Exploration of Jupiter

Η έρευνα του Δία έχει πραγματοποιηθεί μέσω στενών παρατηρήσεων από ρομποτικά διαστημόπλοια. Ξεκίνησε με την άφιξη του Pioneer 10 στο σύστημα του Δία το 1973 και, έως το 2024, συνεχίζεται με άλλες οχτώ αποστολές διαστημοπλοίων στην περιοχή του Δία και δύο ακόμη σε πορεία προς αυτόν. Όλες οι αποστολές, εκτός από μία, εκτελέστηκαν από τη NASA, και όλες εκτός από τέσσερις ήταν προσπάθειες περιήγησης χωρίς προσγείωση ή εισδοχή σε τροχιά. Αυτές οι αποστολές κάνουν τον Δία τον πιο επισκεπτό από τους εξωτερικούς πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος, καθώς όλες οι αποστολές στο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα χρησιμοποίησαν προσπάθειες περιήγησης του Δία. Στις 5 Ιουλίου 2016, το διαστημόπλοιο Juno έφτασε και μπήκε στην τροχιά του πλανήτη—το δεύτερο σκάφος που κατάφερε να το πράξει. Η αποστολή διαστημοπλοίου στον Δία είναι δύσκολη, κυρίως λόγω των μεγάλων απαιτήσεων καυσίμου και των επιπτώσεων του ακραίου περιβάλλοντος ακτινοβολίας του πλανήτη.

Το πρώτο διαστημόπλοιο που επισκέφτηκε τον Δία ήταν το Pioneer 10 το 1973, ακολουθούμενο ένα χρόνο αργότερα από το Pioneer 11. Εκτός από τη λήψη των πρώτων εγγύτερων εικόνων του πλανήτη, τα διαστημόπλοια ανακάλυψαν το μαγνητόσφαιρά του και το κυρίως υγρό εσωτερικό του. Τα Voyager 1 και Voyager 2 επισκέφτηκαν τον πλανήτη το 1979 και μελέτησαν τους δορυφόρους του και το σύστημα των δακτυλίων του, ανακαλύπτοντας την ηφαιστειοδρασία της Ιώ και την παρουσία νερού πάγος στην επιφάνεια της Ευρώπης. Το Ulysses, το οποίο σχεδιάστηκε για να παρατηρεί τους πόλους του Ήλιου, μελέτησε περαιτέρω το μαγνητόσφαιρο του Δία το 1992 και ξανά το 2004. Το προς Κρόνο Cassini προσέγγισε τον πλανήτη το 2000 και πήρε πολύ λεπτομερείς εικόνες της ατμόσφαιράς του. Το προς Πλούτωνα New Horizons πέρασε δίπλα από τον Δία το 2007 και πραγματοποίησε βελτιωμένες μετρήσεις των παραμέτρων του και των δορυφόρων του.

Το Galileo ήταν το πρώτο διαστημόπλοιο που μπήκε σε τροχιά γύρω από τον Δία, φτάνοντας το 1995 και μελετώντας τον πλανήτη έως το 2003. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, συγκέντρωσε μεγάλο όγκο πληροφοριών για το σύστημα του Δία, πραγματοποιώντας εγγύτερες προσεγγίσεις σε όλους τους τέσσερις μεγάλους δορυφόρους του Γαλιλαίου και βρίσκοντας ενδείξεις για λεπτές ατμόσφαιρες σε τρεις από αυτούς, καθώς και την πιθανότητα υγρού νερού κάτω από την επιφάνεια τους. Επίσης, ανακάλυψε ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από τη Γανυμήδη. Καθώς πλησίαζε στον Δία, παρατήρησε επίσης την πρόσκρουση του Κομήτη Shoemaker–Levy 9. Τον Δεκέμβριο του 1995, στάλθηκε μια ατμοσφαιρική σόντα στην ατμόσφαιρα του Δία, η μόνη τέτοια προσπάθεια μέχρι σήμερα.

Τον Ιούλιο του 2016, το διαστημόπλοιο Juno, το οποίο εκτοξεύτηκε το 2011, ολοκλήρωσε με επιτυχία την εισδοχή του στην τροχιά του πλανήτη—το δεύτερο σκάφος που κατάφερε κάτι τέτοιο. Σήμερα βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Δία με το επιστημονικό του πρόγραμμα σε εκτέλεση, με στόχο να μελετήσει λεπτομερώς το μαγνητόσφαιρό του και την ατμόσφαιρά του.

Η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία επέλεξε την αποστολή τροχιάς κατηγορίας L1 JUICE το 2012 ως μέρος του προγράμματος της Cosmic Vision για την εξερεύνηση τριών από τους δορυφόρους του Δία του Γαλιλαίου, με την πιθανότητα προσγείωσης στη Γανυμήδη από τη Roscosmos. Το JUICE εκτοξεύτηκε στις 14 Απριλίου 2023. Η ρωσική σόντα δεν υλοποιήθηκε τελικά.

Η NASA εκτόξευσε επιτυχώς ένα άλλο διαστημόπλοιο τροχιάς, το Europa Clipper, για να μελετήσει τον δορυφόρο Ευρώπη στις 14 Οκτωβρίου 2024.

Η Κινεζική Εθνική Διαστημική Υπηρεσία σχεδιάζει να εκτοξεύσει δύο αποστολές Interstellar Express το 2024 για μια προσπάθεια περιήγησης στον Δία και το Tianwen-4 γύρω στο 2029 για να εξερευνήσει τον πλανήτη και την Καλλιστώ.

