Jüpiter'in etrafındaki yoğun radyasyon, Juno misyonunun, özellikle Juno'nun yörüngesinin her yönünü şekillendirdi. Veriler, Jüpiter'i çevreleyen radyasyon kayışları ile Jüpiter'in bulut tepeleri arasında bir boşluk olduğunu göstermektedir. Juno, radyasyona maruz kalmasını en aza indirgemek ve bilim hedeflerini yerine getirmek için 'iğneyi iplik' yapmalı ve bu boşluktan geçmelidir. Juno misyonunun karmaşıklığına ek olarak, uzay aracının tasarımının, bilimsel hedeflerin ve yörünge gereksinimlerinin hepsinin birbirini şekillendirdiği gerçeğidir.
Bu röportajı hangi soru ile başlatacağından emin değildim: Jüpiter çevresindeki koşullar, özellikle aşırı radyasyonu Juno'nun yörüngesini nasıl şekillendirdi? Veya Juno'nun Jüpiter'in aşırı radyasyonundan sağ çıkması için gerekli olan yörünge Juno'nun bilim hedeflerini nasıl şekillendirdi? Veya son olarak, bilim hedefleri Juno'nun yörüngesini nasıl şekillendirdi?
Scott Bolton, NASA'nın Jüpiter'e yaptığı görev için NASA Baş Araştırmacısı. Resim Kredisi: NASA
Gördüğünüz gibi, Juno misyonu biraz Gordian düğümü gibi görünüyor. Eminim her üç soru da birkaç kez sorulmalı ve cevaplandırılmalı ve cevaplar diğer soruları şekillendirmelidir. Bu düğümü çözmek için NASA'nın Juno misyonu Baş Araştırmacısı Scott Bolton ile konuştum. Tüm Juno misyonundan sorumlu kişi olarak Scott, Juno'nun bilim hedeflerini, Juno’nun tasarımını ve Juno'nun Jüpiter etrafında izleyeceği yörünge yolunu tam olarak biliyor.
ÖRNEĞİN: Merhaba Scott. Bugün benimle konuşmak için zaman ayırdığınız için teşekkür ederiz. Jüpiter'in radyasyonu Juno'nun uğraşması gereken büyük bir tehlikedir ve Juno’nun titanyum kasası Juno’nun elektroniklerini korumak için tasarlanmıştır. Ancak Juno’nun yörüngesi kısmen Jüpiter'in etrafındaki radyasyonla şekilleniyor. Jüpiter'in etrafındaki radyasyon Juno'nun yörüngesini nasıl şekillendirdi?
“… Jüpiter'in çevresindeki bölgenin radyasyona karşı gerçekten kötü, tehlikeli ve sert olduğunu biliyorduk…”
SB: Diyelim ki seçimlerimizi sınırladık. Juno'nun yörüngesi, gerçekleştirilmesi için belirli bir geometri veya uzay aracının bulunduğu bir yere ihtiyaç duyan bilimsel ölçümler için fırsatların ve en tehlikeli bölgeden en iyi şekilde kaçınmamız gerektiğinden, temelde, Güneş Sistemi. Bu, Jüpiter'e çok yakın olmamızı ve yönelimde kutup olmamızı gerektiriyordu. Jüpiter'in kutuplarının üzerinden geçiyoruz. Ve Jüpiter'in çevresindeki bölgenin radyasyona karşı gerçekten kötü, tehlikeli ve sert olduğunu biliyorduk, ama oraya asla bir uzay aracıyla gitmedik. Bu yüzden ne kadar sert olduğundan veya tam olarak nasıl şekillendiğinden emin değiliz. Sadece bazı fikirlerimiz var.
Ancak Dünya ile analojiler ve modelleme yoluyla istediğimiz bilimsel hedeflere ulaşmanın ve hala en kötü bölgelerden uzak kalmanın bir yolunu bulmayı başardık. Juno, kutupların üzerinden gelir ve radyasyon kayışları ile Jüpiter atmosferi arasında olacağına inandığımız bir şekilde Jüpiter'e çok yakın bir yere inecektir.
