الجوية الأمريكية في إطار شرائها 36 صاروخًا 164 مليون دولار. [42] في عام 2015 ، كلف إطلاق TDRS-M على أطلس 401 وكالة ناسا 132.4 مليون دولار أمريكي. [43]

بدءًا من عام 2016 ، قدمت ULA أسعارًا لـ Atlas V من خلال موقع RocketBuilder الخاص بها ، حيث أعلنت عن السعر الأساسي لكل تكوين صاروخ ، والذي يتراوح من 109 مليون دولار لـ 401 إلى 153 مليون دولار لـ 551. [1] يضيف كل SRB إضافي متوسطًا 6.8 مليون دولار أمريكي لتكلفة الصاروخ. يمكن للعملاء أيضًا اختيار شراء إنصاف حمولة أكبر أو خيارات خدمة تشغيل إضافية. غالبًا ما تكون تكاليف إطلاق وكالة ناسا والقوات الجوية أعلى من المهام التجارية المكافئة نظرًا لمتطلبات المحاسبة الحكومية الإضافية والتحليل والمعالجة وضمان المهمة ، والتي يمكن أن تضيف 30-80 مليون دولار أمريكي إلى تكلفة الإطلاق. [44]

في عام 2013 ، بلغ متوسط ​​تكاليف إطلاق الأقمار الصناعية التجارية إلى GTO حوالي 100 مليون دولار ، وهو أقل بكثير من تسعير Atlas V التاريخي. [45] ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة [ التوضيح المطلوب ] انخفض سعر Atlas V [401] من حوالي 180 مليون دولار أمريكي إلى 109 مليون دولار أمريكي ، [ بحاجة لمصدر ] في جزء كبير منه بسبب الضغط التنافسي الذي ظهر في سوق خدمات الإطلاق خلال أوائل عام 2010. صرح Tory Bruno ، الرئيس التنفيذي لشركة ULA في عام 2016 أن ULA تحتاج إلى مهمتين تجاريتين على الأقل كل عام من أجل الحفاظ على أرباحها في المستقبل. [46] لا تحاول ULA الفوز بهذه المهام بأقل سعر شراء بحتًا ، قائلة إنها "تفضل أن تكون الأفضل القيمة مزود ". [47] تقترح ULA أن العملاء سيكون لديهم تكاليف تأمين وتأخير أقل بكثير بسبب الموثوقية العالية لـ Atlas V والجدول الزمني المؤكد ، مما يجعل التكاليف الإجمالية للعملاء قريبة من تكاليف استخدام المنافسين مثل SpaceX Falcon 9. [48]

الإصدارات المقترحة تاريخيا تحرير

في عام 2006 ، عرضت ULA خيار Atlas V Heavy الذي من شأنه أن يستخدم ثلاث مراحل Common Core Booster (CCB) مربوطة معًا لرفع حمولة 29400 كجم (64800 رطل) إلى مدار أرضي منخفض.[49] صرحت شركة ULA في ذلك الوقت أن 95٪ من المعدات المطلوبة لـ Atlas V Heavy قد تم نقلها بالفعل على مركبات Atlas V أحادية النواة. [8] كان من المفترض أن تكون قدرة الرفع للصاروخ المقترح مكافئة تقريبًا لمحرك Delta IV Heavy ، [8] الذي يستخدم محركات RS-68 التي تم تطويرها وإنتاجها محليًا بواسطة Aerojet Rocketdyne.

ذكر تقرير عام 2006 ، الذي أعدته مؤسسة RAND لمكتب وزير الدفاع ، أن شركة Lockheed Martin قررت عدم تطوير مركبة Atlas V للرفع الثقيل (HLV). [50] أوصى التقرير للقوات الجوية الأمريكية ومكتب الاستطلاع الوطني (NRO) "بتحديد ضرورة نوع الرفع الثقيل EELV ، بما في ذلك تطوير Atlas V Heavy" ، و "حل مشكلة RD-180 ، بما في ذلك الإنتاج المشترك أو التخزين أو تطوير الولايات المتحدة لاستبدال RD-180 ". [51]

في عام 2010 ، ذكرت ULA أن متغير Atlas V Heavy يمكن أن يكون متاحًا للعملاء بعد 30 شهرًا من تاريخ الطلب. [8]

في أواخر عام 2006 ، حصل برنامج Atlas V على إمكانية الوصول إلى الأدوات والعمليات لمراحل قطرها 5 أمتار المستخدمة في Delta IV عندما تم دمج عمليات Boeing و Lockheed Martin الفضائية في United Launch Alliance. أدى ذلك إلى اقتراح دمج عمليات إنتاج صهاريج Delta IV بقطر 5 أمتار مع محركات RD-180 المزدوجة ، مما أدى إلى أطلس المرحلة 2.

ان Atlas V PH2-Heavy يتكون من ثلاث مراحل 5 أمتار بالتوازي مع ستة RD-180s في تقرير أوغسطين باعتباره رافعًا ثقيلًا محتملاً للاستخدام في بعثات فضائية مستقبلية ، بالإضافة إلى مكوك Ares V و Ares V Lite. [52] إذا تم بناء Atlas PH2-Heavy ، فمن المتوقع أن يكون قادرًا على إطلاق كتلة حمولة تبلغ حوالي 70 طنًا (69 طنًا طويلًا و 77 طنًا قصيرًا) في مدار بميل 28.5 درجة. [52] لم يتقدم أي من مقترحات المرحلة الثانية من أطلس الخامس في أعمال التطوير.

كان من المقرر استخدام Atlas V Common Core Booster كمرحلة أولى من التعاون الأمريكي الياباني صاروخ GX، التي كان من المقرر أن تقوم بأول رحلة لها في عام 2012. [53] إطلاق GX كان من مجمع الإطلاق أطلس V في قاعدة فاندنبرغ الجوية ، SLC-3E. ومع ذلك ، قررت الحكومة اليابانية إلغاء مشروع GX في ديسمبر 2009. [54]

رفض الترخيص الخارجي من قبل ULA

في مايو 2015 ، سعى كونسورتيوم من الشركات ، بما في ذلك Aerojet و Dynetics ، إلى ترخيص حقوق الإنتاج أو التصنيع لـ Atlas V باستخدام محرك AR1 بدلاً من RD-180. تم رفض الاقتراح من قبل ULA. [55]

  • أول إطلاق لـ ULA Atlas
  • أول إطلاق ليلي لـ Atlas V
  • أول مهمة ثلاثية من طراز Atlas V.
    إطلاق خدمات الإطلاق التجاري
  • أطلق أطلس أثقل حمولة حتى إطلاق MUOS-1 في عام 2012.
  • أكبر كومسات في العالم وقت الإطلاق حتى إطلاق TerreStar-1 في عام 2009 بواسطة Ariane 5 ثم Telstar 19V في 21 يوليو 2018 بواسطة Falcon 9.
  • إطلاق سنتور رقم 200 [92]
  • أثقل حمولة أطلقها أطلس حتى إطلاق MUOS-2
  • أول قمر صناعي GPS أطلقه Atlas V.
  • أطول مهمة Atlas V حتى الآن

مهمات بارزة تحرير

تم إطلاق أول حمولة ، وهي ساتل الاتصالات Hot Bird 6 ، إلى مدار النقل الثابت بالنسبة للأرض (GTO) في 21 أغسطس 2002 بواسطة Atlas V 401. [ بحاجة لمصدر ]

في 12 أغسطس 2005 ، تم إطلاق المسبار المداري لاستطلاع المريخ على متن صاروخ أطلس V 401 من مجمع الإطلاق الفضائي 41 في محطة كيب كانافيرال للقوات الجوية (CCAFS). أكملت المرحلة العليا من مركبة الإطلاق Centaur حروقها على مدار 56 دقيقة ووضعت MRO في مدار انتقال بين الكواكب باتجاه المريخ.

في 19 يناير 2006 ، تم إطلاق نيو هورايزونز بواسطة صاروخ لوكهيد مارتن أطلس V 551. تمت إضافة مرحلة ثالثة لزيادة سرعة (الهروب) مركزية الشمس. كان هذا أول إطلاق لتكوين Atlas V 551 بخمس معززات صاروخية صلبة ، وأول Atlas V بمرحلة ثالثة. [ بحاجة لمصدر ]

في 6 ديسمبر 2015 ، رفعت Atlas V أثقل حمولتها حتى الآن إلى المدار - وهي مركبة إعادة إمداد Cygnus تزن 16.517 رطلاً (7492 كجم). [157]

في 8 سبتمبر 2016 ، تم إطلاق مهمة إرجاع عينة الكويكب OSIRIS-REx على صاروخ أطلس V 411. كان من المقرر أن يصل الكويكب بينو في عام 2018 ويعود بعينة تتراوح من 60 جرامًا إلى 2 كيلوجرامًا في عام 2023. [ بحاجة لمصدر ]

تم إطلاق أول أربع بعثات للطائرات الفضائية من طراز Boeing X-37B بنجاح باستخدام Atlas V. The X-37B ، المعروف أيضًا باسم مركبة الاختبار المدارية (OTV) ، هي مركبة فضائية روبوتية قابلة لإعادة الاستخدام تديرها القوات الجوية الأمريكية يمكنها إجراء عمليات هبوط بشكل مستقل من المدار إلى المدار. المدرج. [158] تم إطلاق أول أربع رحلات من طراز X-37B على أطلس الخامس من محطة كيب كانافيرال الجوية في فلوريدا مع عمليات هبوط لاحقة على مدرج مكوك الفضاء الذي يبلغ ارتفاعه 15000 قدم (4600 م) الموجود في قاعدة فاندنبرغ الجوية في كاليفورنيا. [ بحاجة لمصدر ]

في 20 ديسمبر 2019 ، تم إطلاق أول كبسولة Starliner للطاقم في رحلة تجريبية غير مأهولة من Boe-OFT. كان أداء الصاروخ الحامل Atlas V لا تشوبه شائبة ، لكن شذوذًا في المركبة الفضائية تركه في مدار خاطئ. كان المدار منخفضًا جدًا للوصول إلى وجهة الرحلة لمحطة الفضاء الدولية ، وبالتالي تم قطع المهمة.

تحرير سجل نجاح المهمة

كان للصاروخ 86 عملية إطلاق مع فشل واحد فقط و 76 عملية إطلاق ناجحة متتالية منذ 11 أكتوبر 2007.

في إطلاقه الـ 85 (اعتبارًا من أكتوبر 2020) ، بدءًا من إطلاقه الأول في أغسطس 2002 ، حقق Atlas V معدل نجاح مهمته بنسبة 100 ٪ ومعدل نجاح للمركبة بنسبة 97.65 ٪. [159] هذا على النقيض من معدل نجاح الصناعة من 90٪ إلى 95٪. [160] ومع ذلك ، كانت هناك رحلتان شاذتان - على الرغم من نجاحهما في مهمتهما - أدت إلى إيقاف أسطول أطلس بينما حددت التحقيقات السبب الجذري لمشاكلهم.