Τεχνικές απαιτήσεις[επεξεργασία]

Οι πτήσεις από τη Γη προς άλλους πλανήτες στο Ηλιακό Σύστημα έχουν υψηλό κόστος ενέργειας. Απαιτεί σχεδόν το ίδιο ποσό ενέργειας για να φτάσει ένα διαστημόπλοιο στον Δία από την τροχιά της Γης όσο και για να το ανεβάσει σε τροχιά από την επιφάνεια της Γης. Στην αστροδυναμική, αυτή η ενεργειακή εκμετάλλευση ορίζεται από τη μεταβολή της ταχύτητας του διαστημοπλοίου, ή δέλτα-v. Η ενέργεια που απαιτείται για να φτάσει ένας πλανήτης από μια γεωκεντρική τροχιά απαιτεί μια δέλτα-v περίπου 9 km/s, σε σύγκριση με τα 9,0–9,5 km/s για να φτάσει έναν χαμηλό γήινο περίγειο από το έδαφος. Οι βοηθητικές γραβιτικές επιδιώξεις μέσω πλανητικών προσεγγίσεων (όπως από τη Γη ή την Αφροδίτη) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μειώσουν τις ενεργειακές απαιτήσεις (δηλαδή το καύσιμο) στην εκτόξευση, με κόστος μιας σημαντικά μεγαλύτερης διάρκειας πτήσης για να φτάσει ένας στόχος όπως ο Δίας σε σύγκριση με την άμεση τροχιά. Οι ιονικοί προωθητές ικανοί για μια δέλτα-v περισσότερο από 10 km/s χρησιμοποιήθηκαν στο διαστημόπλοιο Dawn. Αυτό είναι περισσότερο από αρκετή δέλτα-v για να πραγματοποιηθεί μια αποστολή περιήγησης του Δία από μια ηλιακή τροχιά της ίδιας ακτίνας με αυτήν της Γης χωρίς βοηθητική γραβιτική επίδραση.

Ο Δίας δεν έχει στερεή επιφάνεια στην οποία να προσγειωθεί, καθώς υπάρχει μια ομαλή μετάβαση μεταξύ της ατμόσφαιρας του και του υγρού εσωτερικού του. Οποιες σόντες κατεβαίνουν στην ατμόσφαιρα τελικά συνθλίβονται από τις τεράστιες πιέσεις μέσα στον Δία.

Ένα σημαντικό θέμα με την αποστολή σόντων στον Δία είναι το ποσό της ακτινοβολίας στην οποία υποβάλλεται ένα διαστημικό σκάφος, λόγω του σκληρού περιβάλλοντος φορτισμένων σωματιδίων γύρω από τον Δία (για λεπτομερή εξήγηση δείτε Μαγνητόσφαιρα του Δία). Για παράδειγμα, όταν το Pioneer 11 έκανε την πιο κοντινή του προσέγγιση στον πλανήτη, το επίπεδο ακτινοβολίας ήταν δέκα φορές πιο ισχυρό από ό,τι προέβλεπαν οι σχεδιαστές του Pioneer, προκαλώντας φόβους ότι οι σόντες δεν θα επιβίωναν. Με μερικά μικρά σφάλματα, η σόντα κατάφερε να περάσει από τις ζώνες ακτινοβολίας, αλλά έχασε τη μεγάλη πλειοψηφία των εικόνων της σελήνης Ιώ, καθώς η ακτινοβολία είχε προκαλέσει στην Pioneer λανθασμένες εντολές στον φωτοπολυμετρό εικόνας της. Οι επόμενες και πολύ πιο προηγμένες τεχνολογικά σόντες Voyager πρέπει να ξανασχεδιαστούν για να ανταπεξέλθουν στα επίπεδα ακτινοβολίας. Κατά τη διάρκεια των οκτώ ετών που το Galileo τροχιούσε γύρω από τον πλανήτη, η δόση ακτινοβολίας του διαστημοπλοίου ξεπέρασε σημαντικά τις σχεδιαστικές του προδιαγραφές και τα συστήματά του απέτυχαν πολλές φορές. Οι γυροσκόποιοι συχνά εμφάνιζαν αυξημένα σφάλματα, και οι ηλεκτρικές τοξώσεις συχνά συνέβαιναν μεταξύ των περιστρεφόμενων και μη περιστρεφόμενων μερών του, προκαλώντας το να μπει σε λειτουργία ασφάλειας, η οποία οδήγησε σε ολική απώλεια των δεδομένων από τις τροχιές 16, 18 και 33. Η ακτινοβολία προκάλεσε επίσης μετατοπίσεις φάσης στον πολύ σταθερό παλμογράφο κρυστάλλου του Galileo.

Αποστολές περιήγησης[επεξεργασία]

Πρόγραμμα Pioneer (1973 και 1974)[επεξεργασία]

Το πρώτο διαστημόπλοιο που εξερεύνησε τον Δία ήταν το Pioneer 10, το οποίο πέρασε δίπλα από τον πλανήτη τον Δεκέμβριο του 1973, ακολουθούμενο ένα χρόνο αργότερα από το Pioneer 11. Το Pioneer 10 πήρε τις πρώτες εγγύτερες εικόνες του πλανήτη και των δορυφόρων του Γαλιλαίου; το διαστημόπλοιο μελέτησε την ατμόσφαιρα του πλανήτη, ανακάλυψε το μαγνητικό του πεδίο, παρατήρησε τις ζώνες ακτινοβολίας του και καθόρισε ότι ο Δίας είναι κυρίως υγρός. Το Pioneer 11 έκανε την πιο κοντινή του προσέγγιση, μέσα σε περίπου 43.000 km από τα σύννεφα του Δία, στις 3 Δεκεμβρίου 1974. Πήρε θεαματικές εικόνες του Great Red Spot, έκανε την πρώτη παρατήρηση των τεράστιων πολικών περιοχών του Δία, και καθόρισε τη μάζα του δορυφόρου Καλλιστώ. Οι πληροφορίες που συγκέντρωσαν αυτά τα δύο διαστημόπλοια βοήθησαν τους αστρονόμους και τους μηχανικούς να βελτιώσουν το σχέδιο μελλοντικών σόντων ώστε να ανταπεξέλθουν πιο αποτελεσματικά στο περιβάλλον γύρω από τον γίγαντα πλανήτη.

