Galileo – naar Jupiter en zijn manen

De Galile-sonde bij Jupiter
Artist impression van de aankomst van de Galileo bij Jupiter. Credit: NASA/JPL

Galileo was de eerste ruimte sonde die Jupiter en zijn manen gedurende lange tijd heeft bestudeerd. De ruimtesonde werd in 1989 vanuit het vrachtruim van de space shuttle Atlantis gelanceerd en om snelheid te winnen maakte de ruimtesonde eerst scheervluchten lang Venus en de Aarde om in 1995 bij Jupiter te arriveren.

Galileo draaide 8 jaar lang rondjes om Jupiter heen en deed vele ontdekkingen waaronder het bewijs van een zoutwater oceaan onder het oppervlak van de manen Europa, Ganymedes en Callisto. Ook bestudeerde de Galileo uitgebreid de actieve vulkanen op de maan Io.

Toen de verkenner bijna door zijn brandstof heen was liet de NASA de Galileo op 21 september 2013 in de atmosfeer van Jupiter duiken. Dit werd gedaan om de maan Europa te beschermen. Deze maan heeft vermoedelijk een ondergrondse oceaan waar leven mogelijk is.

De nalatenschap van Galileo

Dankzij verbeterde technologie is het gemakkelijker geworden om Jupiter vanaf de Aarde te bestuderen. Zelfs amateurastronomen kunnen tegenwoordig komeetinslagen en weerpatronen op de planeet volgen. Gecombineerd met de gegevens van de Galileo kunnen professionele astronomen de veranderingen op de gasreuzen in ons zonnestelsel, over een periode van een aantal jaren volgen.

Dat wil niet zeggen dat we nu alles al weten over Jupiter, Er zijn nog steeds onopgeloste vragen en daarom keerde de NASA in 2016 met de Juno-missie dan ook terug naar de planeet. Maar er staan meer missies op stapel. Zo wil de NASA de Europa Clipper bouwen en lanceren en treft de ESA voorbereidingen voorde JUICE-missie (JUpiter Icy moons Explorer). Wetenschappers zijn vooral geïnteresseerd in het voorkomen van water op Jupiter, de weersysteem en de herkomst van het magneetveld van de planeet.

Het werk van de Galileo bij Jupiter is heel belangrijk geweest want wetenschappers hebben de laatste jaren duizenden kandidaat exoplaneten gevonden. Het bestuderen van Jupiter in ons eigen zonnestelsel geeft ons informatie over het ontstaan van dit soort planeten buiten ons eigen zonnestelsel.

Het is niet bekend of de geschiedenis van ons eigen zonnestelsel hetzelfde is als al die andere zonnestelsels die de laatste jaren zijn ontdekt. Zo zijn er exoplaneten met de grootte van Jupiter gevonden die in een nauwe baan om hun ster draaien; de zogenaamde “hete Jupiters”. Mogelijk zijn deze planeten gemigreerd in hun zonnestelsel maar dit proces wordt door de wetenschap nog nauwelijks begrepen.

Jupiter

Al tientallen jaren voor de lancering van de Galileo was Jupiter een interessant object voor de NASA. Voor de Galileo de planeet bezocht waren er al vier missies langs gevlogen: de Pioneer 10 en 11 en de Voyager 1 en 2.

Pioneer 10 maakte in 1973 een scheervlucht langs de planeet en ontdekte dat de straling veel lager was dan wetenschappers verwachtten. Dit maakte een langdurige missie naar de planeet gemakkelijker omdat een ruimtesonde veel minder beschermd hoeft te worden tegen de schadelijke straling en dus ook goedkoper kan worden gefabriceerd en gelanceerd.

NASA wilde dus graag een langdurige missie naar Jupiter maar discussies over het budget van de NASA, veranderingen in het management en de trage Amerikaanse ambtelijke molens zorgden er voor dat er veel jaren overheen gingen voordat het zo ver kwam.

In 1977 was de NASA zo ver dat ze een missie naar Jupiter in hun budget op konden nemen maar dit voorstel werd in eerste instantie door een commissie van het Amerikaanse Congres verworpen. Na een stevige lobby van de wetenschappelijke gemeenschap werd het voorstel later in dat jaar alsnog goedgekeurd door het Congres.

Het zou nog 12 jaar duren voordat de Galileo daadwerkelijk gelanceerd zou worden. Er waren voortdurend budgetproblemen en zelfs het Jet Propulsion Laboratory waar de Galileo werd gebouwd, werd in zijn voortbestaan bedreigd. Ook rees er twijfel over hoe de Galileo gelanceerd moest worden. Net toen de verkenner klaar was voor een space shuttle missie explodeerde in 1896 de Challenger en vonden 87 astronauten de dood. De space shuttle vloot bleef daarna 2 jaar aan de grond.

Op 18 oktober 1989 werd de verkenner, vernoemd naar Galileo Galileo, vanuit het vrachtruim van de space shuttle Atlantis gelanceerd. Om brandstof te sparen en toch voldoende snelheid te krijgen voor de lange reis naar Jupiter maakte de Galileo een scheervlucht langs Venus en tweemaal langs de Aarde om in 1995 aan te kunnen komen bij Jupiter.

Problemen oplossen in de ruimte

Een langdurige ruimtereis is voor zowel de ruimtesonde als de mensen achter de missie een hele grote uitdaging. Als er tijdens de reis onderdelen stuk gaan kan je die niet meer vervangen en is het aan de mensen van de missie om ze weer werkende te krijgen of het zonder te doen. De belangrijkste storingen waarmee de Galileo kreeg te maken waren het niet uitvouwen van de high-gain antenne die moest zorgen voor het terugsturen van de gegevens naar de Aarde en een data taperecorder die tijdens de nadering tot Jupiter tijdelijk uitviel.

