Galileo byla americká planetární sonda, určená k průzkumu planety Jupiter, jejího okolí a systému jejích měsíců, především čtyř velkých tzv. Galileových. Sonda byla pojmenována na počest renezančního italského vědce a technika Galilea Galileiho, který objevil čtyři největší měsíce Jupiteru.

Start sondy byl naplánován na 18. října 1989, tehdy sonda vzlétla společně s misí STS-34. K Jupiteru pak úspěšně dorazila 7. prosince 1995. Po následující léta zkoumala Jupiter a jeho měsíce. Ukončena byla až 21. září 2003, kdy vstoupila do atmosféry Jupiteru a shořela.

Popis sondy Sondu postavila firma Hughes Aircraft Corp., Los Angeles, CA (USA), přístrojové vybavení koordinovala NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), Pasadena, CA (USA), která ji též provozovala pro NASA Headquarters, Office of Space Science and Applications (OSSA), Washington, DC (USA) a Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Köln am Rhein (Německo).

Během vzletu sestávala z družicové části, která později byla navedena na oběžnou dráhu kolem Jupiteru, a malé atmosférické sondy Galileo Atmosphery Probe (označení COSPAR 1989-084E), určené pro přímý průzkum vrchní atmosféry této planety.

Družicová část náhled|Nákres sondy Galileo

Družicovou část tvořila rotací 3,25 až 10,5 obr/min nebo tříose stabilizovaná sonda typu HS-373 o maximální průměru 4,6 m a výšce 9 m. Sestávala ze dvou úseků spojených otočným propojovacím uzlem se servosystémem SBA (Spin-Bearing Assembly), a to: přístrojový úsek ve tvaru nízkého šestibokého hranolu, nad nímž byla posazena parabolická směrová anténa z tenké molybdenové síťky o průměru 4,6 m, se třemi výklopnými rameny; stabilizovaný úsek válcového tvaru s výklopnou směrovanou plošinou a směrovatelnou anténou o průměru 1,1 m pro spojení s atmosférickou sondou. Na spodní straně stabilizovaného úseku byla usazena kuželovitá atmosférická sonda (popis viz dále). Na bocích přístrojového úseku byla zavěšena tři výklopná ramena. Nejdelší o délce 10,9 m neslo čidla magnetometrů umístěná na jejím konci a v jejím středu a antény detektoru plazmových vln, dvě kratší o délce 5 m pak nesla dva radioizotopové termoelektrické generátory RTG (Radioisotope Thermoelectric Generator) s celkem 25 kg oxidu plutoničitého 238PuO2 pro dodávku elektrické energie (příkon na počátku letu 570 W). Družicová část nesla tyto přístroje:

Přístroje pro optická a spektroskopická pozorování přístroje umístěné na otočné stabilizované plošině: televizní kamera SSI (Solid State Imaging System) s detektory typu CCD (Charge Coupled Device) (800×800 bodů, spektrální obor 300 až 650 a 700 až 1000 nm, expoziční časy od 4,167 ms do 51,2 s) připojená k dalekohledu Casesgrainova uspořádání (ohnisková délka 1500 mm, průměr 250 mm, stavební délka 900 mm, světelnost f/8,5, zorný úhel 0,46°, úhlové rozlišení 10,16 µrad/pixel) a vybavena osmipolohovým karuselem s barevnými filtry pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast (středy pásem 404, 559, 671, 727, 756, 889 a 986 nm) a jeden bezbarvý filtr (610±220 nm); mapující infračervený mřížkový spektrometr NIMS (Near-Infrared Mapping Spectrometer) se 17 detektory (15 InSb a 2 Si) chlazenými na teplotu 64 K pro studium chemického složení atmosféry planety a povrchu měsíců připojený k dalekohledu Ritchey-Chretienova uspořádání (ohnisková délka 800 mm, průměr 228 mm, světelnost f/3,5, rozlišení 5 až 30 km); ultrafialový mřížkový Ebert-Fastieův spektrometr UVS (Ultra-Violet Spectrometer) se 3 fotonásobiči (spektrální oblast 113 až 432 nm, spektrální rozlišení 0,7 nm pod 190 nm, 1,3 nm nad 490 nm) připojená k dalekohledu Cassegrain-Dall-Kirkhamova uspořádání (ohnisková délka 250 mm, světelnost f/5) pro studium chemického složení atmosféry planety; integrovaný fotopolarimetr a radiometr PPR (Photopolarimeter-Radiometer) (spektrální obor 0,4 až 45 µm) připojený k dalekohledu uspořádání Cassegrain-Dall-Kirkham (průměr 100 mm, ohnisková délka 500 mm, zorný úhel 0,14°) určený pro zjišťování aerosolových částic v atmosféře Jupiteru, chemického složení atmosféry a oblaků planety a tepelné rovnováhy atmosféry planety, který tvořily: fotopolarimetr (v fotopolarimetrickém režimu 3 kanály v pásmech 410,0, 678,5, a 944,6 nm, ve fotometrickém režimu 7 kanálů v pásmech 618,7, 633,3, 648,0, 788,7, 829,3, 840,3 a 891,8 nm); radiometr (5 kanálů v pásmech 16,8, 21,0, 27,5, 35,5 a 45 µm); přístroj umístěný na rotujícím úseku: spektrometr pro oblast extrémního ultrafialového záření EUVS (Extreme UltraViolet Sprectrometer) (128 kanálů, spektrální rozsah 54 až 128 nm, šířka kanálu 0,59 nm, spektrální rozlišení 3,5 nm pro plošné, resp. 1,5 nm pro bodové zdroje, úhlové rozlišení 0.17×0.87°) určený především pro studium plazmového toroidu na dráze měsíce Io;