Πρόγραμμα Voyager (1979)[επεξεργασία]

Το Voyager 1 ξεκίνησε να φωτογραφίζει τον Δία τον Ιανουάριο του 1979 και έκανε την πιο κοντινή του προσέγγιση στις 5 Μαρτίου 1979, σε απόσταση 349.000 km από το κέντρο του Δία. Αυτή η κοντινή προσέγγιση επέτρεψε πιο υψηλή ανάλυση εικόνας, αν και η σύντομη διάρκεια της προσπάθειας περιήγησης σήμαινε ότι οι περισσότερες παρατηρήσεις των δορυφόρων του Δία, δακτυλίων, μαγνητικού πεδίου και περιβάλλοντος ακτινοβολίας έγιναν στο διάστημα 48 ωρών που πλαισίωσε την προσέγγιση, αν και το Voyager 1 συνέχισε να φωτογραφίζει τον πλανήτη μέχρι τον Απρίλιο. Ακολούθησε γρήγορα το Voyager 2, το οποίο έκανε την πιο κοντινή προσέγγιση στις 9 Ιουλίου 1979, 576.000 km μακριά από τα σύννεφα του πλανήτη. Το διαστημόπλοιο ανακάλυψε τον δακτύλιο του Δία, παρατήρησε πολύπλοκους ανεμοστρόβιλους στην ατμόσφαιρά του, παρατήρησε ενεργά ηφαίστεια στην Ιώ, μια διαδικασία ανάλογη με την τεκτονική της Γης στη Γανυμήδη, και πολλούς κρατήρες στην Καλλιστώ.

Οι αποστολές Voyager βελτίωσαν σημαντικά την κατανόησή μας για τους δορυφόρους του Γαλιλαίου, και ανακάλυψαν επίσης τους δακτυλίους του Δία. Πήραν επίσης τις πρώτες εγγύτερες εικόνες της ατμόσφαιρας του πλανήτη, αποκαλύπτοντας το Great Red Spot ως ένα πολύπλοκο καταιγισθέν που κινείται σε αντίθετη κατεύθυνση. Άλλες μικρότερες καταιγίδες και ανεμοστρόβιλοι βρέθηκαν σε όλα τα ζωνοειδή σύννεφα (δείτε κινούμενη εικόνα στα δεξιά). Δύο νέοι, μικροί δορυφόροι, Αδράστεια και Μέτις, ανακαλύφθηκαν σε τροχιά ακριβώς έξω από τον δακτύλιο, κάνοντας τους τους πρώτους δορυφόρους του Δία που αναγνωρίστηκαν από ένα διαστημόπλοιο. Ένας τρίτος νέος δορυφόρος, Θήβη, ανακαλύφθηκε μεταξύ των τροχιών της Αμάλθειας και της Ιώ.

Η ανακάλυψη ηφαιστειοδρασίας στον δορυφόρο Ιώ ήταν η μεγαλύτερη απροσδόκητη εύρεση της αποστολής, καθώς ήταν η πρώτη φορά που παρατηρήθηκε ενεργό ηφαίστειο σε ένα ουράνιο σώμα διαφορετικό από τη Γη. Μαζί, οι Voyager κατέγραψαν την έκρηξη εννέα ηφαιστείων στην Ιώ, καθώς και ενδείξεις για άλλες εκρήξεις που συνέβησαν μεταξύ των επαφών του Voyager.

Η Ευρώπη έδειξε ένα μεγάλο αριθμό διασταυρούμενων γραμμικών χαρακτηριστικών στις εικόνες χαμηλής ανάλυσης από το Voyager 1. Αρχικά, οι επιστήμονες πίστευαν ότι τα χαρακτηριστικά μπορεί να είναι βαθιές ρωγμές, προκαλούμενες από ρήγμα φλοιού ή τεκτονικές διεργασίες. Οι εικόνες υψηλής ανάλυσης από το Voyager 2, τέθηκαν πιο κοντά στον Δία, άφησαν τους επιστήμονες απορημένους καθώς τα χαρακτηριστικά σε αυτές τις εικόνες ήταν σχεδόν εντελώς χωρίς τοπογραφική διαφοροποίηση. Αυτό οδήγησε πολλούς να προτείνουν ότι αυτές οι ρωγμές μπορεί να είναι παρόμοιες με τους πάγους στον ωκεανό στη Γη, και ότι η Ευρώπη μπορεί να έχει ένα εσωτερικό υγρό νερό. Η Ευρώπη μπορεί να είναι εσωτερικά ενεργή λόγω της θερμότητας παλίρροιας σε ένα επίπεδο περίπου ένα δέκατο αυτό της Ιώ, και ως αποτέλεσμα, ο δορυφόρος πιστεύεται ότι έχει ένα λεπτό φλοιό πάχους λιγότερο από Script error: No such module "convert". από πάγο νερού, πιθανώς πλεόντας πάνω σε ένα βάθος Script error: No such module "convert". ωκεανός.