وقع الحدث الشاذ الأول في استخدام نظام الإطلاق Atlas V في 15 يونيو 2007 ، عندما تم إغلاق المحرك في المرحلة العليا من Centaur من Atlas V مبكرًا ، تاركًا حمولته - زوج من أقمار مراقبة المحيطات NROL-30 - في مدار أقل من المقصود. تم إرجاع سبب الشذوذ إلى الصمام المتسرب ، والذي سمح للوقود بالتسرب أثناء الساحل بين الحروق الأولى والثانية. أدى نقص الوقود الناتج إلى إنهاء الحرق الثاني قبل 4 ثوانٍ. [161] أدى استبدال الصمام إلى تأخير الإطلاق التالي لـ Atlas V. [68] ومع ذلك ، صنف العميل (مكتب الاستطلاع الوطني) المهمة على أنها ناجحة. [162] [163]

عانت رحلة في 23 مارس 2016 من شذوذ في الأداء في المرحلة الأولى من الحرق وتم إغلاقها قبل 5 ثوانٍ. شرع القنطور في زيادة حمولة Orbital Cygnus ، وهي الأثقل على أطلس حتى الآن ، إلى المدار المقصود باستخدام احتياطيات الوقود لتعويض النقص من المرحلة الأولى. قطع هذا الحرق الأطول حرقًا لاحقًا للتخلص من Centaur. [164] كشف التحقيق في الحادث أن هذا الشذوذ ناتج عن خلل في صمام إمداد نسبة خليط المحرك الرئيسي ، مما أدى إلى تقييد تدفق الوقود إلى المحرك. أدى التحقيق والفحص اللاحق للصمامات في البعثات القادمة إلى تأخير عمليات الإطلاق العديدة التالية. [165]

في عام 2014 ، أدت الاعتبارات الجيوسياسية والسياسية الأمريكية إلى محاولة لاستبدال محرك RD-180 الذي قدمته روسيا والمستخدم في المرحلة الأولى من معزز أطلس الخامس.تم إصدار عقود الدراسة الرسمية في يونيو 2014 لعدد من محركات الصواريخ الأمريكية الموردين. [166] أدت نتائج هذه الدراسات إلى اتخاذ ULA قرارًا لتطوير مركبة الإطلاق الجديدة Vulcan Centaur لتحل محل أطلس V و Delta IV الحاليين. [167]

في سبتمبر 2014 ، أعلنت ULA عن شراكة مع Blue Origin لتطوير محرك BE-4 LOX / الميثان ليحل محل RD-180 في المرحلة الأولى من معزز جديد. نظرًا لأن قلب Atlas V مصمم حول وقود RP-1 ولا يمكن تعديله لاستخدام محرك يعمل بوقود الميثان ، يتم تطوير مرحلة أولى جديدة. سيكون لهذا المعزز نفس قطر خزان المرحلة الأولى مثل Delta IV وسيتم تشغيله بقطرتيْن يبلغان 2400 كيلو نيوتن (540.000 رطل)F) دفع محركات BE-4. [166] [168] [169] كان المحرك بالفعل في عامه الثالث من التطوير بواسطة Blue Origin ، وتوقعت ULA أن تبدأ المرحلة الجديدة والمحرك في الطيران في موعد لا يتجاوز عام 2019.

سيستخدم فولكان في البداية نفس المرحلة العليا من Centaur كما في Atlas V ، ليتم ترقيته لاحقًا إلى ACES. [168] ستستخدم أيضًا عددًا متغيرًا من معززات الصواريخ الصلبة الاختيارية ، والتي تسمى GEM 63XL ، المشتقة من المعززات الصلبة الجديدة المخطط لها لأطلس الخامس. [21]

اعتبارًا من عام 2017 ، كان محرك الصاروخ Aerojet AR1 قيد التطوير كخطة احتياطية لـ Vulcan. [170]

اعتبارًا من تشرين الثاني (نوفمبر) 2020 [تحديث] ، لم يكن من المتوقع استبدال قبل منتصف عام 2021. [171]

تحرير الحمولات البارزة

يتم رفع المرحلة الأساسية من Atlas V إلى وضع عمودي.

يتم تغليف X-37B OTV-1 (مركبة الاختبار المدارية) في انسيابية الحمولة الصافية لإطلاقها في 22 أبريل 2010.

تم نقل Atlas V 541 إلى منصة الإطلاق.

Atlas V 401 على منصة الإطلاق

يتم إطلاق Atlas V 551 مع مسبار New Horizons من Launch Pad 41 في Cape Canaveral.


ما هو الضغط؟

هل سبق لك أن ذهبت للسباحة في نهاية حوض السباحة؟ هل لاحظت أن أذنيك بدأت تؤلمك قليلاً عندما كنت تحت الماء؟ كلما تعمقت في الغوص ، زادت المياه الموجودة فوقك. كل هذا الماء يضغط على جسمك وهذا ضغط.

يحدث نفس النوع من الضغط في قلب المشتري. تحت ضغط منخفض ، تمتلك جزيئات الهيدروجين والهيليوم ، المسماة الجزيئات ، مساحة كبيرة للارتداد. هذا عندما يكون الهيدروجين والهيليوم غازين.

ومع ذلك ، فإن وزن كل هذا الهيدروجين والهيليوم ثقيل حقًا. هذا الوزن يضغط لأسفل باتجاه نواة الكوكب ، مما يؤدي إلى ارتفاع الضغط. تنفد الجزيئات من مساحة للارتداد ، لذا فإنها بدلاً من ذلك تتباطأ وتتجمع معًا. هذا يخلق السائل.


محتويات

كوكب المشتري هو على الأرجح أقدم كوكب في المجموعة الشمسية. [24] تشير النماذج الحالية لتشكيل النظام الشمسي إلى أن كوكب المشتري تشكل عند خط الثلج أو بعده على مسافة من بداية الشمس حيث تكون درجة الحرارة باردة بدرجة كافية لتتكثف المواد المتطايرة مثل الماء إلى مواد صلبة. [25] قام أولاً بتجميع قلب صلب كبير قبل تراكم غلافه الجوي الغازي. نتيجة لذلك ، يجب أن يكون اللب قد تشكل قبل أن يبدأ السديم الشمسي في التبدد بعد 10 ملايين سنة. تشير نماذج التكوين إلى أن كوكب المشتري نما إلى 20 ضعف كتلة الأرض في أقل من مليون سنة. خلقت الكتلة المدارية فجوة في القرص ، ثم ازدادت ببطء بعد ذلك إلى 50 كتلة أرضية في 3-4 ملايين سنة. [24]

وفقًا لـ "فرضية المسار الكبير" ، كان كوكب المشتري سيبدأ في التكون على مسافة 3.5 وحدة فلكية تقريبًا. مع تراكم كتلة الكوكب الشاب ، تسبب التفاعل مع قرص الغاز الذي يدور حول الشمس والرنين المداري مع زحل [25] في هجرته إلى الداخل. [26] هذا من شأنه أن يزعج مدارات ما يعتقد أنها كواكب أرضية فائقة تدور بالقرب من الشمس ، مما يتسبب في اصطدامها بشكل مدمر. كان زحل قد بدأ لاحقًا في الهجرة إلى الداخل أيضًا ، أسرع بكثير من كوكب المشتري ، مما أدى إلى انغلاق الكوكبين في رنين حركة متوسط ​​3: 2 عند 1.5 وحدة فلكية تقريبًا. كان هذا بدوره سيغير اتجاه الهجرة ، مما يجعلهم يهاجرون بعيدًا عن الشمس ويخرجون من النظام الداخلي إلى مواقعهم الحالية. [27] كان من الممكن أن تحدث هذه الهجرات على مدى 800000 عام ، [26] مع حدوث كل هذا على مدى فترة زمنية تصل إلى 6 ملايين سنة بعد أن بدأ كوكب المشتري في التكون (3 ملايين هو الرقم الأكثر احتمالية). [28] كان هذا الخروج سيسمح بتكوين الكواكب الداخلية من الركام ، بما في ذلك الأرض. [29]

ومع ذلك ، فإن المقاييس الزمنية لتكوين الكواكب الأرضية الناتجة عن فرضية المسكة الكبرى تبدو غير متسقة مع التركيب الأرضي المقاس. [30] علاوة على ذلك ، فإن احتمالية حدوث الهجرة الخارجية بالفعل في السديم الشمسي منخفضة للغاية. [31] في الواقع ، تتنبأ بعض النماذج بتشكيل نظائر المشتري التي تكون خصائصها قريبة من خصائص الكوكب في العصر الحالي. [32]

نماذج أخرى لديها كوكب المشتري يتشكل على مسافات أبعد بكثير ، مثل 18 AU. [33] [34] في الواقع ، استنادًا إلى تكوين كوكب المشتري ، توصل الباحثون إلى قضية تكوين أولي خارج النيتروجين الجزيئي (N2) خط الثلج ، والذي يقدر بـ 20-30 AU ، [35] [36] وربما حتى خارج خط ثلج الأرجون ، والذي قد يصل إلى 40 AU. بعد أن تشكل في إحدى هذه المسافات القصوى ، كان المشتري قد هاجر إلى الداخل إلى موقعه الحالي. كان من الممكن أن تحدث هذه الهجرة الداخلية على مدى فترة زمنية تقارب 700000 عام ، [33] [34] خلال حقبة ما يقرب من 2-3 مليون سنة بعد أن بدأ الكوكب في التكون. كان من الممكن أن يكون زحل وأورانوس ونبتون قد تشكلوا أبعد من كوكب المشتري ، وكان زحل قد هاجر أيضًا إلى الداخل.

كوكب المشتري هو أحد عمالقة الغاز الأربعة ، ويتكون بشكل أساسي من الغاز والسائل بدلاً من المواد الصلبة. إنه أكبر كوكب في المجموعة الشمسية ، ويبلغ قطره 142،984 كم (88،846 ميل) عند خط الاستواء. [37] متوسط ​​كثافة كوكب المشتري ، 1.326 جم / سم 3 ، هو ثاني أعلى مستوى للكواكب العملاقة ، ولكنه أقل من تلك الموجودة في الكواكب الأرضية الأربعة. [38]

تكوين

يتكون الغلاف الجوي العلوي للمشتري من 90٪ هيدروجين و 10٪ هيليوم من حيث الحجم. نظرًا لأن ذرات الهليوم أكبر من ذرات الهيدروجين ، فإن الغلاف الجوي لكوكب المشتري يتكون من 75٪ هيدروجين و 24٪ هيليوم بالكتلة ، بينما تتكون نسبة 1٪ المتبقية من عناصر أخرى. يحتوي الغلاف الجوي على كميات ضئيلة من الميثان وبخار الماء والأمونيا والمركبات القائمة على السيليكون. هناك أيضًا كميات جزئية من الكربون والإيثان وكبريتيد الهيدروجين والنيون والأكسجين والفوسفين والكبريت. تحتوي الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي على بلورات من الأمونيا المجمدة. من خلال قياسات الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية ، تم أيضًا العثور على كميات ضئيلة من البنزين والهيدروكربونات الأخرى. [39] يحتوي الجزء الداخلي من كوكب المشتري على مواد أكثر كثافة - من حيث الكتلة يكون حوالي 71٪ هيدروجين و 24٪ هيليوم و 5٪ عناصر أخرى. [40] [41]

نسب الهيدروجين والهيليوم في الغلاف الجوي قريبة من التركيب النظري للسديم الشمسي البدائي. النيون في الغلاف الجوي العلوي يتكون فقط من 20 جزءًا في المليون من الكتلة ، وهو ما يقرب من عُشر وفرة الشمس. [42] يُستنفد الهيليوم أيضًا إلى حوالي 80٪ من تركيبة الهليوم في الشمس. هذا النضوب ناتج عن ترسب هذه العناصر كقطيرات غنية بالهيليوم في أعماق باطن الكوكب. [43]

استنادًا إلى التحليل الطيفي ، يُعتقد أن كوكب زحل مشابه في تكوينه لكوكب المشتري ، لكن الكواكب العملاقة الأخرى ، أورانوس ونبتون تحتوي على نسبة أقل من الهيدروجين والهيليوم نسبيًا وأكثر نسبيًا من العناصر التالية الأكثر وفرة ، بما في ذلك الأكسجين والكربون والنيتروجين والكبريت. [44] نظرًا لأن مركباتها المتطايرة تكون أساسًا في شكل جليدي ، فإنها تسمى عمالقة الجليد.