Dünya'da, Jüpiter'inki kadar tehlikeli olmayan ancak benzer şekilde şekillendirilmiş kendi radyasyon kayışlarımız ile Dünya'nın atmosferi arasında küçük bir pencere var. Orada bir boşluk var ve Jüpiter'de de bir boşluk olduğuna dair kanıtlarımız var ve o iğneyi geçiriyoruz.
ÖRNEĞİN: Dünyadaki Van Allen kemerlerine bakmaktan başka, bu boşluğun kanıtı nereden geldi? NASA'nın gözlemevlerinden Jüpiter'de benzer bir boşluk olacağını gösteren herhangi bir gözlem var mıydı?
SB: Dünyada JLiter'e bakabilen VLS (Çok Büyük Dizi) ve diğer radyo teleskopları gibi radyo teleskopları kullandık ve belirli frekanslarda senkrotron radyasyonu olarak adlandırılanları görüyorlar. Senkrotron radyasyonu, ışık hızına yakın hareket eden çok yüksek enerjili elektronlardır ve radyo emisyonları verir. Göreceli fiziğe dayanan çok spesifik bir geometride ortaya çıkarlar. Bunu görebiliyoruz ve bize radyasyonun nasıl şekillendiği ve yüksek enerjili elektron popülasyonunun nasıl dağıldığı hakkında bir şeyler anlatıyor. Bu modellerde kullanılır ve biraz boşluk olması gerektiğini gösterebiliriz, çünkü kısmen bu radyasyona baktığımızda, Jüpiter'e çok yaklaştıkça kuyruk gibi görünüyor. Ancak sınırlı bir çözümümüz var, bu yüzden Jüpiter ve radyasyon kemerleri arasında bir boşluk olduğunu gösteren bir işaret olsa da, olumlu bir kanıt yok.
ÖRNEĞİN: Juno'nun kendisi Jüpiter ve radyasyon kayışları arasında bir boşluk olduğunu gösteren olumlu bir kanıt mı olacak?
SB: Evet. Sonra bunu anlamamıza yardımcı olan bir ölçümümüz daha var. 90'lı yılların ortalarında Jüpiter'in etrafında dönen Galileo uzay aracı, ne yapıldığını bulmak için Jüpiter'in atmosferine giren bir sonda içeriyordu. Bu prob, neredeyse Geiger sayaçları gibi bazı çok ham enstrümanlarla bazı ölçümler aldı ve bu ölçümlerden elde edilen veriler radyasyonda bir zirve ve sonra Jüpiter'e yakın bir boşluk gösterdi. Böylece bu bize bir boşluk olduğuna dair daha fazla kanıt verdi. Çok sınırlı bir veri seti olmasına rağmen, radyo teleskoplarındaki modellerle tutarlıdır.
ÖRNEĞİN: Juno misyonu için belirli bilim hedeflerini aklınızda tutmuş olmalısınız, bu yüzden Jüpiter'in radyasyon kayışları ve bunlardan kaçınmak için gereken yörünge Juno misyonunun bilim hedeflerini nasıl şekillendirdi? Herhangi bir hedefi tamamen terk etmeye zorladı mı?
“Aslında, temelde yörüngeyi sürükleyen bilim hedefleriydi.”
SB: Hayır, hiç de değil. Aslında, temelde yörüngeyi sürükleyen bilim hedefleriydi. Bizi gerçekten yakınlaşmak istememize iten de buydu. Soru, güvenli olana ne kadar yaklaşabiliriz ve kaç kez yörüngede kalabilirdik? Bu yüzden radyasyonun yaptığı şey, yörüngemizi yörüngede kaç kez sınırlayabileceğimizi değiştirmediğidir. Bu yüzden sınırlı bir yaşam süremiz vardı ve bu sınırlı yaşam süresi nedeniyle gezegeni olabildiğince çabuk haritalamamıza izin veren bir yörüngeye girdik. Eşit aralıklarla yerleştirilmiş birçok farklı boylamda çok yakından uçmak istiyoruz.