Ulysses (1992, 2004)[επεξεργασία]

Στις 8 Φεβρουαρίου 1992, το διαστημόπλοιο ηλιακής έρευνας Ulysses πέρασε δίπλα από τον βόρειο πόλο του Δία σε απόσταση 451.000 km. Αυτή η προσπάθεια περιήγησης ήταν απαραίτητη για το Ulysses να επιτύχει μια τροχιά πολύ υψηλής κλίσης γύρω από τον Ήλιο, αυξάνοντας την κλίση του στην εκλειπτική σε 80,2 μοίρες. Το γιγάντιο πλανήτη επέτρεψε στο διαστημόπλοιο να στρίψει την πτήση του προς τα κάτω και μακριά από το επίπεδο της εκλειπτικής, τοποθετώντας το σε μια τελική τροχιά γύρω από τους βόρειους και νότιους πόλους του Ήλιου. Το μέγεθος και το σχήμα της τροχιάς του διαστημοπλοίου προσαρμόστηκαν σε μεγαλύτερο βαθμό, έτσι ώστε το αφήλιό του να παραμείνει περίπου στις 5 ΜΜ (την απόσταση του Δία από τον Ήλιο), ενώ το περιήλιό του θα βρισκόταν λίγο πέρα από 1 ΜΜ (η απόσταση της Γης από τον Ήλιο). Κατά τη διάρκεια της επαφής του με τον Δία, το διαστημόπλοιο πραγματοποίησε μετρήσεις του μαγνητόσφαιρου του πλανήτη. Καθώς το διαστημόπλοιο δεν είχε κάμερες, δεν τραβήχτηκαν εικόνες. Τον Φεβρουάριο του 2004, το διαστημόπλοιο έφτασε ξανά στην περιοχή του Δία. Αυτή τη φορά η απόσταση από τον πλανήτη ήταν πολύ μεγαλύτερη—περίπου 120 εκατομμύρια km (0,8 ΜΜ)—αλλά πραγματοποίησε περαιτέρω παρατηρήσεις του Δία.

Cassini (2000)[επεξεργασία]

Το 2000, το διαστημόπλοιο Cassini, σε πορεία προς τον Κρόνο, πέρασε δίπλα από τον Δία και παρείχε μερικές από τις εικόνες με την υψηλότερη ανάλυση που έχουν ποτέ ληφθεί του πλανήτη. Έκανε την πιο κοντινή προσέγγιση του στις 30 Δεκεμβρίου 2000, και πραγματοποίησε πολλές επιστημονικές μετρήσεις. Περίπου 26.000 εικόνες του Δία τραβήχτηκαν κατά τη διάρκεια των μηνών της προσπάθειας περιήγησης. Παρήγαγε το πιο λεπτομερές πορτρέτο χρωμάτων παγκοσμίου του Δία μέχρι σήμερα, στο οποίο οι μικρότερες ορατές δομές είναι περίπου Script error: No such module "convert". σε διάμετρο.

Μια σημαντική ανακάλυψη της προσπάθειας περιήγησης, που ανακοινώθηκε στις 5 Μαρτίου 2003, ήταν η ατμοσφαιρική κυκλοφορία του Δία. Οι σκούρες ζώνες εναλλάσσονται με ανοιχτές ζώνες στην ατμόσφαιρα, και οι ζώνες, με τα ανοιχτά τους σύννεφα, θεωρούνταν προηγουμένως από τους επιστήμονες ως περιοχές ανόδου αέρα, εν μέρει επειδή στη Γη τα σύννεφα τείνουν να σχηματίζονται από ανυψωμένο αέρα. Η ανάλυση των εικόνων του Cassini έδειξε ότι οι σκούρες ζώνες περιέχουν ξεχωριστές καταιγίδες ανόδου λαμπρών λευκών σύννεφων, πολύ μικρές για να δει από τη Γη. Ο Άντονι Ντελ Τζένιο του Ινστιτούτου Διαστήματος Γκόνταρντ της NASA είπε ότι «οι ζώνες πρέπει να είναι οι περιοχές καθαρής ανόδου ατμοσφαιρικής κίνησης στον Δία, [έτσι] η καθαρή κίνηση στις ζώνες πρέπει να είναι βύθιση».

Άλλες ατμοσφαιρικές παρατηρήσεις περιλάμβαναν ένα αναστρέφον σκούρο οβάλ υψηλής ατμοσφαιρικής ομίχλης, περίπου το μέγεθος του Great Red Spot, κοντά στον βόρειο πόλο του Δία. Οι εικόνες υπέρυθρων δείχναν χαρακτηριστικά της κυκλοφορίας κοντά στους πόλους, με ζώνες ανεμοστροβίλων που περικυκλώνουν τον πλανήτη, και γειτονικές ζώνες που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Η ίδια ανακοίνωση συζήτησε επίσης τη φύση του δακτυλίου του Δία. Η διάχυτη σκέδαση από τα σωματίδια στους δακτυλίους έδειξε ότι τα σωματίδια ήταν ακανόνιστα σχήματος (και όχι σφαιρικά) και πιθανώς προέρχονται ως εκτοξεύσματα από πρόσκρουση μικρομετεωριτών στους δορυφόρους του Δία, πιθανώς στη Μέτις και στην Αδράστεια. Στις 19 Δεκεμβρίου 2000, το διαστημόπλοιο Cassini ελάμβανε μια πολύ χαμηλής ανάλυσης εικόνα του δορυφόρου Χιμαλία, αλλά ήταν πολύ μακριά για να δείξει οποιαδήποτε λεπτομέρεια επιφάνειας.

New Horizons (2007)[επεξεργασία]

Βίντεο ηφαιστειακών εκρήξεων στην Ιώ, όπως καταγράφηκαν από το *New Horizons* το 2008

Το διαστημόπλοιο New Horizons, σε πορεία προς τον Πλούτωνα, πέρασε δίπλα από τον Δία για βοήθηση βαρύτητας και ήταν το πρώτο διαστημόπλοιο που εκτοξεύτηκε απευθείας προς τον Δία από το Ulysses το 1990. Η Κάμερα Αναγνώρισης Μακρινής Απόστασης του (LORRI) τράβηξε τις πρώτες φωτογραφίες του Δία στις 4 Σεπτεμβρίου 2006. Το διαστημόπλοιο ξεκίνησε περαιτέρω μελέτη του συστήματος του Δία τον Δεκέμβριο του 2006 και έκανε την πιο κοντινή του προσέγγιση στις 28 Φεβρουαρίου 2007.