الكتلة والحجم

تبلغ كتلة كوكب المشتري 2.5 ضعف كتلة جميع الكواكب الأخرى في النظام الشمسي مجتمعة - وهذه الكتلة ضخمة جدًا لدرجة أن مركزه الباري مع الشمس يقع فوق سطح الشمس عند 1.068 نصف قطر شمسي من مركز الشمس. [٤٥] كوكب المشتري أكبر بكثير من الأرض وأقل كثافة إلى حد كبير: يبلغ حجمه حوالي ١٣٢١ من كوكب الأرض ، ولكنه أكبر بنحو ٣١٨ مرة فقط. [7] [46] يبلغ نصف قطر كوكب المشتري عُشر نصف قطر الشمس ، [47] وكتلته تساوي واحدًا من ألف من كتلة الشمس ، لذا فإن كثافتي الجسمين متشابهة. [48] ​​"كتلة المشتري" (M. ي أو م جوب) كوحدة لوصف كتل الأجسام الأخرى ، وخاصة الكواكب خارج المجموعة الشمسية والأقزام البنية. على سبيل المثال ، الكوكب خارج المجموعة الشمسية HD 209458 b كتلته 0.69 M ي، بينما تبلغ كتلة Kappa Andromedae b 12.8 M ي. [49]

تشير النماذج النظرية إلى أنه إذا كان للمشتري كتلة أكبر بكثير مما هي عليه في الوقت الحالي ، فسوف يتقلص. [50] بالنسبة للتغيرات الصغيرة في الكتلة ، لن يتغير نصف القطر بشكل ملحوظ ، وفوق 160٪ [50] من الكتلة الحالية ، سيصبح الجزء الداخلي أكثر انضغاطًا تحت الضغط المتزايد بحيث يصبح حجمه ينقص على الرغم من زيادة كمية المادة. نتيجة لذلك ، يُعتقد أن قطر المشتري يبلغ حجمه تقريبًا مثل كوكب من حيث تكوينه والتاريخ التطوري الذي يمكن أن يحققه. [51] ستستمر عملية الانكماش الإضافي مع زيادة الكتلة حتى يتم تحقيق اشتعال نجمي ملموس ، كما هو الحال في الأقزام البنية عالية الكتلة التي تحتوي على حوالي 50 كوكب المشتري. [52]

على الرغم من أن كوكب المشتري يحتاج إلى كتلة أكبر بحوالي 75 مرة لدمج الهيدروجين ويصبح نجمًا ، فإن أصغر قزم أحمر هو نصف قطره أكبر بحوالي 30 بالمائة فقط من كوكب المشتري. [53] [54] على الرغم من ذلك ، لا يزال كوكب المشتري يشع حرارة أكثر مما يتلقاه من الشمس ، فإن كمية الحرارة الناتجة داخله تشبه إجمالي الإشعاع الشمسي الذي يتلقاها. [55] يتم توليد هذه الحرارة الإضافية بواسطة آلية كلفن-هيلمهولتز من خلال الانكماش. تتسبب هذه العملية في تقلص كوكب المشتري بحوالي 1 ملم / سنة. [56] [57] عندما تشكل كوكب المشتري ، كان أكثر سخونة وكان قطره حوالي ضعف قطره الحالي. [58]

الهيكل الداخلي

قبل أوائل القرن الحادي والعشرين ، توقع معظم العلماء أن يتكون المشتري إما من نواة كثيفة ، وطبقة محيطة بها من الهيدروجين المعدني السائل (مع بعض الهيليوم) تمتد إلى حوالي 80٪ من نصف قطر الكوكب ، [59] وغلاف جوي خارجي تتكون في الغالب من الهيدروجين الجزيئي ، [57] أو ربما لا تحتوي على نواة على الإطلاق ، وتتكون بدلاً من سائل أكثر كثافة وكثافة (في الغالب هيدروجين جزيئي ومعدني) على طول الطريق إلى المركز ، اعتمادًا على ما إذا كان الكوكب قد نشأ أولاً كجسم صلب أو انهارت مباشرة من قرص الكواكب الغازية الأولية. عندما جونو وصلت المهمة في يوليو 2016 ، [21] ووجدت أن للمشتري نواة منتشرة جدًا تختلط في عباءته. [60] [61] والسبب المحتمل هو تأثير كوكب تبلغ كتلته حوالي عشر كتل أرضية بعد بضعة ملايين من السنين من تكوين المشتري ، والذي كان من شأنه أن يعطل جوهر المشتري الصلب في الأصل. [62] [63] تشير التقديرات إلى أن اللب هو 30-50٪ من نصف قطر الكوكب ، ويحتوي على عناصر ثقيلة تعادل 7-25 ضعف كتلة الأرض. [64]

فوق طبقة الهيدروجين المعدني يوجد جو داخلي شفاف من الهيدروجين. عند هذا العمق ، يكون الضغط ودرجة الحرارة أعلى من الضغط الحرج للهيدروجين الجزيئي البالغ 1.3 ميجا باسكال ودرجة الحرارة الحرجة 33 كلفن فقط. حالة. من الملائم معالجة الهيدروجين على أنه غاز يمتد إلى أسفل من طبقة السحب إلى عمق حوالي 1000 كيلومتر ، [55] وكسائل في طبقات أعمق. فيزيائيًا ، لا توجد حدود واضحة - يصبح الغاز بسلاسة أكثر سخونة وكثافة مع زيادة العمق. [66] [67] تتسرب قطرات الهيليوم والنيون الشبيهة بالمطر إلى أسفل عبر الغلاف الجوي السفلي ، مما يؤدي إلى استنفاد وفرة هذه العناصر في الغلاف الجوي العلوي.[43] [68] تشير الحسابات إلى أن قطرات الهيليوم منفصلة عن الهيدروجين المعدني في دائرة نصف قطرها 60.000 كم (11000 كم تحت قمم السحب) وتندمج مرة أخرى عند 50000 كم (22000 كم تحت السحب). [69] تم اقتراح حدوث تساقط للماس ، وكذلك على زحل [70] وعمالقة الجليد أورانوس ونبتون. [71]

تزداد درجة الحرارة والضغط داخل كوكب المشتري باطراد إلى الداخل ، ويلاحظ ذلك في انبعاث الميكروويف وهو مطلوب لأن حرارة التكوين لا يمكن أن تفلت إلا عن طريق الحمل الحراري. عند مستوى ضغط 10 بار (1 ميجا باسكال) ، تكون درجة الحرارة حوالي 340 كلفن (67 درجة مئوية 152 درجة فهرنهايت). الهيدروجين دائمًا فوق الحرج (أي أنه لا يواجه أبدًا انتقال طور من الدرجة الأولى) حتى عندما يتغير تدريجيًا من سائل جزيئي إلى سائل معدني عند حوالي 100-200 جيجا باسكال ، حيث ربما تكون درجة الحرارة 5000 كلفن (4،730 درجة مئوية) 8.540 درجة فهرنهايت). تقدر درجة حرارة قلب المشتري المخفف بحوالي 20.000 كلفن (19.700 درجة مئوية 35500 درجة فهرنهايت) أو أكثر بضغط يقدر بحوالي 4500 جيجا باسكال. [72]

الغلاف الجوي

كوكب المشتري لديه أعمق جو كوكبي في النظام الشمسي ، يمتد على ارتفاع أكثر من 5000 كيلومتر (3000 ميل). [73] [74]

طبقات السحب

كوكب المشتري مغطى دائمًا بسحب تتكون من بلورات الأمونيا ، وربما هيدرو كبريتيد الأمونيوم. تقع الغيوم في منطقة التروبوبوز وتقع في نطاقات من خطوط العرض المختلفة ، والمعروفة باسم المناطق الاستوائية. وتنقسم هذه إلى لون أفتح المناطق وأغمق أحزمة. تتسبب تفاعلات أنماط الدوران المتضاربة هذه في حدوث عواصف واضطرابات. سرعة الرياح 100 متر في الثانية (360 كم / ساعة 220 ميل في الساعة) شائعة في التيارات النفاثة في المنطقة. [75] وقد لوحظ أن المناطق تختلف في العرض واللون والشدة من سنة إلى أخرى ، لكنها ظلت مستقرة بما يكفي للعلماء لتسميتها. [46]

يبلغ عمق الطبقة السحابية حوالي 50 كيلومترًا (31 ميلًا) ، وتتكون من طابقين على الأقل من السحب: سطح سفلي سميك ومنطقة رقيقة أكثر وضوحًا. قد تكون هناك أيضًا طبقة رقيقة من السحب المائية تحت طبقة الأمونيا. يدعم وجود السحب المائية ومضات البرق المكتشفة في الغلاف الجوي لكوكب المشتري. يمكن أن تصل قوة هذه التفريغات الكهربائية إلى ألف مرة مثل قوة البرق على الأرض. [76] يُفترض أن تولد السحب المائية عواصف رعدية بنفس طريقة العواصف الرعدية الأرضية ، مدفوعة بالحرارة المتصاعدة من الداخل. [77] كشفت مهمة جونو عن وجود "برق ضحل" ينشأ من سحب مياه الأمونيا المرتفعة نسبيًا في الغلاف الجوي. [78] تحمل هذه التصريفات "كرات عيشية" من سوائل الأمونيا المائية المغطاة بالجليد والتي تسقط في أعماق الغلاف الجوي. [79] لوحظ برق الغلاف الجوي العلوي في الغلاف الجوي العلوي لكوكب المشتري ، ومضات ضوئية ساطعة تدوم حوالي 1.4 مللي ثانية. تُعرف هذه باسم "الجان" أو "العفاريت" وتظهر باللون الأزرق أو الوردي بسبب الهيدروجين. [80] [81]

ينتج اللونان البرتقالي والبني في سحب المشتري عن المركبات المتصاعدة التي تغير لونها عندما تتعرض للأشعة فوق البنفسجية من الشمس. لا يزال التركيب الدقيق غير مؤكد ، ولكن يُعتقد أن المواد هي الفوسفور أو الكبريت أو ربما الهيدروكربونات. [55] [82] تختلط هذه المركبات الملونة ، المعروفة بالكروموفور ، مع الطبقة السفلية الأكثر دفئًا من السحب. تتشكل المناطق عندما تتشكل خلايا الحمل الحراري المرتفعة من الأمونيا المتبلورة التي تحجب هذه السحب السفلية عن الأنظار. [83]

يعني الميل المحوري المنخفض لكوكب المشتري أن القطبين يستقبلان دائمًا إشعاعًا شمسيًا أقل من المنطقة الاستوائية للكوكب. يعمل الحمل الحراري داخل باطن الكوكب على نقل الطاقة إلى القطبين ، مما يؤدي إلى موازنة درجات الحرارة في الطبقة السحابية. [46]

بقعة حمراء كبيرة ودوامات أخرى

أفضل ميزة معروفة لكوكب المشتري هي البقعة الحمراء العظيمة ، [84] وهي عاصفة مستمرة مضادة للأعاصير تقع على بعد 22 درجة جنوب خط الاستواء. من المعروف أنها كانت موجودة منذ عام 1831 على الأقل ، [85] وربما منذ عام 1665. [86] [87] أظهرت الصور بواسطة تلسكوب هابل الفضائي ما يصل إلى "نقطتين أحمرتين" بجوار البقعة الحمراء العظيمة. [88] [89] يمكن رؤية العاصفة من خلال التلسكوبات الأرضية بفتحة 12 سم أو أكبر. [90] يدور الجسم البيضاوي عكس اتجاه عقارب الساعة لمدة ستة أيام تقريبًا. [91] أقصى ارتفاع لهذه العاصفة حوالي 8 كيلومترات (5 ميل) فوق قمم السحب المحيطة. [92] لا يزال تكوين البقعة ومصدر لونها الأحمر غير مؤكد ، على الرغم من أن الأمونيا المنفصلة ضوئيًا والتي تتفاعل مع الأسيتيلين هي مرشح قوي لشرح اللون. [93]

البقعة الحمراء العظيمة أكبر من الأرض. [94] تشير النماذج الرياضية إلى أن العاصفة مستقرة وستكون سمة دائمة للكوكب. [95] ومع ذلك ، فقد انخفض حجمه بشكل ملحوظ منذ اكتشافه. أظهرت الملاحظات الأولية في أواخر القرن التاسع عشر أنه يبلغ عرضه حوالي 41000 كم (25500 ميل). بحلول وقت فوييجر flybys في عام 1979 ، كان طول العاصفة 23300 كيلومتر (14500 ميل) وعرضها حوالي 13000 كيلومتر (8000 ميل). [96] هابل أظهرت الملاحظات في عام 1995 أنه قد انخفض في الحجم إلى 20950 كم (13020 ميل) ، وأظهرت الملاحظات في عام 2009 أن الحجم هو 17910 كم (11،130 ميل). اعتبارًا من عام 2015 [تحديث] ، تم قياس العاصفة بحوالي 16500 × 10940 كم (10،250 × 6،800 ميل) ، [96] وكان طولها يتناقص بحوالي 930 كم (580 ميل) في السنة. [94] [97]

تظهر بعثات جونو أن هناك العديد من مجموعات الأعاصير القطبية في قطبي المشتري. تحتوي المجموعة الشمالية على تسعة أعاصير ، مع واحدة كبيرة في الوسط وثمانية أخرى حولها ، في حين أن نظيرتها الجنوبية تتكون أيضًا من دوامة مركزية ولكنها محاطة بخمس عواصف كبيرة وواحدة أصغر. [98] [ أفضل مصدر مطلوب ] هذه الهياكل القطبية ناتجة عن الاضطرابات في الغلاف الجوي للمشتري ويمكن مقارنتها مع الشكل السداسي في القطب الشمالي لزحل.