Přístroje pro studium magnetických polí a korpuskulárního záření Přístroje pro studium magnetických polí a korpuskulárního záření byly umístěné na dlouhém výklopném rameni či na jeho základně, byly to: magnetometr MAG (Magnetometer) pro studium meziplanetárního a planetárních magnetických polí tvořený 6 cívkovými detektory (3 ve středu ramene s citlivostí ±512 nT resp. ±16 384 nT, 3 na jeho konci s citlivostí ±32 nT resp. ±512 nT) a kalibračními cívkami; spektrometr plazmových vln PWS (Plasma Wave Spectrometer) vybavený rozkládací dipólovou anténou o rozpětí 6,6 m, umístěnou příčně na konci ramene a 2 cívkovými anténami na stěžni velké parabolické antény (258 kanálů, frekvenční rozsah 5,62 Hz až 5,65 MHz u dipólové antény, 5 Hz až 3,5 kHz resp. 1 až 50 kHz u cívkových antén); analyzátor plazmatu PLS [=Plasma Instrument], který tvořily: čtyři elektrostatické analyzátory (64 kanálů v rozsahu od 0,9 eV do 52 keV, časové rozlišení 0,5 s); čtyři hmotové spektrometry (schopné detekovat ionty H+, H2+/He++, He+, O++, O+/S++, Na+, S+, K+ a SO2+); detektor mikrometeoroidů DDS (Dust Detector System) (efektivní účinná plocha 0,1 m2, citlivost od 0,1 fg do 1 µg); detektor energetických nabitých částic EPD [=Energetic Particles Detector], který tvořily: částicový teleskop s 8 křemíkovými polovodičovými detektory nízkoenergetických částic v magnetosféře LEMMS (Low-Energy Magnetospheric Measurements System) (32 kanálů, elektrony od 15 keV do >11 MeV, ionty od 22 keV do 55 MeV); analyzátor izotopového složení CMS (Composition Measurements System) tvořený dvěma dalekohledy: teleskop TOF (Time-of-Flight) (13 kanálů, jádra vodíku 80 keV až 1,25 MeV, jádra He od 27 keV/u až 1,0 MeV/u, jádra O od 12 do 522 keV/u, jádra S od 16 do 310 keV/u, jádra Fe od 20 do 200 keV/u); teleskop diferenciální energie (13 kanálů, jádra He od 0,19 do 1,4 MeV/u, jádra O od 0,16 do 10,7 MeV/u, jádra Na od 1,0 do 11,7 MeV/u a jádra Fe od 0,22 do 15,0 MeV/u); detektor těžkých iontů HIC (Heavy Ion Counter) tvořený dvěma teleskopy (rozsah protonových čísel od 6 (C) do 28 (Ni), energetický rozsah od 6 do >200 MeV/u) ;

Experimenty využívající rádiového vysílače sondy RS (Radio Science) vlastnosti plazmatu a nehomogenit slunečního větru v meziplanetárním prostředí; studium vlastností atmosféry a ionosféry planety a měsíců v průběhu rádiového zákrytu sondy; stanovení hmotností měsíců Jupiteru; hledání gravitačních vln o velmi nízkých frekvencích; studium sluneční koróny v průběhu konjunkce sondy se Sluncem. náhled|Sonda Galileo se připravuje na připojení k urychlovacímu stupni