Αν και κοντά στον Δία, τα όργανα του New Horizons πραγματοποίησαν αναβαθμισμένες μετρήσεις των τροχιών των εσωτερικών δορυφόρων του Δία, ιδίως της Αμάλθειας. Οι κάμερες μελέτησαν ηφαίστεια στην Ιώ, μελέτησαν λεπτομερώς τους τέσσερις δορυφόρους του Γαλιλαίου, και πραγματοποίησαν μελέτες από μακριά των εξωτερικών δορυφόρων Χιμαλία και Ελάρα. Το σκάφος μελέτησε επίσης το Little Red Spot του Δία και το πλανήτη μαγνητόσφαιρα και το λεπτό σύστημα δακτυλίων του.

Στις 19 Μαρτίου 2007, ο Υπολογιστής Επιταγές και Επεξεργασίας Δεδομένων εμφάνισε ένα διορθωτέο σφάλμα μνήμης και επανεκκίνησε τον εαυτό του, προκαλώντας το διαστημόπλοιο να μπει σε κατάσταση ασφαλείας. Το σκάφος ανέκτησε πλήρως μέσα σε δύο ημέρες, με μια μικρή απώλεια δεδομένων στη μαγνητοουρά του Δία. Δεν εντοπίστηκαν άλλες απώλειες δεδομένων κατά τη διάρκεια της επαφής. Λόγω του τεράστιου μεγέθους του συστήματος του Δία και της σχετικής κοντινότητάς του στη Γη σε σύγκριση με την κοντινότητα του Πλούτωνα στη Γη, το New Horizons έστειλε περισσότερα δεδομένα στη Γη από την επαφή του Δία από την επαφή του Πλούτωνα.

Αποστολές τροχιάς[επεξεργασία]

Galileo (1995–2003)[επεξεργασία]

Το πρώτο διαστημόπλοιο που μπήκε σε τροχιά γύρω από τον Δία ήταν το Galileo orbiter, το οποίο μπήκε σε τροχιά γύρω από τον Δία στις 7 Δεκεμβρίου 1995. Τροχούσε γύρω από τον πλανήτη για περισσότερα από επτά χρόνια, πραγματοποιώντας 35 τροχιές πριν καταστραφεί κατά τη διάρκεια μιας ελεγχόμενης προσκρούσης με τον Δία στις 21 Σεπτεμβρίου 2003. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, συγκέντρωσε μεγάλο όγκο πληροφοριών για το σύστημα του Δία; ο όγκος των πληροφοριών δεν ήταν τόσο μεγάλος όσο σχεδίαζε, επειδή η ανάπτυξη της αντλίας μετάδοσης ραδιοφωνικών σημάτων υψηλής απόδοσης του απέτυχε. Τα κύρια γεγονότα κατά τη διάρκεια της οκταετούς μελέτης περιελάμβαναν πολλές προσεγγίσεις των τεσσάρων δορυφόρων του Γαλιλαίου, καθώς και της Αμάλθειας (το πρώτο διαστημόπλοιο που το έκανε αυτό). Παρατήρησε επίσης την πρόσκρουση του Κομήτη Shoemaker–Levy 9 καθώς πλησίαζε στον Δία το 1994 και απέλυσε μια ατμοσφαιρική σόντα στην ατμόσφαιρα του Δία τον Δεκέμβριο του 1995.

Μια σειρά εικόνων του *Galileo* που τραβήχτηκαν με διαφορά δευτερολέπτων δείχνουν την εμφάνιση της φωτιάς από ένα σημείο πρόσκρουσης στην σκοτεινή πλευρά του Δία από ένα από τα θραύσματα του Κομήτη Shoemaker–Levy 9 που χτύπησαν τον πλανήτη.

Οι κάμερες στο διαστημόπλοιο Galileo παρατήρησαν θραύσματα του Κομήτη Shoemaker–Levy 9 μεταξύ 16 και 22 Ιουλίου 1994 καθώς συνεκρούονταν με τον νότιο ημισφαίριο του Δία με ταχύτητα περίπου 60 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Αυτή ήταν η πρώτη άμεση παρατήρηση μιας εξωγήινης σύγκρουσης αντικειμένων του Ηλιακού Συστήματος. Ενώ οι προσκρούσεις συνέβησαν στην πλευρά του Δία αποκρυμμένη από τη Γη, το Galileo, το οποίο απέχει τότε 1,6 ΜΜ από τον πλανήτη, κατάφερε να δει τις προσκρούσεις καθώς συνέβαιναν. Τα όργανά του ανίχνευσαν μια φωτιά που έφτασε σε μέγιστη θερμοκρασία περίπου 24.000 K, σε σύγκριση με την τυπική θερμοκρασία στην κορυφή των συννεφών του Δία περίπου 130 K (−143 °C), με τον θόλο από τη φωτιά να φτάνει σε ύψος πάνω από 3.000 km.

