Διάστημα: Το JUICE ταξιδεύει στον Δία και τα φεγγάρια του

Η πρωτοποριακή διαστημική αποστολή JUICE του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) είναι έτοιμη να αναχωρήσει στις 13 Απριλίου για να εξερευνήσει τον μεγαλύτερο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος, τον Δία, καθώς και τα παγωμένα φεγγάρια του, Γανυμήδη, Καλλιστώ και Ευρώπη. Στην επιστημονική ομάδα που σχεδίασε και υλοποιεί την αποστολή συμμετέχουν η Ακαδημία Αθηνών με επικεφαλής τον αντιπρόεδρό της, Σταμάτη Κριμιζή, και το Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή του, Θεόδωρο Σαρρή.

Η αποστολή φέρει την ονομασία «Jupiter Icy Moon Explorer» («Εξερευνητής των παγωμένων φεγγαριών του Δία») και συγκεντρώνει πολλές πρωτιές. Πρόκειται για το πρώτο διαστημόπλοιο που θα βρεθεί ποτέ σε τροχιά γύρω από ένα άλλο φεγγάρι, πέρα από το δικό μας, τον Γανυμήδη, που είναι το μεγαλύτερο φεγγάρι του Δία. Επίσης, θα είναι το πρώτο διαστημικό σκάφος που θα χρησιμοποιήσει τη βαρυτική υποβοήθηση Σελήνης – Γης για να εξοικονομήσει καύσιμα και το πρώτο που θα αλλάξει τροχιά από έναν άλλο πλανήτη σε ένα από τα φεγγάρια του (από τον Δία στο Γανυμήδη).

Η εκτόξευση θα γίνει στις 13 Απριλίου από τη Γαλλική Γουιάνα και θα είναι η τελευταία αποστολή της ESA που θα ξεκινήσει με πύραυλο Ariane 5, πριν αναλάβει το Ariane 6. Την ίδια ώρα επιστήμονες θα βρίσκονται στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Διαστημικών Επιχειρήσεων της Γερμανίας για να παρακολουθούν την εκτόξευση.

Η αποστολή είναι η πρώτη μεγάλης κλίμακας του προγράμματος «Cosmic Vision 2015-2025» της ESA, που έχει ως στόχο να απαντήσει σε δύο θεμελιώδη ερωτήματα: ποιες είναι οι συνθήκες για τον σχηματισμό των πλανητών και την εμφάνιση της ζωής και πώς εξελίχθηκε το Ηλιακό μας Σύστημα. Στην αποστολή συνεισφέρουν, επίσης, η NASA, ο Ιαπωνικός Οργανισμός Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης και η Ισραηλινή Διαστημική Υπηρεσία.

Το JUICE αναμένεται να φτάσει στον αέριο γίγαντα Δία σε οκτώ χρόνια για να κάνει λεπτομερείς παρατηρήσεις του. Έπειτα θα κάνει για τρία χρόνια 35 κοντινές διελεύσεις στους τρεις δορυφόρους, πριν τελικά αφιχθεί στον Γανυμήδη, το μεγαλύτερο φεγγάρι στο ηλιακό μας σύστημα, γύρω από τον οποίο θα μπει σε τροχιά, σύμφωνα με τον προγραμματισμό τον Δεκέμβριο του 2034.

Η αποστολή θα εξερευνήσει σε βάθος το πολύπλοκο περιβάλλον του Δία, του μεγαλύτερου πλανήτη του Ηλιακού μας Συστήματος, θα μελετήσει την εξέλιξη και την προέλευσή του και θα εκτιμήσει τις συνθήκες στο εσωτερικό των παγωμένων φεγγαριών του, όπου πιθανότατα υπάρχουν απέραντοι ωκεανοί νερού. Θα αναζητήσει, επίσης, απάντηση στο ερώτημα εάν υπήρξαν ή υπάρχουν ίχνη πρωτόγονης ζωής στα φεγγάρια του Δία. Ειδικά η Ευρώπη και ο Γανυμήδης πιστεύεται ότι περιέχουν υπόγειους ωκεανούς κάτω από την παγωμένη επιφάνειά τους, που θα μπορούσαν να περιέχουν περισσότερο νερό από ό,τι οι ωκεανοί της Γης και η αποστολή JUICE θα τους μελετήσει για να εντοπίσει εάν οποιαδήποτε μορφή ζωής θα μπορούσε να προκύψει σε διαφορετικά περιβάλλοντα.