Systémy sondy byly řízeny palubním počítačem s 16bitovým mikroprocesorem ATAC-16MS. Pro záznam naměřených vědeckých dat sloužila magnetopásková paměť s kapacitou 900 Mbit. Hlavní telemetrický systém pracující v pásmu X (8,422 GHz) měl pracovat přes velkou parabolickou anténu (typická rychlost přenosu od Jupiteru 134 kbit/s). Záložní telemetrický systém pracující v pásmu S (2,297 GHz) využíval dvě všesměrové antény, z nichž jedna byla umístěna na konci centrálního stěžně parabolické antény, druhá na jednom výklopném rameni s RTG. Povelový přijímač pracoval v pásmu S (2,115 GHz). Spojení s atmosférickou sondou se provozovalo v pásmu L. Pro navedení na dráhu kolem Jupiteru sloužil hlavní motor S400 o tahu 400 N na dvousložkové hypergolické kapalné pohonné látky (monomethylhydrazin a oxid dusičitý, celkem 925 kg) skladované ve čtyřech nádržích s přetlakovou dopravou stlačeným héliem. Pro běžné korekce dráhy sloužil systém 12 motorků o tahu 10 N zásobovaných ze stejných nádrží.

Pro spojení se sondou se využívaly pozemní stanice systému DSN (Deep Space Network). Hlavní řídicí středisko se nacházelo v areálu NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), Pasadena, CA (USA).

Atmosférická sonda

Atmosférická sonda měla tvar kužele o maximálním průměru 1,25 m a výšce 0,86 m. Z celkové hmotnosti připadalo 152 kg na ablativní tepelný štít z fenolové pryskyřice, který kryl větší část povrchu. Mohl vydržet krátkodobě teploty až 14 000 °C a izoloval 65× dokonaleji než domácí termoska. Na palubě byly umístěny následující experimenty, jako užitečné zatížení o celkové hmotnosti 28 kg: neutrální hmotnostní spektrometr pro studium chemického složení atmosféry NMS (Neutral Mass Spectrometer) (detekce He, H2O, CH4, NH3, dalších atomů a molekul s hmotností od 1 do 52 u a vybraných těžších atomů jako jsou Kr a Xe, tj. 84 u a 131 u, rozsah tlaku okolního prostředí 0,01 až 1 MPa); soubor čidel pro přímé měření teploty, tlaku a nepřímé stanovení hustoty a průměrné molekulové hmotnosti atmosféry v závislosti na výšce ASI (Atmospheric Structure Instrument), který tvořily: akcelerometry pro měření atmosférického brzdění; teploměr; tlakoměr; nefelometr NEP (Nephelometer) pro studium velikosti, distribuce a fyzikálních charakteristik částic v oblacích na základě rozptylu infračerveného záření (vlnová délka 900 nm, rozsah tlaku okolního prostředí 0,01 až 1 MPa); infračervený interferometr pro stanovení koncentrace hélia v atmosféře HAD (Helium Abundance Detector) (rozsah měření od 0,3 do 0,8 MPa, relativní přesnost 0,1 %); mnohakanálový radiometr pro měření tepelné energie v atmosféře NFR (Net-flux Radiometer) (0,3-3,0, 0,3-2000, 20-30, 30-40 a 40-60 µm, měření v rozsahu tlaků 0,01 až 1 MPa); detektor bouřkových elektrických výbojů LRD (Lightning and Radio Emission Detector), se dvěma detekčními systémy: elektromagnetický rádiový detektor (frekvenční pásma 3, 15 a 100 kHz) pro detekci rádiového šumu a změn magnetického pole; optický detektor s fotodiodou pro registraci světelných záblesků; osmikanálový detektor energetických částic EPI (Energetic Particle Investigation) (3 kanály pro elektrony, 3 kanály pro protony, 1 kanál pro částice alfa, 1 kanál pro těžší ionty).

Sestupový systém sestával z brzdícího a stabilizačního padáku a nosného padáku z dakronu a kevlaru o průměru 2,5 m. Elektrickou energii dodávaly lithiumsulfonylové akumulátory s celkovou kapacitou 21 Ah, vlastní raketový pohon nebyl instalován. Životnost pouzdra omezovaly: mechanická a tepelná odolnost (při pozemních zkouškách v r. 1983 do 60 °C vnitřní teploty a tlaku do 1,6 MPa, vypočtená odolnost do 2,0 MPa, k poškození neutrálního hmotnostního spektrometru došlo až při 2,1 MPa); kapacita akumulátorů (z výroby 21 Ah, při příletu k Jupiteru asi 20 Ah, tj. 74 min sestupu); družicová část sondy Galileo měla na příjem dat nejvýše 75 minut a pak se musela věnovat jiné aktivitě.

Přenos dat na mateřskou sondu se uskutečňoval na dvou frekvencích v pásmu L (1,3870 a 1,3871 GHz, rychlost přenosu 256 bit/s). Ultrastabilní oscilátor udržoval konstantní frekvenci signálů, takže z Dopplerova posuvu bylo možné odvodit data o rychlosti větru a směru pohybu pouzdra.

Průběh letu

Start

náhled|Vypuštění z nákladového prostoru raketoplánu