Μια ατμοσφαιρική σόντα απελευθερώθηκε από το διαστημόπλοιο τον Ιούλιο του 1995, μπαίνοντας στην ατμόσφαιρα του πλανήτη στις 7 Δεκεμβρίου 1995. Μετά από μια καθόδο υψηλής δύναμης στην ατμόσφαιρα του Δία, η σόντα απέρριψε τα υπολείμματα της θερμικής προστασίας της, και κατεβαίνοντας μέσα από 150 km της ατμόσφαιρας, συλλέγοντας δεδομένα για 57,6 λεπτά, πριν συνθλιβεί από την πίεση και τη θερμοκρασία στην οποία υποβλήθηκε (περίπου 22 φορές η κανονική της Γης, σε θερμοκρασία 153 °C). Θα είχε λιώσει μετά, και πιθανώς εξατμιστεί. Το ίδιο το Galileo σκάφος υπέστη μια πιο γρήγορη μοίρα την ίδια μοίρα όταν κατευθύνθηκε επίτηδες στον πλανήτη στις 21 Σεπτεμβρίου 2003, με ταχύτητα πάνω από 50 km/s, για να αποφύγει οποιαδήποτε πιθανότητα να συντριβεί και να μολύνει την Ευρώπη.

Τα κύρια επιστημονικά αποτελέσματα της αποστολής Galileo περιλαμβάνουν:

Η πρώτη παρατήρηση νεφών αμμωνία στην ατμόσφαιρα ενός άλλου πλανήτη—η ατμόσφαιρα δημιουργεί κρύσταλλο αμμωνία από υλικό που ανέρχεται από μεγαλύτερα βάθη;
Επιβεβαίωση εκτεταμένης ηφαιστειοδρασίας στην Ιώ—η οποία είναι 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή που βρέθηκε στη Γη; η θερμότητα και η συχνότητα των εκρήξεων είναι παρόμοια με αυτή της πρώιμης Γης;
Παρατήρηση πολύπλοκων πλασματικών αλληλεπιδράσεων στην ατμόσφαιρα της Ιώ που δημιουργούν τεράστια ηλεκτρικά ρεύματα που συνδέονται με την ατμόσφαιρα του Δία;
Παροχή ενδείξεων για την υποστήριξη της θεωρίας ότι υπάρχουν ωκεανοί υγρού στην υποεπιφανειακή επιφάνεια της Ευρώπης;
Πρώτη ανίχνευση σημαντικού μαγνητικού πεδίου γύρω από ένα δορυφόρο (Γανυμήδης);
Δεδομένα μαγνητικής που δείχνουν ότι η Ευρώπη, η Γανυμήδης και η Καλλιστώ έχουν ένα στρώμα αλατούχου νερού κάτω από την ορατή επιφάνεια;
Ενδείξεις για ένα λεπτό ατμοσφαιρικό στρώμα στην Ευρώπη, στη Γανυμήδη και στην Καλλιστώ που ονομάζεται 'επιφανειακή εξώσφαιρα';
Κατανόηση της δομής και της δυναμικής της μαγνητόσφαιρας ενός γιγάντιου πλανήτη.

Στις 11 Δεκεμβρίου 2013, η NASA ανέφερε, με βάση τα αποτελέσματα από την αποστολή Galileo, την ανίχνευση των "φυλλοσιλικάτες" (συγκεκριμένα, φυλλοσιλικάτες), οι οποίες συχνά σχετίζονται με οργανικά υλικά, στον παγοκρυσταλλικό φλοιό της Ευρώπης, δορυφόρος του Δία. Η παρουσία των ορυκτών μπορεί να ήταν αποτέλεσμα σύγκρουσης με έναν αστεροειδή ή κομήτη κατά τους επιστήμονες.

Juno (από το 2016)[επεξεργασία]

Η NASA εκτόξευσε το Juno στις 5 Αυγούστου 2011, για να μελετήσει λεπτομερώς τον Δία. Μπήκε σε μια πολική τροχιά του Δία στις 5 Ιουλίου 2016. Το διαστημόπλοιο μελετά τη σύσταση του πλανήτη, το πεδίο βαρύτητας του, το μαγνητικό πεδίο του και την πολική μαγνητόσφαιρά του. Το Juno αναζητά επίσης στοιχεία για το πώς σχηματίστηκε ο Δίας, μεταξύ άλλων αν ο πλανήτης έχει ένα βραχώδες πυρήνα, το ποσό νερό που υπάρχει μέσα στην βαθιά ατμόσφαιρά του και πώς κατανέμεται η μάζα μέσα στον πλανήτη. Το Juno μελετά επίσης τους βαθειά ανέμους του Δία, οι οποίοι μπορούν να φτάσουν ταχύτητες 600 km/h.

Μεταξύ των πρώιμων αποτελεσμάτων, το Juno συγκέντρωσε πληροφορίες για την κεραυνοβολία του Δία που αναθεώρησαν προηγούμενες θεωρίες. Το Juno παρείχε τις πρώτες θέας του βόρειου πόλου του Δία, καθώς και πληροφορίες για το φαινόμενο του Δία, το μαγνητικό πεδίο του και την ατμόσφαιρά του.

Το Juno έκανε πολλές ανακαλύψεις που προκαλούν προβλήματα στις υπάρχουσες θεωρίες για τον σχηματισμό του Δία. Όταν πέταξε πάνω από τους πόλους του Δία, φωτογράφησε συστάδες σταθερών κυκλώνων που υπάρχουν στους πόλους. Βρήκε ότι η μαγνητόσφαιρα του Δία είναι άνιση και χαοτική. Χρησιμοποιώντας τον μικροκυματούχο της ραδιομετρό του, το Juno ανακάλυψε ότι οι κόκκινες και άσπρες ζώνες που μπορούν να δουν στον Δία εκτείνονται εκατοντάδες χιλιόμετρα στην ατμόσφαιρα του Δία, αλλά το εσωτερικό του Δία δεν έχει αναμιχθεί ομοιόμορφα. Αυτό έχει οδηγήσει στη θεωρία ότι ο Δίας δεν έχει έναν στερεό πυρήνα όπως προηγουμένως πιστευόταν, αλλά έναν "θολώδη" πυρήνα από θραύσματα βράχου και μεταλλικό υδρογόνο. Αυτός ο ιδιόμορφος πυρήνας μπορεί να είναι αποτέλεσμα σύγκρουσης που συνέβη νωρίς κατά τον σχηματισμό του Δία.