في عام 2000 ، تشكلت سمة الغلاف الجوي في نصف الكرة الجنوبي والتي تشبه في مظهرها البقعة الحمراء العظيمة ، ولكنها أصغر. تم إنشاء هذا عندما اندمجت عواصف أصغر بيضاء بيضاوية الشكل لتشكل ميزة واحدة - وقد لوحظت هذه الأشكال البيضاوية البيضاء الثلاثة الأصغر لأول مرة في عام 1938. وقد تم تسمية الميزة المدمجة Oval BA وأطلق عليها اسم "Red Spot Junior". منذ ذلك الحين ازدادت شدته وتغيرت من الأبيض إلى الأحمر. [99] [100] [101]

في أبريل 2017 ، تم اكتشاف "بقعة باردة عظيمة" في الغلاف الحراري لكوكب المشتري في قطبه الشمالي. يبلغ عرض هذه الميزة 24000 كم (15000 ميل) ، وعرضها 12000 كم (7500 ميل) ، و 200 درجة مئوية (360 درجة فهرنهايت) أكثر برودة من المواد المحيطة. بينما يتغير شكل هذه البقعة وكثافتها على المدى القصير ، فقد حافظت على مكانتها العامة في الغلاف الجوي لأكثر من 15 عامًا. قد تكون دوامة عملاقة تشبه البقعة الحمراء العظيمة ، ويبدو أنها شبه مستقرة مثل الدوامات في الغلاف الحراري للأرض. من المحتمل أن تؤدي التفاعلات بين الجسيمات المشحونة المتولدة من Io والمجال المغناطيسي القوي للكوكب إلى إعادة توزيع تدفق الحرارة ، وتشكيل البقعة. [103]

الغلاف المغناطيسي

المجال المغناطيسي للمشتري أقوى بأربعة عشر مرة من المجال الأرضي ، ويتراوح من 4.2 غاوس (0.42 طن متري) عند خط الاستواء إلى 10-14 غاوس (1.0-1.4 مليون طن) عند القطبين ، مما يجعله الأقوى في النظام الشمسي (باستثناء البقع الشمسية). [83] يُعتقد أن هذا المجال ناتج عن التيارات الدوامة - الحركات الدوامة للمواد الموصلة - داخل قلب الهيدروجين المعدني السائل. تنبعث من البراكين على القمر آيو كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكبريت ، وتشكل طوقًا غازيًا على طول مدار القمر. يتأين الغاز في الغلاف المغناطيسي ، وينتج أيونات الكبريت والأكسجين. هم ، مع أيونات الهيدروجين التي تنشأ من الغلاف الجوي لكوكب المشتري ، تشكل لوح بلازما في المستوى الاستوائي لكوكب المشتري. تدور البلازما الموجودة في الصفيحة مع الكوكب ، مما يتسبب في تشوه المجال المغناطيسي ثنائي القطب وتحويله إلى قرص مغناطيسي. تولد الإلكترونات الموجودة في ورقة البلازما توقيعًا لاسلكيًا قويًا ينتج عنه رشقات نارية في نطاق يتراوح بين 0.6 و 30 ميجاهرتز والتي يمكن اكتشافها من الأرض باستخدام مستقبلات الراديو ذات الموجات القصيرة للمستهلكين. [104] [105]

عند حوالي 75 نصف قطر كوكب المشتري من الكوكب ، يولد تفاعل الغلاف المغناطيسي مع الرياح الشمسية صدمة القوس. يحيط الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري فترة توقف مغناطيسي ، تقع على الحافة الداخلية للغلاف المغناطيسي - وهي المنطقة الواقعة بينه وبين صدمة القوس. تتفاعل الرياح الشمسية مع هذه المناطق ، مما يؤدي إلى إطالة الغلاف المغناطيسي على جانب كوكب المشتري وتوسيعه إلى الخارج حتى يصل تقريبًا إلى مدار زحل. تدور جميع أقمار المشتري الأربعة الأكبر داخل الغلاف المغناطيسي ، الذي يحميها من الرياح الشمسية. [55]

الغلاف المغناطيسي للمشتري مسؤول عن نوبات مكثفة من الانبعاثات الراديوية من المناطق القطبية للكوكب. النشاط البركاني على قمر المشتري Io يضخ الغاز في الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري ، مما ينتج عنه طارة من الجسيمات حول الكوكب. بينما يتحرك آيو عبر هذا الطارة ، يولد التفاعل موجات ألفين تحمل المادة المؤينة إلى المناطق القطبية للمشتري. نتيجة لذلك ، يتم إنشاء موجات الراديو من خلال آلية مازر السيكلوترون ، وتنتقل الطاقة على طول سطح مخروطي الشكل. عندما تتقاطع الأرض مع هذا المخروط ، يمكن للانبعاثات الراديوية من المشتري أن تتجاوز ناتج الراديو الشمسي. [106]

كوكب المشتري هو الكوكب الوحيد الذي يقع مركزه الباري مع الشمس خارج حجم الشمس ، على الرغم من أنه بنسبة 7 ٪ فقط من نصف قطر الشمس. [107] متوسط ​​المسافة بين كوكب المشتري والشمس هو 778 مليون كيلومتر (حوالي 5.2 ضعف متوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس ، أو 5.2 AU) ويكمل مدارًا كل 11.86 سنة. هذا ما يقرب من خمسي الفترة المدارية لكوكب زحل ، وتشكل رنينًا مداريًا قريبًا. [108] يميل المستوى المداري لكوكب المشتري بمقدار 1.31 درجة مقارنة بالأرض. نظرًا لأن الانحراف المركزي في مداره هو 0.048 ، فإن كوكب المشتري يقع على مسافة تزيد قليلاً عن 75 مليون كيلومتر بالقرب من الشمس عند الحضيض من الأوج. [7]

الميل المحوري لكوكب المشتري صغير نسبيًا ، 3.13 درجة فقط ، لذا فإن فصوله غير مهمة مقارنة بموسم الأرض والمريخ. [109]

دوران المشتري هو الأسرع من بين جميع كواكب المجموعة الشمسية ، حيث يكمل دورانه حول محوره في أقل من عشر ساعات بقليل ، مما يؤدي إلى انتفاخ استوائي يمكن رؤيته بسهولة من خلال تلسكوب هواة. الكوكب كروي مفلطح ، مما يعني أن القطر عبر خط الاستواء أطول من القطر المقاس بين قطبيه. على كوكب المشتري ، يبلغ القطر الاستوائي 9275 كم (5763 ميل) أطول من القطر القطبي. [67]

لأن كوكب المشتري ليس جسمًا صلبًا ، فإن غلافه الجوي العلوي يخضع لدوران تفاضلي. إن دوران الغلاف الجوي القطبي للمشتري أطول بحوالي 5 دقائق من دوران الغلاف الجوي الاستوائي ، وتستخدم ثلاثة أنظمة كإطارات مرجعية ، لا سيما عند رسم حركة معالم الغلاف الجوي. ينطبق النظام الأول على خطوط العرض من 10 درجات شمالاً إلى 10 درجات جنوباً ، فدورته هي الأقصر على كوكب الأرض ، عند 9 ساعات و 50 دقيقة و 30.0 ثانية. ينطبق النظام II على جميع خطوط العرض شمال وجنوب هذه الفترة ، وهي 9 س و 55 د و 40.6 ث. تم تعريف النظام الثالث من قبل علماء الفلك الراديوي ويتوافق مع دوران الغلاف المغناطيسي للكوكب ، فدورته هي الدوران الرسمي لكوكب المشتري. [110]

عادة ما يكون كوكب المشتري رابع ألمع جسم في السماء (بعد الشمس والقمر والزهرة) [83] عند معارضة كوكب المريخ يمكن أن يبدو أكثر سطوعًا من كوكب المشتري. اعتمادًا على موقع المشتري بالنسبة إلى الأرض ، يمكن أن يختلف حجمه البصري من سطوع 2.94 [13] عند التعارض إلى [13] −1.66 أثناء الاقتران مع الشمس. متوسط ​​الحجم الظاهري هو 2.20 مع انحراف معياري 0.33. [13] وبالمثل يختلف القطر الزاوي لكوكب المشتري من 50.1 إلى 29.8 ثانية قوسية. [7] تحدث الاعتراضات المواتية عندما يمر المشتري بالحضيض الشمسي ، وهو حدث يحدث مرة واحدة في كل مدار. [111]

نظرًا لأن مدار كوكب المشتري يقع خارج مدار الأرض ، فإن زاوية طور المشتري كما تُرى من الأرض لا تتجاوز أبدًا 11.5 درجة ، لذا يظهر كوكب المشتري دائمًا مضاءً بالكامل تقريبًا عند مشاهدته من خلال التلسكوبات الأرضية. فقط خلال بعثات المركبات الفضائية إلى المشتري تم الحصول على مناظر الهلال للكوكب. [112] عادةً ما يُظهر تلسكوب صغير أقمار جاليليو الأربعة للمشتري وأحزمة السحب البارزة عبر الغلاف الجوي لكوكب المشتري. [113] سيظهر تلسكوب كبير بقعة المشتري الحمراء العظيمة عندما يواجه الأرض. [114]

البحث قبل التلسكوبي

تعود مراقبة كوكب المشتري إلى علماء الفلك البابليين في القرن السابع أو الثامن قبل الميلاد على الأقل. [115] عرف الصينيون القدماء كوكب المشتري باسم "سو نجمة" (Suìxīng 歲星) وأنشأوا دورتهم المكونة من 12 فرعًا أرضيًا بناءً على عدد سنواتها التقريبي ، ولا تزال اللغة الصينية تستخدم اسمها (المبسط كـ 歲) عند الإشارة إلى سنوات العمر. بحلول القرن الرابع قبل الميلاد ، تطورت هذه الملاحظات إلى دائرة الأبراج الصينية ، [116] مع كل عام مرتبط بنجم تاي سوي وإله يتحكم في منطقة السماوات المقابلة لموقع جوبيتر في سماء الليل ، وقد نجت هذه المعتقدات في بعض الممارسات الدينية الطاوية وفي البروج الاثني عشر في شرق آسيا ، يُفترض الآن في كثير من الأحيان على نطاق واسع أنها مرتبطة بوصول الحيوانات قبل بوذا. زعم المؤرخ الصيني Xi Zezong أن Gan De ، عالم فلك صيني قديم ، أبلغ عن وجود نجم صغير "متحالف" مع الكوكب ، [117] مما قد يشير إلى رؤية أحد أقمار المشتري بالعين المجردة. إذا كان هذا صحيحًا ، فسوف يسبق اكتشاف جاليليو بحوالي ألفي عام. [118] [119]