Η ελληνική επιστημονική ομάδα

Το διαστημικό σκάφος περιέχει δέκα όργανα τελευταίας τεχνολογίας, τα οποία αναπτύχθηκαν από επιστημονικές ομάδες από 23 χώρες, καθώς και μεγάλους ηλιακούς συλλέκτες που θα το τροφοδοτούν με ενέργεια. Στην πορεία του θα αντιμετωπίσει πολλούς κινδύνους: σωματιδιακή ακτινοβολία που μπορεί να καταστρέψει τον ηλεκτρονικό εγκέφαλο ή άλλα κρίσιμα υποσυστήματα και όργανα του διαστημικού σκάφους, ακραίες θερμοκρασίες και το εξαιρετικά δυναμικό και αφιλόξενο περιβάλλον του Δία.

Στην αποστολή JUICE συμμετέχει και ελληνική επιστημονική ομάδα, η οποία έλαβε μέρος στον σχεδιασμό ενός από τα όργανα του JUICE, του Particle Environment Package (PEP).

Στην ομάδα συμμετέχουν η Ακαδημία Αθηνών, με επικεφαλής τον αντιπρόεδρό της και πρόεδρο της Διεθνούς Ακαδημίας Αστροναυτικής, ακαδημαϊκό Σταμάτη Κριμιζή, ο οποίος είχε λάβει μέρος και στην ιστορική αποστολή Galileo, την πρώτη που μελέτησε από κοντά το γιγάντιο σύστημα του Δία, και το Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Θεόδωρο Σαρρή.

Στόχος του PEP είναι να διερευνήσει την τρισδιάστατη δομή του δίσκου πλάσματος του Δία και να χαρτογραφήσει πώς η έντονη ροή του πλάσματος βομβαρδίζει τις επιφάνειες των φεγγαριών του. Επίσης, για πρώτη φορά θα λάβει δείγματα των αδύναμων ατμοσφαιρών των φεγγαριών με σκοπό την κατανόηση του τρόπου που τα υλικά απελευθερώνονται επάνω και ακριβώς κάτω από την επιφάνεια.

Όπως εξηγεί στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο αναπληρωτής καθηγητής του Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου Θράκης, Θεόδωρος Σαρρής, η προετοιμασία της αποστολής έχει ξεκινήσει πριν από περίπου 15 χρόνια και πριν από δέκα χρόνια εντάχθηκε το Δημοκρίτειο στην επιστημονική ομάδα. Όλα αυτά τα χρόνια η ομάδα κάνει πειράματα, αναλύσεις και προσομοιώσεις των μετρήσεων, ενώ έχει φτιάξει και μοντέλα κίνησης σωματιδίων στη μαγνητόσφαιρα του Δία για τον σχεδιασμό και την ανάλυση δεδομένων της αποστολής.

Στόχος των πειραμάτων που θα διεξάγει η ελληνική ομάδα με το PEP μετά την άφιξη του JUICE, επισημαίνει ο κ. Σαρρής, «είναι να μελετήσουμε τα ενεργητικά σωματίδια στο περιβάλλον του Δία και των φεγγαριών του, ώστε να δούμε από πού προέρχονται, πώς κατανέμονται και πώς παγιδεύονται μέσα στο μαγνητικό πεδίο του Δία. Επίσης, έχει πολύ ενδιαφέρον να δούμε τις ομοιότητες και τις διαφορές ανάμεσα στον Δία και τη Γη σε σχέση με τους μηχανισμούς επιτάχυνσης σωματιδίων. Οι συγκριτικές μελέτες διαφορετικών συστημάτων είναι από τα πιο ενδιαφέροντα πράγματα στη φυσική του Διαστήματος».

Ένα από τα ερωτήματα που φιλοδοξεί να απαντήσει η αποστολή είναι εάν οι συνθήκες στον Δία και τα φεγγάρια του είναι τέτοιες που να ευνοούν την ύπαρξη οποιασδήποτε μορφής ζωής και ο κ. Σαρρής υπενθυμίζει ότι το μαγνητικό πεδίο λειτουργεί στους πλανήτες «σαν ασπίδα προστασίας», που τους προστατεύει από τα πολύ μεγάλης ενέργειας σωματίδια και στην περίπτωση της Γης αποτελεί ένα από τα ιδιαίτερα στοιχεία της «που επέτρεψαν να υπάρχει ζωή».

Το Εργαστήριο Ηλεκτρομαγνητικής Θεωρίας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου έχει μακρά εμπειρία στη μελέτη των σωματιδίων μεγάλης ενέργειας, με ανάλυση μετρήσεων και συμμετοχή σε διάφορες αποστολές (Ulysses, Interball, ACE, Cluster και άλλες) και στη διαστημική τεχνολογία με την κατασκευή ηλεκτρονικών συνιστωσών και πειραμάτων για το διάστημα. Επίσης, είχε κατασκευάσει τον δορυφόρο DUTHSat GR-01, ο οποίος το 2017 είχε εκτοξευθεί μαζί με 27 άλλους μικροδορυφόρους στο Διάστημα για να μελετήσουν τη θερμόσφαιρα, το ανώτατο στρώμα της γήινης ατμόσφαιρας.