Radyasyon kayışlarının bilim hedefleri ve kısıtlamaları, Juno'nun sadece bu kadar uzun süreceğini söyledi, bu yüzden haritayı sınırlı bir süre içinde halletmelisiniz. Yani biraz değiş tokuş var. Belki Juno'yu daha fazla titanyum, daha koruyucu, biraz daha uzun süre korumanın bir yolu vardı, ama sonunda o kadar kötüye gidiyor ki artık daha fazla koruyacağımızdan emin değilim.
“Gemiye yeterince yakıt koyabilseydim, görevin ortasında yörüngeyi değiştirebilirdim…”
ÖRNEĞİN: Sanırım geri dönüşler azalıyor mu?
SB: Sağ. Yani mühendisliğin sınırları ve bir roketle fırlatabileceğimiz şeylerin pratikliği bizi gerçekten sınırlandıran şeydir. Gemiye yeterli miktarda yakıt koyabilseydim, daha uzun süre dayanmamıza izin vermek için görevin ortasındaki yörüngeyi değiştirebilirdim. Bu çok büyük miktarda yakıt gerektirecektir. Olan şey şu ki, Jüpiter'e yakın olduğunuzda, mükemmel simetrik değil, bu yüzden Juno'nun yörüngesinin şeklini değiştirmeye başlıyor.
ÖRNEĞİN: O zaman yörüngeyi korumak için düzeltmeler yapmanız gerekecek mi?
SB: Evet, ama yapamayız. Böyle bir şey yapmak için yeterli yakıtımız yok, bu yüzden Jüpiter'in yörüngeye yaptığı şeyle yaşamak zorundasınız. Böylece yörüngeyi döndürmeye başlar ve Jüpiter tarafından her geldiğimizde yörüngeyi biraz daha bükmeye başlar. Bunu bilimsel olarak biraz kullanıyoruz, ancak gerçek şu ki sadece yaşamamız gereken bir şey. Misyonun ilk yarısı için, modlar doğruysa, maksimum radyasyon miktarıyla uğraşmak zorunda kalmayacağız, ancak misyonun ikinci yarısına doğru daha da kötüleşmeye başlıyor. Radyasyon kayışlarını başlangıçta mümkün olduğunca kaçamayız. Juno misyonunun yaşam süresini sınırlayan şey budur.
ÖRNEĞİN: Jüpiter, Juno'nun yörüngesini sürekli olarak etkiliyor ve bununla başa çıkmak için sınırlı kapasiteniz var mı?
SB: Bu doğru. Çünkü Jüpiter mükemmel bir küre değil.
ÖRNEĞİN: Ve amaçlardan biri Jüpiter'in yerçekimini haritalamak mı?
SB: Evet, bir kürenin tam olarak ne kadar kusurlu olduğunu bulmak için [kahkahalar]. Ve sonra iç yapısının neye benzediğini ve dolayısıyla nasıl oluştuğunu öğrenmek için.
ÖRNEĞİN: Juno'nun yörüngesinin şeklinin ne olduğunu sormak için iyi bir zaman gibi görünüyor. Jüpiter'e ne kadar yaklaşacak ve yörüngesi sırasında ne kadar uzaklaşacak?
“… Dış uydular yakınında, Callisto yakınındayız.”
SB: Çoğu yörünge gibi bir elipstir ve en yakın yaklaşım noktası bulut tepelerinin yaklaşık 5.000 km (3100 mil) üzerindedir ve buna perijove denir. Diğer tarafta, dış ayların yakınında, Callisto ya da öylesine.
ÖRNEĞİN: Oldukça uzak bir mesafede.
SB: Evet, oldukça uzak bir mesafede. Bir yörüngenin tamamlanması 14 gün kadar sürer. Ve sonra diğer yönelim hemen kutupların üzerindedir. Kuzey ve güney kutupları üzerinde. Ama hemen bu yörüngeye girmiyoruz. Önce roketlerimizi ateşlemeliyiz ve yaklaşık 53 gün süren çok daha büyük bir yörüngeye giriyoruz ve Jüpiter'den uzaklaştığımız mesafe çok daha fazla. İlk birkaç ay boyunca, yörüngeyi nihayetinde istediğimizi elde etmek için değiştirmek için yeterli yakıtımız var ve bu birkaç ay sürüyor.