تشير ورقة عام 2016 إلى أن البابليين استخدموا القاعدة شبه المنحرفة قبل عام 50 قبل الميلاد لدمج سرعة كوكب المشتري على طول مسير الشمس. [120] في القرن الثاني له عمل المجسطىقام عالم الفلك الهلنستي كلاوديوس بتوليماوس ببناء نموذج كوكبي مركزية الأرض يعتمد على المؤجِّلات والمفالك لشرح حركة المشتري بالنسبة إلى الأرض ، مع إعطاء الفترة المدارية حول الأرض 4332.38 يومًا ، أو 11.86 سنة. [121]

أبحاث التلسكوب الأرضية

في عام 1610 ، اكتشف عالم الرياضيات الإيطالي جاليليو جاليلي أكبر أربعة أقمار لكوكب المشتري (المعروفة الآن باسم أقمار جاليليو) باستخدام تلسكوب يُعتقد أنه أول رصد تلسكوبي للأقمار بخلاف الأرض. بعد يوم واحد من اكتشاف جاليليو ، اكتشف سيمون ماريوس بشكل مستقل الأقمار حول كوكب المشتري ، على الرغم من أنه لم ينشر اكتشافه في كتاب حتى عام 1614. [122] ومع ذلك ، فقد كانت أسماء ماريوس للأقمار الكبرى هي التي علقت: أيو ، وأوروبا ، وجانيميد ، و كاليستو. كانت هذه النتائج أول اكتشاف للحركة السماوية التي لم تتمركز على ما يبدو على الأرض. كان هذا الاكتشاف نقطة رئيسية لصالح نظرية مركزية الشمس لكوبرنيكوس لحركات الكواكب أدى دعم جاليليو الصريح لنظرية كوبرنيكوس إلى محاكمته وإدانته من قبل محاكم التفتيش. [123]

خلال ستينيات القرن السادس عشر ، استخدم جيوفاني كاسيني تلسكوبًا جديدًا لاكتشاف البقع والعصابات الملونة ، وملاحظة أن الكوكب بدا مفلطحًا ، وتقدير فترة دوران الكوكب. [124] في عام 1690 ، لاحظت كاسيني أن الغلاف الجوي يخضع لدوران تفاضلي. [55]

ربما تم رصد البقعة الحمراء العظيمة منذ عام 1664 من قبل روبرت هوك وفي عام 1665 بواسطة كاسيني ، على الرغم من أن هذا موضع خلاف. أنتج الصيدلاني هاينريش شواب أول رسم معروف لإظهار تفاصيل البقعة الحمراء العظيمة في عام 1831. [125] يُقال إن البقعة الحمراء فقدت عن الأنظار في عدة مناسبات بين عامي 1665 و 1708 قبل أن تصبح واضحة تمامًا في عام 1878. تم تسجيلها على أنها باهتة مرة أخرى في عام 1883 وفي بداية القرن العشرين. [126]

قام كل من جيوفاني بوريلي وكاسيني بعمل جداول دقيقة لحركات أقمار المشتري ، مما يسمح بالتنبؤ بموعد مرور الأقمار قبل أو خلف الكوكب. بحلول سبعينيات القرن السابع عشر ، لوحظ أنه عندما كان المشتري على الجانب الآخر من الشمس من الأرض ، فإن هذه الأحداث ستحدث بعد حوالي 17 دقيقة مما كان متوقعًا. استنتج أولي رومر أن الضوء لا ينتقل على الفور (استنتاج رفضه كاسيني سابقًا) ، [41] وتم استخدام هذا التناقض في التوقيت لتقدير سرعة الضوء. [127]

في عام 1892 ، لاحظ إي.إي.بارنارد قمرًا صناعيًا خامسًا لكوكب المشتري به منكسر 36 بوصة (910 ملم) في مرصد ليك في كاليفورنيا. سمي هذا القمر فيما بعد أمالثيا. [128] كان آخر قمر كوكبي يتم اكتشافه مباشرة من خلال الملاحظة البصرية. [129] تم اكتشاف ثمانية أقمار صناعية إضافية قبل تحليق مسبار فوييجر 1 في عام 1979. [د]

في عام 1932 ، حدد روبرت وايلد نطاقات امتصاص الأمونيا والميثان في أطياف كوكب المشتري. [130]

لوحظت ثلاث سمات معادية طويلة العمر تسمى الأشكال البيضاوية البيضاء في عام 1938. وظلت لعدة عقود على أنها سمات منفصلة في الغلاف الجوي ، وأحيانًا تقترب من بعضها البعض ولكنها لم تندمج أبدًا. أخيرًا ، اندمج اثنان من الأشكال البيضاوية في عام 1998 ، ثم امتص الثالث في عام 2000 ، ليصبح Oval BA. [131]

بحوث التلسكوب الراديوي

في عام 1955 ، اكتشف برنارد بيرك وكينيث فرانكلين اندفاعات من الإشارات الراديوية القادمة من كوكب المشتري عند 22.2 ميجاهرتز. [55] تطابقت فترة هذه الدفقات مع دوران الكوكب ، واستخدموا هذه المعلومات لتحسين معدل الدوران. تم العثور على انفجارات الراديو من كوكب المشتري في شكلين: رشقات طويلة (أو رشقات L) تدوم حتى عدة ثوانٍ ، ورشقات نارية قصيرة (أو رشقات S) تدوم أقل من مائة من الثانية. [132]

اكتشف العلماء أن هناك ثلاثة أشكال من الإشارات الراديوية المرسلة من كوكب المشتري:

  • الانفجارات الراديوية العشرية (بطول موجة عشرات الأمتار) تختلف باختلاف دوران المشتري ، وتتأثر بتفاعل Io مع المجال المغناطيسي للمشتري. [133]
  • لاحظ فرانك دريك وهاين هفاتوم لأول مرة انبعاث راديو ديسيمتري (بأطوال موجية تقاس بالسنتيمتر) في عام 1959. [55] وكان أصل هذه الإشارة عبارة عن حزام على شكل طارة حول خط استواء كوكب المشتري. هذه الإشارة ناتجة عن إشعاع السيكلوترون من الإلكترونات التي يتم تسريعها في المجال المغناطيسي للمشتري. [134]
  • ينتج الإشعاع الحراري عن طريق الحرارة في الغلاف الجوي لكوكب المشتري. [55]

استكشاف

منذ عام 1973 ، زار عدد من المركبات الفضائية الآلية كوكب المشتري ، وأبرزها بايونير 10 مسبار الفضاء ، أول مركبة فضائية تقترب بدرجة كافية من كوكب المشتري لإرسال معلومات عن خصائصها وظواهرها. [135] [136] يتم إنجاز الرحلات إلى الكواكب داخل النظام الشمسي بتكلفة في الطاقة ، والتي يتم وصفها من خلال صافي التغير في سرعة المركبة الفضائية ، أو delta-v. يتطلب دخول مدار انتقال Hohmann من الأرض إلى كوكب المشتري من مدار أرضي منخفض دلتا- v تبلغ 6.3 كم / ثانية ، [137] وهو ما يمكن مقارنته بـ 9.7 كم / ثانية بالدلتا اللازمة للوصول إلى مدار أرضي منخفض. [138] يمكن استخدام الجاذبية من خلال تحليق الكواكب لتقليل الطاقة المطلوبة للوصول إلى المشتري ، وإن كان ذلك على حساب مدة طيران أطول بكثير. [139]

بعثات Flyby

بعثات Flyby
مركبة فضائية الأقرب
مقاربة
مسافة
بايونير 10 3 ديسمبر 1973 130.000 كم
بايونير 11 4 ديسمبر 1974 34000 كم
فوييجر 1 5 مارس 1979 349000 كم
فوييجر 2 9 يوليو 1979 570.000 كم
يوليسيس 8 فبراير 1992 [140] 408894 كم
4 فبراير 2004 [140] 120.000.000 كم
كاسيني 30 ديسمبر 2000 10،000،000 كم
آفاق جديدة 28 فبراير 2007 2،304،535 كم

ابتداءً من عام 1973 ، قامت العديد من المركبات الفضائية بمناورات تحليق كوكبي جعلتها ضمن نطاق مراقبة كوكب المشتري. حصلت بعثات بايونير على أول صور قريبة من الغلاف الجوي لكوكب المشتري والعديد من أقماره. اكتشفوا أن الحقول الإشعاعية بالقرب من الكوكب كانت أقوى بكثير مما كان متوقعًا ، لكن كلتا المركبتين الفضائيتين تمكنت من البقاء في تلك البيئة. تم استخدام مسارات هذه المركبات الفضائية لتحسين تقديرات الكتلة لنظام جوفيان. نتج عن الاختلالات الراديوية من قبل الكوكب قياسات أفضل لقطر المشتري ومقدار التسطيح القطبي. [46] [141]

بعد ست سنوات ، حسنت مهمات فوييجر بشكل كبير من فهم أقمار جاليليو واكتشفت حلقات كوكب المشتري. كما أكدوا أن البقعة الحمراء العظيمة كانت مضادة للإعصار. أظهرت مقارنة الصور أن النقطة الحمراء قد تغيرت لونها منذ مهمات بايونير ، وتحولت من اللون البرتقالي إلى البني الداكن. تم اكتشاف طارة من الذرات المتأينة على طول المسار المداري لآيو ، وتم العثور على براكين على سطح القمر ، وبعضها في طور الانفجار. عندما مرت المركبة الفضائية خلف الكوكب ، لاحظت ومضات من البرق في الغلاف الجوي الليلي. [46] [142]

كانت المهمة التالية لمواجهة كوكب المشتري هي يوليسيس مسبار شمسي. قامت بمناورة طيران للوصول إلى مدار قطبي حول الشمس. خلال هذا الممر ، درست المركبة الفضائية الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري. يوليسيس ليس لديه كاميرات لذلك لم يتم التقاط أي صور. كانت الرحلة الثانية بعد ست سنوات على مسافة أكبر بكثير. [140]

في عام 2000 ، كاسيني طار المسبار بالقرب من كوكب المشتري في طريقه إلى زحل ، وقدم صورًا عالية الدقة. [143]

ال آفاق جديدة طار مسبار بالقرب من كوكب المشتري في عام 2007 للمساعدة في الجاذبية في طريقه إلى بلوتو. [144] قامت كاميرات المسبار بقياس إنتاج البلازما من البراكين على Io ودرس جميع أقمار غاليليو الأربعة بالتفصيل ، بالإضافة إلى عمل ملاحظات بعيدة المدى للقمرين الخارجيين هيمالايا وإيلارا. [145]

جاليليو بعثة

كانت أول مركبة فضائية تدور حول كوكب المشتري هي جاليليو المسبار الذي دخل مداره في 7 ديسمبر 1995. [51] دار حول الكوكب لأكثر من سبع سنوات ، وقام بتحليقات متعددة لجميع أقمار الجليل وأمالثيا. كما شهدت المركبة الفضائية تأثير المذنب شوميكر-ليفي 9 عندما اقتربت من كوكب المشتري في عام 1994 ، مما أعطى مكانًا مميزًا لهذا الحدث. كانت قدرتها المصممة في الأصل محدودة بسبب النشر الفاشل لهوائي الراديو عالي الكسب ، على الرغم من أنه لا يزال يتم الحصول على معلومات شاملة حول نظام جوفيان من جاليليو. [146]

تم إطلاق مسبار جوي يبلغ وزنه 340 كيلوجرامًا من التيتانيوم من المركبة الفضائية في يوليو 1995 ، ودخل الغلاف الجوي لكوكب المشتري في 7 ديسمبر. ) [51] وجمع البيانات لمدة 57.6 دقيقة قبل أن تفقد الإشارة عند ضغط حوالي 23 جوًا ودرجة حرارة 153 درجة مئوية. [147] ذاب بعد ذلك ، وربما تبخر. ال جاليليو تعرضت المركبة المدارية نفسها لنسخة أسرع من نفس المصير عندما تم توجيهها عمدًا إلى الكوكب في 21 سبتمبر 2003 ، بسرعة تزيد عن 50 كم / ثانية لتجنب أي احتمال اصطدامها وربما تلويث القمر يوروبا ، والذي قد تؤوي الحياة. [146]