Jupiter Icy Moons Explorer (εν πορεία)[επεξεργασία]

Ο JUICE της ΕΣΑ έχει επιλεγεί ως μέρος του επιστημονικού προγράμματος Cosmic Vision της ΕΣΑ. Εκτοξεύτηκε στις 14 Απριλίου 2023 και, μετά από μια σειρά προσεγγίσεων στο εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα, φθάνει στον Δία το 2031. Το 2012, η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία επέλεξε το JUICE ως την πρώτη της μεγάλη αποστολή, αντικαθιστώντας τη συμβολή της στο EJSM, το Jupiter Ganymede Orbiter (JGO). Η συνεργασία για την αποστολή Ευρώπη-Δίας Σύστημα έχει τελειώσει από τότε, αλλά η NASA θα συνεχίσει να συνεισφέρει στην ευρωπαϊκή αποστολή με υλικό και ένα όργανο.

Europa Clipper (εν πορεία)[επεξεργασία]

Η Europa Clipper της NASA είναι μια αποστολή που θα επικεντρωθεί στη μελέτη του δορυφόρου Ευρώπη του Δία. Εκτοξεύτηκε στις 14 Οκτωβρίου 2024, και θα μπει σε τροχιά του Δία μετά από μια πορεία 5,5 χρόνων και βοηθητικές γραβιτικές επιδιώξεις από τον Άρη και τη Γη. Το διαστημόπλοιο θα πετάξει δίπλα από την Ευρώπη τουλάχιστον 49 φορές για να ελαχιστοποιηθεί η βλάβη από ακτινοβολία.

Προτεινόμενες αποστολές[επεξεργασία]

Η Κινεζική Εθνική Διαστημική Υπηρεσία σχεδιάζει να εκτοξεύσει τα δύο διαστημόπλοια της Shensuo (πρώην Interstellar Express) το 2026 για μια προσπάθεια περιήγησης στον Δία στο δρόμο για την εξερεύνηση της ηλιόσφαιρας. Χωριστά, η CNSA έχει ανακοινώσει σχέδια για την εκτόξευση της αποστολής της Tianwen-4 γύρω στο 2030 η οποία θα μπει σε τροχιά γύρω από την Καλλιστώ.

Η Ινδική Οργάνωση Διαστημικής Έρευνας ανακοίνωσε σχέδια για εκτόξευση ινδικής αποστολής στον Δία τη δεκαετία του 2020.

Ακυρωθέντες αποστολές[επεξεργασία]

Λόγω της πιθανότητας υποεπιφανειακών υγρών ωκεανών στους δορυφόρους του Δία Ευρώπη, Γανυμήδης και Καλλιστώ, υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον για τη λεπτομερή μελέτη των παγωμένων δορυφόρων. Τα οικονομικά προβλήματα έχουν καθυστέρησαν την πρόοδο. Το Europa Orbiter ήταν μια προγραμματιζόμενη αποστολή της NASA στην Ευρώπη, η οποία ακυρώθηκε το 2002. Οι κύριοι στόχοι της περιελάμβαναν τον προσδιορισμό της παρουσίας ή απουσίας ενός υποεπιφανειακού ωκεανού και την ταυτοποίηση υποψηφίων τοποθεσιών για μελλοντικές αποστολές προσγείωσης. Η JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter) της NASA, η οποία ακυρώθηκε το 2005, και μια ευρωπαϊκή αποστολή Jovian Europa Orbiter μελετήθηκαν επίσης, αλλά αντικαταστάθηκαν από την Europa Jupiter System Mission.

Η Europa Jupiter System Mission (EJSM) ήταν μια κοινή πρόταση της NASA/ESA για την εξερεύνηση του Δία και των δορυφόρων του. Το Φεβρουάριο του 2009 ανακοινώθηκε ότι και οι δύο διαστημικές υπηρεσίες είχαν δώσει προτεραιότητα στην αποστολή αυτή έναντι της Titan Saturn System Mission. Η πρόταση περιελάμβανε ημερομηνία εκτόξευσης γύρω στο 2020 και αποτελούνταν από το διαστημόπλοιο Jupiter Europa Orbiter με επικεφαλής τη NASA και το Jupiter Ganymede Orbiter με επικεφαλής την ESA. Η συμβολή της ESA είχε αντιμετωπίσει προβλήματα χρηματοδότησης από άλλα προγράμματα της ESA. Ωστόσο, το Jupiter Europa Orbiter (JEO) της NASA θεωρήθηκε από την Επιτροπή Δεκαετούς Πλανητικής Επιστήμης ως πολύ ακριβό. Η επιτροπή υποστήριξε μια πιο οικονομική εναλλακτική λύση για το JEO. Τελικά, όλη η αποστολή EJSM, με όλα τα προτεινόμενα διαστημόπλοια από τη NASA και την ESA (και τη JAXA), ακυρώθηκε (μαζί με διάφορες σχετικές ρωσικές προτάσεις). Ωστόσο, τα διαστημόπλοια JUICE της ESA και Europa Clipper της NASA, τα οποία προέκυψαν από την ακυρωμένη EJSM, κατασκευάστηκαν αργότερα.

Ανθρώπινη εξερεύνηση[επεξεργασία]

Οι επιστήμονες χρειάζονται περαιτέρω στοιχεία για να καθορίσουν την έκταση ενός βραχώδους πυρήνα στον Δία, οι δορυφόροι του Γαλιλαίου του προσφέρουν τη δυνατότητα μελλοντικής ανθρώπινης εξερεύνησης.