ÖRNEĞİN:Böylece Juno, yörüngesini değiştirmek için yakıtı dışında güneş enerjisiyle de çalışır. Güneşe maruz kalmak zorundasınız, bu yüzden yörüngenizi tasarlarken ek olması gerekir mi?
“… Genel olarak, Jüpiter'in gölgelerinden veya tıkanıklıklarından kaçınırız.”
SB: Evet, bu Jüpiter'in gölgesine girmekten kaçınmak istediğim için ek bir kısıtlama oldu. Güneş panellerinin her zaman güneşi görmesini istiyorum. Bu olmadan kısa sürelere gidebiliriz, ancak genel olarak Jüpiter'in gölgeleri veya tıkanıklıklarından kaçınırız.
ÖRNEĞİN: Yörüngenin sizi Jüpiter'den bu kadar ileri götürmesinin nedenlerinden biri bu mu? Jüpiter'in gölgesine girmekten kaçınmak için?
SB: Evet bu doğru. Her ne kadar çok yakın olsanız bile, yan yörüngede olsaydınız bundan kaçınabilirsiniz. Yörünge küçük olsa bile Jüpiter'in arkasına gitmem gerekmiyor. Ancak tüm bunları hesaplamanız ve emin olmanız gerekir.
ÖRNEĞİN: Juno’nun tüm araçları yörüngelerinin tamamında etkin olacak mı? Veya yörüngelerden bazıları belirli sensörler ve enstrümanlara mı adanmıştır?
SB: Genel olarak, tüm enstrümanlar etkindir. Ancak, işaretleme gereksinimlerine göre belirli şeylere odaklanmış yörüngelerimiz var. Örneğin, yerçekimi ölçümü. Yerçekimi alanını ölçmek istediğimizde, antenin Dünya'ya mümkün olduğunca işaret ettiğinden emin olmalıyız. Yerçekimi alanını bu şekilde ölçersiniz, Juno'nun Dünya'ya geri gönderdiği sinyale bakarsınız ve radyo sinyalinin Doppler kaymasını ölçersiniz ve bu, yerçekimi alanının Juno'ya nasıl itildiğini ve çekildiğini anlatır.
Yerçekimi alanını ölçmediğimizde, doğrudan Jüpiter'i işaret etmeyi tercih edecek başka araçlarımız var. Yerçekimi alanını ölçerken verileri yine de alabilirler, ancak doğrudan Jüpiter'i işaret ediyorlarsa daha iyidir. Güneş dizilerinin hala güneşe işaret ettiği ve uzay aracıyla iletişimde kalabileceğimiz için, yerçekimi alanı ölçümünün tamamını alamadığımızı tolere edebiliriz.
“… Görevin sonunda güneş pillerinin başlangıçta olduğu kadar iyi performans göstermesi beklenmiyor.”
Bu geometriye adanmış bazı yörüngelerimiz var. Tabii ki buna adanmış olduğumuzda, yerçekimi sistemini kullanmasaydık sadece kapatabiliyor olmamızdı. Ama bence tahminlerimiz, ikimizin de aynı anda devam edebilmemiz için gücümüzün yeterli olduğudur. Bunu yapsak da yapmasak da gerekmiyor, ancak görevin sonunda güneş pillerinin başlangıçta olduğu kadar iyi performans göstermesi beklenmiyor.
ÖRNEĞİN: Bu radyasyon yüzünden mi? Elektroniklerin hassas olması nedeniyle güneş pilleri zamanla bozulacak mı?
SB: Doğru. Bu yüzden onları koruduk, ancak bunun tam olarak ne kadar iyi çalışacağını bilmiyoruz. Planlarımızda buna sahip değiliz, ancak misyonun sonunda, her şeyi çalıştırmak için yeterli gücümüz yoksa, yapmalarını istediğimiz bilimin çoğunu yaptık. Hangi enstrümanların açık, hangilerinin açık olmadığını sıralayabiliriz.
ÖRNEĞİN: Bu, radyasyonun modellemenin önerdiğinden daha şiddetli olması durumunda size görev esnekliği kazandırıyor mu? Sonuna kadar öncelik vermek için biraz esnekliğiniz olacak mı?