كشفت البيانات من هذه المهمة أن الهيدروجين يشكل ما يصل إلى 90٪ من الغلاف الجوي لكوكب المشتري. [51] كانت درجة الحرارة المسجلة أكثر من 300 درجة مئوية (570 درجة فهرنهايت) وقياس سرعة الرياح أكثر من 644 كم / ساعة (400 ميل في الساعة) قبل تبخير المجسات. [51]

جونو بعثة

وكالة ناسا جونو وصلت البعثة إلى كوكب المشتري في 4 يوليو 2016 ، وكان من المتوقع أن تكمل سبعة وثلاثين دورة خلال العشرين شهرًا القادمة. [21] دعت خطة المهمة ل جونو لدراسة الكوكب بالتفصيل من مدار قطبي. [148] في 27 أغسطس 2016 ، أكملت المركبة الفضائية أول رحلة لها من كوكب المشتري وأرسلت أول صور على الإطلاق للقطب الشمالي لكوكب المشتري. [149] جونو ستكمل 12 مدارًا علميًا قبل نهاية خطة مهمتها المدرجة في الميزانية ، والتي تنتهي في يوليو 2018. [150] في يونيو من ذلك العام ، مددت ناسا خطة عمليات البعثة حتى يوليو 2021 ، وفي يناير من ذلك العام تم تمديد المهمة حتى سبتمبر 2025 مع أربع رحلات طيران على سطح القمر: واحدة من Ganymede وواحدة من Europa واثنتان من Io. [151] [152] متى جونو عند وصولها إلى نهاية المهمة ، ستؤدي عملية إزالة مدار مضبوطة وتتفكك في الغلاف الجوي لكوكب المشتري. خلال المهمة ، ستتعرض المركبة الفضائية لمستويات عالية من الإشعاع من الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري ، مما قد يتسبب في فشل مستقبلي لبعض الأدوات ويخاطر بالتصادم مع أقمار المشتري. [153] [154]

المهمات الملغاة والخطط المستقبلية

كان هناك اهتمام كبير بدراسة أقمار المشتري الجليدية بالتفصيل بسبب احتمال وجود محيطات سائلة تحت سطح الأرض في أوروبا وجانيميد وكاليستو. أدت صعوبات التمويل إلى تأخير التقدم. وكالة ناسا جيمو (كوكب المشتري الجليدي أقمار المدار) تم إلغاؤه في عام 2005. [155] تم تطوير اقتراح لاحق لمهمة مشتركة بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية تسمى EJSM / لابلاس ، مع تاريخ إطلاق مؤقت في حوالي عام 2020. كان سيتألف EJSM / لابلاس من كوكب المشتري يوروبا المداري بقيادة ناسا والمركب المداري الأوروبي كوكب المشتري جانيميد المداري بقيادة وكالة الفضاء الأوروبية. [156] ومع ذلك ، أنهت وكالة الفضاء الأوروبية الشراكة رسميًا بحلول أبريل 2011 ، مستشهدة بقضايا الميزانية في وكالة ناسا والعواقب على الجدول الزمني للبعثة. بدلاً من ذلك ، خططت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) للمضي قدمًا في مهمة أوروبية فقط للتنافس في اختيار L1 Cosmic Vision. [157]

تم تحقيق هذه الخطط كمستكشف كوكب المشتري الجليدي (JUICE) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، والذي من المقرر إطلاقه في عام 2022 ، [158] تليها وكالة ناسا يوروبا كليبر المهمة ، المقرر إطلاقها في عام 2024. [159] تشمل البعثات الأخرى المقترحة إدارة الفضاء الوطنية الصينية بين النجوم اكسبرس، زوج من المجسات التي سيتم إطلاقها في عام 2024 والتي من شأنها أن تستخدم جاذبية المشتري لاستكشاف أي من طرفي الغلاف الشمسي ، ووكالة ناسا ترايدنت، والتي ستنطلق في عام 2025 وتستخدم جاذبية المشتري لثني المركبة الفضائية على طريق لاستكشاف قمر نبتون تريتون.

كوكب المشتري لديه 79 قمرًا طبيعيًا معروفًا. [6] [160] من بين هؤلاء ، 60 قطرها أقل من 10 كم. [161] أكبر أربعة أقمار هي Io و Europa و Ganymede و Callisto ، والمعروفة مجتمعة باسم "أقمار الجليل" ، ويمكن رؤيتها من الأرض باستخدام منظار في ليلة صافية. [162]

أقمار الجليل

الأقمار التي اكتشفها جاليليو ـ أيو ، ويوروبا ، وجانيميد ، وكاليستو ـ هي من بين الأقمار الأكبر في المجموعة الشمسية. تشكل مدارات ثلاثة منها (Io و Europa و Ganymede) نمطًا يُعرف باسم صدى لابلاس لكل أربعة مدارات يصنعها آيو حول المشتري ، ويوروبا يصنع مدارين بالضبط ويصنع جانيميد واحدًا بالضبط. يتسبب هذا الرنين في أن تؤدي تأثيرات الجاذبية للأقمار الثلاثة الكبيرة إلى تشويه مداراتها إلى أشكال بيضاوية ، لأن كل قمر يتلقى جرًا إضافيًا من جيرانه في نفس النقطة في كل مدار يصنعه. من ناحية أخرى ، تعمل قوة المد من كوكب المشتري على تدوير مداراتها. [163]

يتسبب الانحراف اللامركزي في مداراتها في انثناء منتظم لأشكال الأقمار الثلاثة ، حيث تعمل جاذبية المشتري على شدها عند اقترابها منه وتسمح لها بالعودة إلى أشكال كروية أكثر أثناء تأرجحها بعيدًا. يسخن هذا الانثناء المد والجزر الأجزاء الداخلية للأقمار عن طريق الاحتكاك. [164] يظهر هذا بشكل كبير في النشاط البركاني لآيو (الذي يخضع لأقوى قوى المد والجزر) ، [164] وبدرجة أقل في الشباب الجيولوجي لسطح يوروبا ، مما يشير إلى ظهور السطح الخارجي للقمر مؤخرًا. [165]

تصنيف

تم تصنيف أقمار المشتري تقليديًا إلى أربع مجموعات من أربعة ، بناءً على القواسم المشتركة لعناصرها المدارية. [166] تعقدت هذه الصورة باكتشاف العديد من الأقمار الخارجية الصغيرة منذ عام 1999. وتنقسم أقمار المشتري حاليًا إلى عدة مجموعات مختلفة ، على الرغم من وجود عدة أقمار ليست جزءًا من أي مجموعة. [167]

يُعتقد أن الأقمار الثمانية الأكثر عمقًا ، والتي لها مدارات دائرية تقريبًا بالقرب من مستوى خط استواء المشتري ، قد تشكلت جنبًا إلى جنب مع المشتري ، في حين أن الباقي عبارة عن أقمار غير منتظمة ويُعتقد أنها كويكبات أو شظايا من الكويكبات التي تم التقاطها. تشترك الأقمار غير المنتظمة التي تنتمي إلى مجموعة في العناصر المدارية المتشابهة وبالتالي قد يكون لها أصل مشترك ، ربما كقمر أكبر أو جسم مأسور انكسر. [168] [169]

أقمار منتظمة
المجموعة الداخلية المجموعة الداخلية المكونة من أربعة أقمار صغيرة أقطارها أقل من 200 كم ، ومدارها عند نصف قطر أقل من 200000 كم ، ولها ميول مدارية أقل من نصف درجة.
أقمار الجليل [170] هذه الأقمار الأربعة ، التي اكتشفها جاليليو جاليلي وسيمون ماريوس بالتوازي ، تدور بين 400000 و 2000000 كيلومتر ، وهي من أكبر الأقمار في النظام الشمسي.
أقمار غير منتظمة
مجموعة هيمالايا مجموعة متجمعة من الأقمار تدور حول 11.000.000-12.000.000 كم من كوكب المشتري. [171]
مجموعة أنانكي هذه المجموعة المدارية إلى الوراء لها حدود غير واضحة إلى حد ما ، يبلغ متوسطها 21.276.000 كيلومتر من كوكب المشتري بمتوسط ​​ميل يبلغ 149 درجة. [169]
مجموعة كارمي مجموعة رجعية مميزة إلى حد ما يبلغ متوسطها 23.404.000 كيلومتر من كوكب المشتري بمتوسط ​​ميل يبلغ 165 درجة. [169]
مجموعة Pasiphae مجموعة رجعية متفرقة ومميزة بشكل غامض تغطي جميع الأقمار الخارجية. [172]

حلقات كوكبية

يحتوي كوكب المشتري على نظام حلقة كوكبية خافت يتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية: حلقة داخلية من الجسيمات تعرف باسم الهالة ، وحلقة رئيسية ساطعة نسبيًا ، وحلقة جوسامر خارجية. [173] يبدو أن هذه الحلقات مصنوعة من الغبار ، وليس الجليد كما هو الحال مع حلقات زحل. [55] من المحتمل أن تكون الحلقة الرئيسية مصنوعة من مادة مقذوفة من الأقمار الصناعية Adrastea و Metis. يتم سحب المواد التي عادة ما تعود إلى القمر إلى كوكب المشتري بسبب تأثيره الثقالي القوي. ينحرف مدار المادة نحو المشتري وتتم إضافة مادة جديدة من خلال تأثيرات إضافية. [174] بطريقة مماثلة ، من المحتمل أن ينتج قمرا ثيبي وأمالثيا المكونين المتميزين للحلقة الجوسامر المتربة. [174] هناك أيضًا دليل على وجود حلقة صخرية معلقة على طول مدار أمالثيا والتي قد تتكون من حطام اصطدام من ذلك القمر. [175]

إلى جانب الشمس ، ساعد تأثير جاذبية المشتري في تشكيل النظام الشمسي. تقع مدارات معظم كواكب النظام بالقرب من المستوى المداري للمشتري من المستوى الاستوائي للشمس (عطارد هو الكوكب الوحيد الأقرب إلى خط استواء الشمس في الميل المداري). يعود سبب فجوات كيركوود في حزام الكويكبات في الغالب إلى كوكب المشتري ، وقد يكون الكوكب مسؤولاً عن حدث القصف الثقيل المتأخر في تاريخ النظام الشمسي الداخلي. [176]

بالإضافة إلى أقماره ، يتحكم مجال جاذبية المشتري في العديد من الكويكبات التي استقرت في مناطق نقاط لاغرانج التي تسبق المشتري وتتبعه في مداره حول الشمس. تُعرف هذه باسم كويكبات طروادة ، وتنقسم إلى "معسكرات" يونانية و "معسكرات" طروادة لإحياء ذكرى الإلياذة. أولها ، 588 أخيل ، اكتشفه ماكس وولف في عام 1906 ومنذ ذلك الحين تم اكتشاف أكثر من ألفي شخص. [177] أكبرها هو 624 هيكتور. [178]

تنتمي معظم المذنبات قصيرة المدى إلى عائلة المشتري — والتي تُعرف بأنها مذنبات ذات محاور شبه رئيسية أصغر من محاور المشتري. يُعتقد أن مذنبات عائلة المشتري تتشكل في حزام كويبر خارج مدار نبتون. أثناء المواجهات القريبة مع المشتري ، تتشوش مداراتها في فترة زمنية أصغر ثم يتم تدويرها عن طريق تفاعل الجاذبية المنتظم مع الشمس والمشتري. [179]

نظرًا لحجم كتلة كوكب المشتري ، يقع مركز الثقل بينه وبين الشمس فوق سطح الشمس مباشرةً ، وهو الكوكب الوحيد في النظام الشمسي الذي ينطبق عليه هذا الأمر. [180] [181]