De weigerachtige antenne met de vorm van een paraplu bleef tot twee jaar na de lancering opgeborgen in de verkenner. NASA vond het te gevaarlijk om de antenne uit te vouwen zolang de Galileo tijdens de scheervlucht langs Venus nog in de buurt van de Zon was

Op 11 april 1999 kreeg de Galileo het commando om de antenne uit te vouwen. De motoren draaiden gedurende 8 minuten op volle toeren hetgeen al duidde op een mogelijk probleem. De verkenner zond daarna geen signaal terug naar de Aarde om de zeggen dat de antenne was uitgevouwen.

Een foutenanalyse liet zien dat één van de ribben van de antenne kapot was. Door de verkenner snel te laten draaien en de antenne in het volle zonlicht te zetten probeerde de vluchtleiding om de weigerende rib helemaal uit te vouwen. Helaas faalden alle pogingen. Om het probleem dan maar te omzeilen werd er een nieuwe techniek bedacht om de gegevens die de verkenner naar de Aarde zou gaan zenden te comprimeren waardoor de missie toch gered zou zijn.

NASA moest vertrouwen op de datarecorder aan boord en de low gain antennes van de Galileo om toch alle informatie terug op Aarde te krijgen. Dat werkte prima totdat de datarecorder op 11 oktober 1995 gedurende 11 uur dienst weigerde, net op het moment dat de Galileo aan de finale nadering tot Jupiter begon. Gelukkig vond NASA een oplossing voor het probleem en kon de missie een paar weken later weer hervat worden. De taperecorder bleef de jaren erna af en toe opspelen en er waren meer ingrepen van de NASA nodig.

Het Jupitersysteem

Vulkanisme op Io
Actief vulkanisme op Io, foto gemaakt door de Galileo-sonde

Een van de eerste doelen van de Galileo was komeet Shoemaker-Levy 9. De zwaartekracht van Jupiter had de komeet naar de planeet toe getrokken en in meer dan 20 stukken gebroken. In juli 1994 sloegen de brokstukken in op de planeet. De Galileo was onderweg naar Jupiter en slaagde er in om enkele inslagen te fotograferen.

De ruimtesonde kreeg tijdens de reis naar Jupiter toe ook te maken met interplanetaire stofstormen die mogelijk afkomstig waren van stofdeeltjes die vanuit het Jupitersysteem kwamen. Er werden tijdens een maximum tot 2000 stofdeeltjes geteld waar dat er in een normale periode ongeveer één deeltje per drie dagen was.

Galileo was nog steeds op weg naar Jupiter toen in juli 1995 en tweede verkenner werd losgelaten die in december 1995 de atmosfeer van Jupiter in dook. Nadat de sonde in de atmosfeer was afgedaald was NASA verbaasd over de hoeveelheid helium die werd gemeten. Dit was namelijk maar de helft van wat werd verwacht. Ook was het gebied waar de sonde doorheen was gevlogen erg droog. In een persbericht van januari 1996 schreef NASA dat wetenschappers hun theorieën over het ontstaan van Jupiter en de evolutie van planeten vermoedelijk zouden moeten herzien.

De wetenschap van Galileo

Jupitermaan Europa
De breuklijnen als gevolg van de getijdenwerkingen zijn goed zichtbaar

De Galileo-sonde bereikte Jupiter op 7 december 1995 en begon aan zijn jarenlange tocht om de planeet en zijn manen. In de begindagen onderzocht Galileo de zwakke ringen van Jupiter om proberen te achterhalen hoe ze waren ontstaan. Uit gegevens van de verkenner werd afgeleid dat meteorieten die te pletter sloegen op de kleine manen bij Jupiter zorgden dat er stof werd opgeworpen rond de planeet. Na verloop van tijd klonterden die stofdeeltjes samen tot de ringen.

De Galileo-missie werd vaak een missie naar Jupiter genoemd maar de ruimtesonde heeft ook uitgebreid onderzoek gedaan aan de grootste manen van de planeet. Zo werd er bewijs gevonden voor een ondergrondse vloeibare oceaan op de maan Europa die meteen leidde tot vragen of er leven in kon voorkomen. Uit het volgen van de vulkanische activiteit op de maan Io werd afgeleid dat die honderd maal zo krachtig is als de vulkanische activiteit op Aarde. En bij de maan Ganymedes werd het eerste magneetveld rond een maan ontdekt.

Ida & Dactyl
Asteroïde Ida met het maantje Dactyl, gefotografeerd door de Galileo ruimtesonde op 28 augustus 1993. Credit: NASA/JPL.

Ook was er de nodige wetenschappelijke “bijvangst”. Tijdens het maken van foto’s van de asteroïde Ida werd er een kleine maan ontdekt die later Dactyl werd gedoopt. Het was de eerste bevestigde maan bij een asteroïde.

In 2003 raakte de Galileo door zijn brandstof heen. De ruimtesonde was ook steeds meer aangetast door de straling van Jupiter en er waren steeds vaker mechanische problemen. NASA koos er voor om de Galileo de atmosfeer van Jupiter in te sturen in plaats van voor een eeuwige baan om de planeet heen. De reden hiervoor was dat men wilde voorkomen dat de verkenner eventueel op Europa terecht zou komen en daar aards materiaal achter zou laten dat eventueel leven zou kunnen beïnvloeden.

Op 21 september 2003 dook de Galileo-sonde de atmosfeer van Jupiter in en kwam er een einde aan een zeer succesvolle missie.

 

Eerste publicatie: 10 juni 2017