SB: Bu doğru. Şu anda modellerimiz bunu yapmak zorunda olmayacağımızı gösteriyor, ancak gerekirse bu kadranı çevirebiliyoruz.
ÖRNEĞİN: Jüpiter'in radyasyonu ve Juno misyonu için yaptığınız detaylı modellemeyi ve NASA'nın web sitelerinde ve diğer kaynaklarda bulunan bilgilere bakmayı merak ediyorum. Juno’nun tüm enstrümanlarının 33 yörüngede hayatta kalması beklenmiyor, değil mi? Enstrüman sağkalımı için bir tür en iyi senaryo var mı? JIRAM'ın (Jüpiter Kızılötesi Auroral Haritacı) ve belki Junocam'ın 8. yörüngeye kadar sürebileceğini ve Mikrodalga Radyometresinin sadece yörüngeye kadar sürebileceğini okudum. Bu en iyi durum senaryosu mu? Ya da daha çok bu yörünge numaralarını takip ettiğiniz yol modelinin ortasında mı?
SB: Bunun en kötü senaryo olduğunu umuyoruz. Radyasyonda 2 marj faktörü ile hayatta kalacak şekilde tasarlanmıştır. Muhtemelen iki faktörden biraz daha büyüktür. Yani bunu sorunsuz bir şekilde yapabilmeliler. Bu kadar uzun sürmezlerse sürpriz olur. Beklentilerimiz muhtemelen görevin sonuna kadar gidecekler. Ama buna güvenmiyorum ve buna gerek duymuyorum. Bu enstrümanlardan bir kaçının elektroniğinin <titanium> kasasının içinde olmaması gerçeğinden geldi.
ÖRNEĞİN: Bunun nedeni 33 yörüngenin görevlerini yerine getirmesini gerektirmediği için mi? Aletlerin görevlerini tamamlamak için kaç yörüngeye bağlı olarak titanyum kasanın içinde olmalarına öncelik veriliyor mu?
“Tüm elektronik aksamın kasasında oldukça sıcak bir yer olabilir ve bazı enstrümanlar soğukken biraz daha iyi durumdadır.”
SB: Doğru. İşte bu şekilde böyle bir seçim yaptık. Açıkça Jüpiter'in radyasyonundan korunmaya ihtiyaçları vardı, bu yüzden etraflarında küçük kutular var, ama devasa tonoz gibi değil. Kasada olmamalarının başka nedenleri de vardır. Bunları çıkarmanın bazı faydaları vardır. Kasadaki tüm elektronikler oldukça sıcak bir yer olabilir ve bazı aletler soğuk olduğunda biraz daha iyi durumdadır. Bu yüzden devam eden farklı esnaflar var. Ancak, tüm misyonu sürdürebilmeleri için bilim hedeflerini yerine getirmemiz gerekmediği anlamında bunu iyi tanımladınız. Ama benim beklentim, eğer daha uzun süre dayanırsa faydaları var, bu yüzden onları tasarladığımızda daha uzun süre dayanacaklarını umuyoruz.
ÖRNEĞİN: Scott, NASA'daki resmi ünvanın nedir?
SB: Resmi olarak Başmüfettiş denir. Bu yüzden Juno misyonunun Baş Müfettişiyim. Bu, NASA halkına çok şey ifade eden resmi bir unvan.
ÖRNEĞİN: Juno'nun başından beri görev tasarımına gittiniz mi?
SB: Ah evet. Her şeyi ya da tüm süreci yarattım. Baş Müfettişin ortalama bir kişi için anlamı, Juno'dan sorumluyum. Juno ile ilişkili her şey ve her şey için, başarısından ben sorumluyum. Tasarım, mühendislik, bilim, zamanında inşa edilmesi, çok fazla para, program, tüm bu tür şeyler olsun. Söylemenin başka bir yolu, eğer bir şey ters giderse, suçlanan bendim [kahkahalar].