التأثيرات

يُطلق على كوكب المشتري اسم المكنسة الكهربائية للنظام الشمسي [183] ​​بسبب جاذبيته الهائلة وموقعه بالقرب من النظام الشمسي الداخلي ، فإن التأثيرات على كوكب المشتري ، مثل المذنبات ، أكثر من الكواكب الأخرى في النظام الشمسي. [184] كان يعتقد أن كوكب المشتري يحمي جزئيًا النظام الداخلي من قصف المذنبات. [51] ومع ذلك ، تشير عمليات المحاكاة الحاسوبية الحديثة إلى أن كوكب المشتري لا يتسبب في انخفاض صافٍ في عدد المذنبات التي تمر عبر النظام الشمسي الداخلي ، لأن جاذبيته تزعج مداراتها إلى الداخل تقريبًا بقدر ما تتراكم عليها أو تقذفها. [185] لا يزال هذا الموضوع مثيرًا للجدل بين العلماء ، حيث يعتقد البعض أنه يجذب المذنبات نحو الأرض من حزام كويبر بينما يعتقد البعض الآخر أن كوكب المشتري يحمي الأرض من سحابة أورت. [١٨٦] يتعرض كوكب المشتري لما يقرب من 200 مرة من تأثيرات الكويكبات والمذنبات أكثر من الأرض. [51]

اقترح مسح عام 1997 للسجلات والرسومات الفلكية المبكرة أن بعض السمات السطحية المظلمة التي اكتشفها عالم الفلك جيوفاني كاسيني في عام 1690 ربما كانت ندبة تصادم. أنتج المسح في البداية ثمانية مواقع أخرى مرشحة كملاحظات تأثير محتملة سجلها هو وآخرون بين عامي 1664 و 1839. ومع ذلك ، تم تحديد لاحقًا أن هذه المواقع المرشحة لديها احتمالية ضئيلة أو معدومة لتكون نتائج التأثيرات المقترحة. [187]

كوكب المشتري معروف منذ العصور القديمة. يمكن رؤيته بالعين المجردة في سماء الليل ويمكن رؤيته أحيانًا في النهار عندما تكون الشمس منخفضة. [188] بالنسبة للبابليين ، تمثل هذه القطعة إلههم مردوخ. استخدموا مدار كوكب المشتري لمدة 12 عامًا تقريبًا على طول مسير الشمس لتحديد الأبراج الخاصة بهم. [46] [189]

أطلق عليها الرومان اسم "نجم المشتري" (Iuppiter ستيلا) ، حيث اعتقدوا أنه مقدس للإله الرئيسي في الأساطير الرومانية ، والذي يأتي اسمه من مركب نطقي بروتو الهندو أوروبية *ديو بوتر (اسمي: *Dyēus-pətēr، والتي تعني "الأب السماء - الله" ، أو "الأب يوم الله"). [190] في المقابل ، كان كوكب المشتري نظيرًا لليونانية الأسطورية زيوس (Ζεύς) ، يشار إليها أيضًا باسم دياس (Δίας) ، تم الاحتفاظ باسم الكواكب في اللغة اليونانية الحديثة. [191] عرف الإغريق القدماء الكوكب باسم فايثون (Φαέθων) ، مما يعني "النجم الساطع" أو "النجم المتوهج". [192] [193] بصفته الإله الأعلى للآلهة الرومانية ، كان جوبيتر إله الرعد والبرق والعواصف ، وكان يُطلق عليه اسم إله النور والسماء.

الرمز الفلكي للكوكب ، هو تمثيل مبسط لصاعقة برق الإله. الإله اليوناني الأصلي زيوس يمد الجذر زينو-، تستخدم لتكوين بعض الكلمات المتعلقة بالمشتري ، مثل زينوغرافي. [هـ] جوفيان هي صفة كوكب المشتري. شكل الصفة الأقدم مرحا، التي استخدمها المنجمون في العصور الوسطى ، أصبحت تعني "السعادة" أو "المرح" ، وتعزى الحالة المزاجية إلى التأثير الفلكي لكوكب المشتري. [194] في الأساطير الجرمانية ، يُعادل كوكب المشتري ثور ، ومن هنا جاء الاسم الإنجليزي يوم الخميس للرومان يموت جوفيس. [195]

في علم التنجيم الفيدي ، أطلق المنجمون الهندوس على الكوكب اسم Brihaspati ، المعلم الديني للآلهة ، وغالبًا ما أطلقوا عليه "Guru" ، والتي تعني حرفياً "الثقيل". [196] في الأساطير التركية في آسيا الوسطى ، يُطلق على كوكب المشتري إرينديز أو إرينتوز، من عند ايرين (ذات معنى غير مؤكد) و يولتوز ("نجمة"). هناك العديد من النظريات حول معنى ايرين. حسبت هذه الشعوب فترة مدار كوكب المشتري بـ 11 سنة و 300 يومًا. لقد اعتقدوا أن بعض الأحداث الاجتماعية والطبيعية مرتبطة بحركات Erentüz في السماء. [197] أطلق عليها الصينيون والفيتناميون والكوريون واليابانيون اسم "نجمة الخشب" (الصينية: 木星 بينيين: mùxīng ) ، استنادًا إلى العناصر الخمسة الصينية. [198] [199] [200]

الغلاف الجوي العاصف للمشتري ، تم التقاطه بواسطة كاميرا المجال الواسع 3 على تلسكوب هابل الفضائي بالأشعة تحت الحمراء.


حقائق سريعة

الاسم: ملك الآلهة الرومانية القديمة

اكتشف: معروف عند القدماء

نوع الكوكب: عملاق الغاز

عدد الأقمار: تم تأكيد 53 | 26 مؤقت (79 المجموع)

قطر الدائرة: 88846 ميلا (142984 كيلومترا)

طول اليوم: 9.93 ساعة

طول العام: 11.86 سنة الأرض

المسافة من الشمس: 5.1 الوحدات الفلكية (الأرض = 1)

الحرارة السطحية*: -160 درجة فهرنهايت (-110 درجة مئوية)


يُظهر هذا الفيديو المذهل ما يشبه التكبير عبر الفضاء على مسبار كوكب المشتري المتهور التابع لوكالة ناسا

مركبة الفضاء جونو التابعة لناسا ، والتي تقارب حجم ملعب كرة السلة ، تدور حاليًا حول كوكب المشتري على بعد 600 مليون ميل من الأرض.

وهي تلتقط بعض الصور الرائعة حقًا.

تُظهر مجموعة من الصور التي نشرتها وكالة ناسا في أغسطس أول مناظر على الإطلاق لأقطاب كوكب المشتري ، بالإضافة إلى صور برية جديدة بالأشعة تحت الحمراء وصوت الشفق القطبي. قال قائد مهمة جونو إن الصور "تبدو وكأنها لا شيء رأيناه أو نتخيله من قبل".

ولكن هناك العديد والعديد من صور Juno الأخرى التي لا نراها بسهولة - لذا فإن عالم الرياضيات جيرالد إيششتات يجمعهم باستمرار في "فيلم رخامي" عن كوكب المشتري ، كما تعلمنا من إميلي لاكدوالا في مدونة جمعية الكواكب الخاصة بها.

يُظهر مقطع الفيديو المتحرك أدناه المنظر من كاميرا الضوء المرئي الوحيدة لجونو ، والتي تسمى JunoCam. يمكنك حتى أن تتخيل أنك تركب Juno أثناء مشاهدته.

يوجد "رخام" كوكب المشتري في المركز وأكبر أربعة أقمار غاليليو - يوروبا ، وجانيميد ، وآيو ، وكاليستو - تدور حوله كنقاط مضيئة:

يبدو المقطع سريعًا لأن JunoCam لا يلتقط سوى الصور مرة واحدة كل 15 إلى 30 دقيقة ، كما يكتب لاكدوالا في وصف مقطع فيديو YouTube.

لكن انتظر اللحظة المخيفة بعد حوالي دقيقة و 50 ثانية من المقطع ، عندما يبدو أن جونو سيصطدم بأكبر كوكب في النظام الشمسي.

ما تراه هو قمة مدار بيضاوي للغاية ومخيف المظهر - والسبب الوحيد الذي يجعل جونو قادرًا على الحصول على مثل هذه المناظر غير المسبوقة للعالم:

في أضيق جزء من الحلقة المدارية ، تعمل جاذبية المشتري على تسريع جونو إلى 130 ألف ميل في الساعة، أو أسرع بنحو 75 مرة من رصاصة من مسدس.

السبب الرئيسي الذي يجعل جونو يبتعد عن هذه الألعاب البهلوانية هو أنه لا يموت.

يتسبب المجال المغناطيسي القوي لكوكب المشتري في إحداث قدر كبير من الإشعاع الضار الذي يمكن أن يقضي على الإلكترونيات ، وخاصة الألواح الشمسية. لذلك من الأفضل أن تتجول حول الكوكب ثم تخرج من هناك بأسرع ما يمكن.

كان بإمكان ناسا تزويد جونو بالطاقة بمادة مشعة نادرة تسمى البلوتونيوم 238 ، مما يسمح للإنسان الآلي بالدوران عن كثب ، لكن وكالة الفضاء تعمل بشكل منخفض جدًا على المادة. لذا بدلاً من ذلك ، اختارت الطاقة الشمسية (والمدارات المجنونة).

تقول لاكدوالا إن إيششتات كتبت خوارزمية لبناء الفيديو بشكل مستمر باستخدام الصور التي تمزقها من صفحة مدفونة في موقع مهمة جونو.

يستخدم Eichstädt أيضًا بيانات Juno لإنشاء رسوم متحركة رائعة مثل تلك الموجودة أدناه. يُظهر كل إطار المسافة التي يتحرك بها القمر الجليلي خلال 21 ساعة (مسار النقاط) ، وهناك 46 إطارًا ، مما يعطي إجماليًا حوالي 6 أسابيع من الوقت مضغوطًا في بضع ثوانٍ.

آيو يدور حول الأقرب ، يليه أوروبا ، ثم جانيميد ، والأبعد (حوالي 1.2 مليون ميل) هو كاليستو:

يغطي أحدث "فيلم رخامي" حتى الآن حوالي 1.5 مدارًا ، منذ أن دخلت جونو في الثانية من 36 رحلة طيران خطط العلماء لها.

كتب لاكدوالا: "هذا عمل قيد التقدم في النهاية يجب أن تغطي الرسوم المتحركة حتى 18 أكتوبر" - عندما يقوم جونو بتحليق كوكب المشتري مرة أخرى متحديًا الموت.

ومع ذلك ، بمجرد انتهاء المهمة ، لن يعيش جونو كأحد بقايا استكشاف البشرية. لحماية أي كائنات فضائية قد تعيش على أقمار جليدية مثل أوروبا وجانيميد ، تعتزم ناسا نقل المسبار الذي تبلغ تكلفته مليار دولار إلى هلاكه - مباشرة إلى غيوم كوكب المشتري التي تبدو بلا قاع.


مقالات ذات صلة

الحمض النووي: العلماء الذين درسوا تاريخ الكوكب باستخدام بيانات من مسبار الفضاء جونو التابع لناسا ، والذي سيدرس تكوين الغلاف الجوي للكوكب حتى عام 2021.

في الواقع ، أضافوا أن الكواكب الأولية كانت ستصطدم بشكل متكرر في الأيام الأولى للنظام الشمسي.

نقترح أن الاصطدامات كانت شائعة في النظام الشمسي الشاب وأن حدثًا مشابهًا ربما حدث أيضًا لزحل ، مما ساهم في الاختلافات الهيكلية بين كوكب المشتري وزحل.

لقد اختبروا أيضًا النظرية القائلة بأن نواة المشتري المجزأة كانت ناتجة عن تآكل الطقس أو احتمال احتوائه دائمًا على الغاز الأساسي.