Το 2003, η NASA πρότεινε ένα πρόγραμμα που ονομάζεται Human Outer Planets Exploration (HOPE) το οποίο περιελάμβανε την αποστολή αστροναυτών για την εξερεύνηση των δορυφόρων του Γαλιλαίου. Η NASA έχει προβλέψει μια πιθανή προσπάθεια κάποια στιγμή τη δεκαετία του 2040. Στην πολιτική Vision for Space Exploration που ανακοινώθηκε τον Ιανουάριο του 2004, η NASA συζήτησε αποστολές πέρα από τον Άρη, αναφέροντας ότι μια «ανθρώπινη παρουσία έρευνας» μπορεί να είναι επιθυμητή στους δορυφόρους του Δία. Πριν από την ακύρωση της αποστολής JIMO, ο διευθυντής της NASA Sean O'Keefe δήλωσε ότι «οι ανθρώπινοι εξερευνητές θα ακολουθήσουν».

Το σύστημα του Δία σε γενικές γραμμές προσφέρει σημαντικούς μειονεκτήματα για ανθρώπινες αποστολές λόγω των σοβαρών συνθηκών ακτινοβολίας που επικρατούν στη μαγνητόσφαιρα του Δία και του πλανήτη πολύ βαθιά βαρυτική δύναμη.

Ακτινοβολία του Δία
Δορυφόρος	rem/ημέρα
Ιώ	3600^[1]
Ευρώπη	540^[1]
Γανυμήδης	8^[1]
Καλλιστώ	0.01^[1]
Γη (Μέγιστη)	0.07
Γη (Μέση)	0.0007

Ο Δίας θα παρείχε περίπου 36 Sv (3600 rem) ανά ημέρα σε απροστάτευτους αστροναύτες στην Ιώ και περίπου 5,4 Sv (540 rem) ανά ημέρα σε απροστάτευτους αστροναύτες στην Ευρώπη, ένα καθοριστικό στοιχείο επειδή μια έκθεση σε περίπου 0,75 Sv σε μια περίοδο μερικών ημερών είναι αρκετή για να προκαλέσει ακτινοβολητική δηλητηρίαση, και περίπου 5 Sv σε μερικές ημέρες είναι θανατηφόρο. Το 1997, το Πρόγραμμα Artemis σχεδίασε ένα σχέδιο για να πετάξει ανθρώπους στην Ευρώπη. Σύμφωνα με αυτό το σχέδιο, οι εξερευνητές θα διαπερνούσαν τον παγοκρυσταλλικό φλοιό της Ευρώπης, μπαίνοντας στον υποτιθέμενο υποεπιφανειακό ωκεανό, όπου θα κατοικούσαν σε τεχνητές θάλαμους αέρα.

Η Γανυμήδης είναι ο μεγαλύτερος δορυφόρος του Ηλιακού Συστήματος και ο μόνος γνωστός δορυφόρος με ένα μαγνητόσφαιρο, αλλά αυτό δεν προστατεύει από την κοσμική ακτινοβολία σε σημαντικό βαθμό, επειδή υπερκαλύπτεται από το μαγνητικό πεδίο του Δία. Η Γανυμήδης λαμβάνει περίπου 0.08 Sv (8 rem) ακτινοβολίας ανά ημέρα. Η Καλλιστώ είναι πιο μακριά από τη ζώνη ισχυρής ακτινοβολίας του Δία και υπόκειται σε μόνο 0.0001 Sv (0.01 rem) ανά ημέρα. Για σύγκριση, η μέση ποσότητα ακτινοβολίας που λαμβάνει ένα ζώντα όν στη Γη είναι περίπου 0,0024 Sv ανά έτος; τα υψηλότερα φυσικά επίπεδα ακτινοβολίας στη Γη καταγράφηκαν γύρω από τις θερμές πηγές του Ραμσάρ σε περίπου 0,26 Sv ανά έτος.

Ένα από τους κύριους στόχους που επιλέχθηκαν από τη μελέτη HOPE ήταν η Καλλιστώ. Η πιθανότητα κατασκευής μιας επιφανειακής βάσης στην Καλλιστώ προτάθηκε, επειδή τα επίπεδα ακτινοβολίας στην απόστασή της από τον Δία και η γεωλογική της σταθερότητα κάνουν μια εγκαταστατική αποστολή εφικτή. Η Καλλιστώ είναι ο μόνος δορυφόρος του Γαλιλαίου στον οποίο μπορεί να βασιστεί μια εγκαταστατική αποστολή. Τα επίπεδα ιονιζούσας ακτινοβολίας στην Ιώ, στην Ευρώπη και στη Γανυμήδη είναι εχθρικά για την ανθρώπινη ζωή, και κατάλληλες μέτρα προστασίας πρέπει ακόμη να αναπτυχθούν.

Πιθανή εξόρυξη πόρων[επεξεργασία]

Η NASA έχει συζητήσει τη δυνατότητα εξόρυξης των ατμοσφαιρών των εξωτερικών πλανητών, ιδίως για ήλιο-3, ένα ισότοπο του ήλιο που είναι σπάνιο στη Γη και θα μπορούσε να έχει πολύ υψηλή αξία ανά μονάδα μάζας ως θερμοπυρηνικό καύσιμο. Τα εργοστάσια που θα τοποθετούνταν σε τροχιά θα μπορούσαν να εξορύξουν το αέριο και να το παραδώσουν σε επισκέπτες διαστημόπλοια.

Θα μπορούσε να είναι δυνατή η κατασκευή ενός επιφανειακού σταθμού που θα παράγει καύσιμα για περαιτέρω εξερεύνηση του Ηλιακού Συστήματος.