ÖRNEĞİN: Sanırım birçoğu doğru gidecek [kahkahalar] Bu yüzden benim gibi Juno'nun Jüpiter'e varmasını çok hevesle beklemelisin. Eğer bir şey seçmek zorunda olsaydın, Juno’nun misyonunun en ilginç ve heyecan verici yanı nedir? Bunun cevaplanması neredeyse imkansız olduğundan eminim. Ve size bir sürpriz ne olabilir? New Horizon’un Pluto'ya gelişine ve orada bulduğumuz şaşırtıcı şeylere ya da Cassini'nin buz gayzerleri bulmasına baktığımızda, her zaman bizi bekleyen bir sürpriz var gibi görünüyor. Sizce Juno hakkında en heyecan verici olan şey nedir ya da sizce şaşırtıcı bir bulgu ne olabilir?
“… Juno'nun heyecan verici yanı, daha önce kimsenin gitmediği bir yere gitmemiz.”
SB: Sürpriz tanımı ile tahmin edemiyorum. Bunlardan hiçbiri beklenemezdi, bu yüzden sürprizdi. Ama biliyorsunuz, Juno'nun heyecan verici yanı, daha önce kimsenin gitmediği bir yere gitmemiz. Daha önce hiç yapılmayan ölçümler yapacağız. Özel ölçümler yapabileceğiniz bu eşsiz yörünge geometrisine sokmak yerine, daha önce hiç oluşturulmamış enstrümanlarımız var. Bu yüzden, bizi şaşırtacak yepyeni bir şey öğrenme beklentisinin heyecan verici olduğunu düşünüyorum.
Nereye geldiğimiz ve buraya nasıl geldiğimiz hakkındaki fikirlerimizi değiştirecek olan gerçekten ne öğreneceğiz? Jüpiter nasıl bir yer? Bu konuda çok fazla bulmaca var ve bu çok önemli. Bugün bile, kendi güneş sistemimiz hakkında öğrendiklerimiz ve dış gezegenleri görmeye başladığımız için diğer güneş sistemleri hakkında öğrendiklerimiz, Jüpiter'i bizim için daha da önemli hale getirdi. Bu gerçekten anahtarı tutuyor ve bence heyecan verici olan kısım, bu sırların kapılarından birini açacağız. Gelecekteki görevlerin daha da fazla bilgi edinmesinin yolunu bulmaya yardımcı oluyoruz.
Heyecan verici bulduğum diğer bir şey de Baş Araştırmacı olarak adlandırılan şey olmama rağmen ve NASA'ya bunun ne anlama geldiğini sorarsanız ve size her şeyden sorumlu olduğumu söylerlerse, gerçek gerçek bunun tek kişi olmamasıdır. Bunu gerçekleştiren muazzam bir ekip. Bu, tasarımına yardımcı oldu, bunu yapmanın bir yolunu yarattı, kısıtlamaları anladı, nasıl çalışabileceğini anladı, bunu gerçekleştirmek için ihtiyaç duyduğumuz teknolojileri anladı ve temelde onu yaratma vizyonuna sahipti ve uygulama ve bu vizyonu gerçeğe dönüştürme yeteneği. Bunu başaran bu insan ekibinin bir parçası olduğum için heyecanlıyım ve bu ekip aslında toplumumuzun ve insanlığımızın bir parçası, ki hepsi de bir şeyler bulmaya çalışıyor. Doğaya nasıl uyum sağladığımız ve evrenin nasıl çalıştığı gibi şeyler. Genelde böyle bir şey yapmaya çalışan bir şeyin parçası olduğum için heyecanlıyım.
ÖRNEĞİN: Harika ve sözlerinize tamamen katılıyorum ve bence kendim ve Space Magazine okurları için heyecan verici. Bu büyük bir görev ve bazı sonuçları geri almak için sabırsızlanıyoruz. Ve bazı resimler. Süper heyecan verici.
SB: Ben de. [Kahkaha]
ÖRNEĞİN: Bugün benimle konuşmaya zaman ayırdığınız için teşekkürler Scott. Umarım tekrar konuşabiliriz. İnsanların Juno misyonuyla yakından ilgilendiklerini biliyorum.
SB: Rica ederim. İyi günler.