لكن الدراسة خلصت إلى أن الاصطدام الهائل كان المسؤول على الأرجح.

ما الذي يسبب النطاقات المميزة لجوبيتر؟

درس الخبراء الأدلة الحديثة التي تم جمعها من مركبة الفضاء جونو التابعة لناسا للكشف عن سبب تشكل الغازات عصابات على كوكب المشتري.

يتم حمل سحب الأمونيا في الغلاف الجوي الخارجي لكوكب المشتري بواسطة التيارات النفاثة لتشكيل العصابات الملونة المنتظمة لكوكب المشتري.

تصل تيارات كوكب المشتري النفاثة إلى عمق يصل إلى 1800 ميل (3000 كيلومتر) تحت غيوم المشتري ، وهي ظلال من الأبيض والأحمر والبرتقالي والبني والأصفر.

الغاز الموجود في الجزء الداخلي من كوكب المشتري ممغنط ، وهو ما يعتقد الباحثون أنه يفسر سبب توغل التيارات النفاثة في العمق كما هو الحال مع عدم تعمقها.

لا توجد أيضًا قارات وجبال تحت الغلاف الجوي لكوكب المشتري لإعاقة مسار التيار النفاث.

هذا يجعل التيارات النفاثة على كوكب المشتري أبسط من تلك الموجودة على الأرض وتسبب اضطرابًا أقل في الغلاف الجوي العلوي.


مجرتنا هي موطن لمجموعة متنوعة محيرة من كواكب المشتري: المجرات الساخنة والباردة والإصدارات العملاقة من أجسامنا التخيلية العملاقة ذات الحجم نصف لتر فقط نصف حجمها.

يقول علماء الفلك إنه في مجرتنا وحدها ، يمكن لمليار أو أكثر من العوالم الشبيهة بالمشتري أن تدور حول نجوم غير شمسنا. ويمكننا استخدامها لاكتساب فهم أفضل لنظامنا الشمسي وبيئتنا المجرية ، بما في ذلك احتمالات إيجاد الحياة. نحتاج فقط إلى تحويل أدواتنا ومسباراتنا إلى الفناء الخلفي الخاص بنا.

نحن فقط بحاجة لرؤية كوكب المشتري ككوكب خارج المجموعة الشمسية.

ابن عم المشتري WASP-12b


مقالات ذات صلة

يُظهر الفيديو أعلاه وصول جونو إلى النظام ، ويتباطأ بدرجة كافية ليتم التقاطه بواسطة جاذبية المشتري القوية. مع اقتراب المسبار من الكوكب ، يُظهر الفيديو بعضًا من أقمار المشتري البالغ عددها 67 تدور حول الكوكب المضيف

يُعرف كوكب المشتري ، خامس كوكب من الشمس والأثقل في النظام الشمسي ، بأنه عملاق غازي - كرة تتكون أساسًا من الهيدروجين والهيليوم - على عكس الأرض الصخرية والمريخ.

لكن العلماء ما زالوا لا يعرفون بالضبط ما يكمن في مركزه ، أو ما إذا كان قد تشكل في مداره الحالي ، أو هاجر من مكان آخر في النظام الشمسي.

من بين الأسئلة العالقة ، مقدار الماء الموجود ، إذا كان يحتوي على لب صلب ، ولماذا الأضواء الجنوبية والشمالية لكوكب المشتري هي الأكثر سطوعًا في النظام الشمسي.

يُظهر الجزء الأول من الفيديو الرحلة الطويلة إلى كوكب المشتري ، حيث يبدو أن الكوكب بالكاد يتغير في الحجم. يظهر هبوط جونو السريع جدًا في نظام المشتري في آخر 25 ثانية من الفيديو (في الصورة)

هناك أيضًا لغز البقعة الحمراء العظيمة.

كشفت الملاحظات الأخيرة التي أجراها تلسكوب هابل الفضائي أن العاصفة الوحشية التي تعود إلى قرون في الغلاف الجوي لكوكب المشتري آخذة في الانكماش.

ستنهي المركبة الفضائية مهمتها في عام 2018 عندما تغوص بجعة في الغلاف الجوي لكوكب المشتري وتتفكك ، وهي تضحية ضرورية لمنع أي فرصة للاصطدام بطريق الخطأ بأقمار الكوكب التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن.

تم إطلاق جونو في عام 2011. تُظهر هذه الصورة صاروخ أطلس V يحمل مركبة جونو الفضائية وهو ينطلق من مجمع الإطلاق الفضائي 41 في كيب كانافيرال ، فلوريدا. كانت هذه الخطوة الأولى في رحلة جونو التي امتدت 1.8 مليار ميل إلى كوكب المشتري الغازي العملاق

مهمة جونو التابعة لناسا

وصل مسبار جونو إلى كوكب المشتري في يوليو بعد رحلة استغرقت خمس سنوات و 1.8 مليار ميل من الأرض.

بعد مناورة فرملة ناجحة ، دخلت في مدار قطبي طويل وحلقت على بعد 3100 ميل (5000 كيلومتر) من قمم السحب الدوامة للكوكب.

انطلق المسبار إلى مسافة 4200 كيلومتر فقط من غيوم الكوكب مرة كل أسبوعين - وهو قريب جدًا من توفير تغطية عالمية في صورة واحدة.

لم تقم أي مركبة فضائية سابقة بالدوران في مدار قريب جدًا من كوكب المشتري ، على الرغم من إرسال مركبتين أخريين تغرقان في تدميرهما عبر غلافه الجوي.

لإكمال مهمتها المحفوفة بالمخاطر ، كان على جونو أن ينجو من عاصفة إشعاعية قاتلة ناتجة عن المجال المغناطيسي القوي لكوكب المشتري.

إن دوامة الجسيمات عالية الطاقة التي تنتقل بسرعة الضوء تقريبًا هي أقسى بيئة إشعاعية في النظام الشمسي.

للتعامل مع الظروف ، تتم حماية المركبة الفضائية بأسلاك خاصة مقواة بالإشعاع ودرع مستشعر.

يوجد "دماغها" المهم للغاية - كمبيوتر الرحلة الخاص بالمركبة الفضائية - في قبو مدرع مصنوع من التيتانيوم ويزن حوالي 400 رطل (172 كجم).

تكمل الملاحظات المستندة إلى الأرض مجموعة الأجهزة المتقدمة على المركبة الفضائية جونو ، وتملأ الفجوات في التغطية الطيفية لجونو وتوفر السياق العالمي والزمني الأوسع لرصدات جونو عن قرب.

تم إطلاق Juno في 5 أغسطس 2011. خلال أكثر من 30 رحلة طيران مدارية لعالم Jovian ، سوف يقوم بالتحقيق تحت غطاء سحابة الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين الغامض ودراسة الشفق القطبي لمعرفة المزيد عن أصول الكوكب وهيكله والغلاف الجوي والغلاف المغناطيسي.

يأتي اسم جونو من الأساطير اليونانية والرومانية. قام جوبيتر ، والد الآلهة الرومانية ، برسم حجاب من الغيوم حول نفسه لإخفاء شره. لكن زوجته - الإلهة جونو - كانت قادرة على النظر عبر الغيوم والكشف عن طبيعة المشتري الحقيقية.

كوكب المشتري بغيومه المنتفخة وخطوطه الملونة هو عالم متطرف من المحتمل أن يكون أولاً بعد فترة وجيزة من الشمس.

قد يحمل فتح تاريخها أدلة لفهم كيفية تطور الأرض وبقية النظام الشمسي.

سميت جونو على اسم زوجة الإله الروماني جوبيتر الخارقة للسحب ، وهي المهمة الثانية فقط المصممة لقضاء بعض الوقت في كوكب المشتري.

حلق جاليليو ، الذي انطلق في عام 1989 ، حول كوكب المشتري لمدة 14 عامًا ، مما أعطى مناظر رائعة للكوكب وأقماره العديدة.

وكشفت علامات على وجود محيط تحت السطح الجليدي لأوروبا ، والذي يعتبر هدفًا رئيسيًا في البحث عن الحياة خارج الأرض.

الرحلة إلى كوكب المشتري ، التي امتدت لما يقرب من خمس سنوات و 1.8 مليار ميل (2.8 مليار كيلومتر) ، أخذت جونو في جولة في النظام الشمسي الداخلي تلاها تأرجح عبر الأرض دفعها إلى ما وراء حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري.

تقع Juno في بيئة إشعاعية قاسية ، لذلك توجد إلكترونياتها الدقيقة في قبو خاص من التيتانيوم. في النهاية ، سوف يستسلم جونو للإشعاع الشديد وسيُطلب منه الانغماس في الغلاف الجوي لكوكب المشتري لتجنب أي تصادم مع أقمار الكوكب. في الصورة حجم نموذج بمقياس 1/5 لمركبة جونو الفضائية التي تعمل بالطاقة الشمسية

إلى جانب الأدوات العلمية ، يحمل جونو أيضًا ثلاثة ركاب صغار على شكل شخصيات ليغو ، مصنوعة من الألومنيوم المستخدم في صناعة المركبات الفضائية. تشمل النماذج الثلاثة نماذج للإله جوبيتر وزوجته ومهمته التي تحمل الاسم نفسه للإلهة جونو وعالم الفلك جاليليو.

مهمة جونو بالأرقام

- 1.8 مليار ميل (2.8 مليار كيلومتر)

هذا هو إجمالي المسافة المقطوعة من الإطلاق إلى الوصول. لم تكن رحلة جونو تسديدة مباشرة. نظرًا لأن الصاروخ الذي حمل جونو لم يكن قويًا بما يكفي لدفعه مباشرة إلى كوكب المشتري ، فقد استغرق مسارًا أطول. تدور حول النظام الشمسي الداخلي ثم تتأرجح بالأرض ، باستخدام كوكبنا كمقلاع للجاذبية للتوجه نحو النظام الشمسي الخارجي.

- 3100 ميل (5000 كيلومتر)

هذا هو مدى اقتراب جونو من قمم سحابة المشتري. سوف يمر فوق القطبين ما مجموعه 37 مرة خلال المهمة على مسار يتجنب الإشعاع الأكثر كثافة ، قبل أن يغرق في الغلاف الجوي للكوكب.

هذا هو الوقت الذي تستغرقه إشارات الراديو من كوكب المشتري للوصول إلى الأرض. خلال المواجهة ، سيطلق جونو محركه الرئيسي لمدة نصف ساعة تقريبًا لإبطاء السرعة. بحلول الوقت الذي تتلقى فيه وحدات التحكم الأرضية الكلمة التي بدأت ، كان حرق المحرك قد اكتمل ، وإذا سارت الأمور كما هو مخطط لها ، فسيكون جونو في المدار.

هذه هي المدة التي ستستغرقها المهمة. نظرًا لوجود Juno في بيئة إشعاعية قاسية ، فإن إلكترونياتها الدقيقة موضوعة في قبو خاص من التيتانيوم. في النهاية ، سوف يستسلم جونو للإشعاع الشديد وسيُطلب منه الانغماس في الغلاف الجوي لكوكب المشتري لتجنب أي تصادم مع أقمار الكوكب.

يحمل جونو مجموعة من تسعة أدوات لاستكشاف كوكب المشتري من داخله إلى غلافه الجوي. ستعمل على رسم خريطة لجاذبية المشتري والمجالات المغناطيسية وتتبع كمية الماء الموجودة في الغلاف الجوي. ستلتقط الكاميرا الملونة التي يطلق عليها اسم JunoCam لقطات مقربة لسحب المشتري الدوامة والمناطق القطبية والأضواء الجنوبية والشمالية المتلألئة.

تمتد ثلاثة أجنحة شمسية ضخمة من جونو ، مما يجعلها أبعد مركبة فضائية تعمل بالطاقة الشمسية. يمكن أن تولد الألواح 500 واط من الكهرباء ، وهو ما يكفي لتشغيل الأجهزة


شاهد الفيديو: Joep snapt er niks van dat ook een vlieg en schaduw heeft.