Галилео (ка)
До настоящего времени (2010) единственным космическим кораблём на орбите Юпитера являлся «Галилео», который вышел на орбиту вокруг Юпитера 7 декабря 1995 года. Он вращался вокруг планеты на протяжении более семи лет, сделав 35 оборотов, после чего был разрушен во время контролируемого столкновения с Юпитером 21 сентября 2003 года. За это время он собрал большой объём информации о системе Юпитера, хотя поток информации оказался не так велик, как предполагалось, из-за поломки при развёртывании антенны с высоким коэффициентом усиления. Основные события в ходе восьмилетних исследований включали несколько облётов всех галилеевых спутников, а также спутника Амальтея («Галилео» был первым зондом для этой цели). Он также был свидетелем падения кометы Шумейкера-Леви 9 на Юпитер во время своего приближения к Юпитеру в 1994 году; произвёл отправку атмосферного зонда в атмосферу Юпитера в декабре 1995 года.
Камеры на аппарате «Галилео» наблюдали фрагменты кометы Шумейкеров-Леви 9 16 — 22 июля 1994 года во время их столкновения с Юпитером в южном полушарии на скорости примерно 60 км/с. Это было первое прямое наблюдение внеземного столкновения объектов в Солнечной системе.
Столкновения с частями кометы происходили на стороне Юпитера, скрытой от Земли. «Галилео», находившийся на расстоянии 1,6 а.е. от планеты, зафиксировал огненный шар от столкновения, который достиг пика температуры около 24000 К, по сравнению с типичными для верхних слоёв облаков Юпитера температурами около 130 K. Шлейф от огненного шара достигал высоты более чем 3000 км.
Атмосферный зонд был отделён от аппарата в июле 1995 года. Он вошёл в атмосферу планеты 7 декабря 1995 года. После снижения перегрузки в атмосфере Юпитера, зонд отбросил остатки своего теплозащитного экрана и спарашютировал через 150 км атмосферы, осуществляя сбор данных в течение 57,6 минут, прежде чем был повреждён давлением (в 22 превышающим нормальное атмосферное давление на Земле) и температурой (153°С). Он мог быть после этого расплавлен или, вероятно, испарён. Орбитальный спутник «Галилео» испытал более быструю версию той же судьбы, когда он был направлен на планету 21 сентября 2003 года на скорости свыше 50 км/с, чтобы избежать возможности его падения на спутник Юпитера Европу и его загрязнения.
Основные научные результаты миссии Галилео включают в себя:
первое наблюдение облаков из аммиака в атмосфере другой планеты — атмосфера образует частицы аммиачного льда из материала, поступающего из нижних слоёв.
подтверждение обширной вулканической активности на Ио, которая в 100 раз больше, чем на Земле; температура и частота извержений напоминают историю ранней Земли;
наблюдения сложного взаимодействия плазмы в атмосфере Ио, которые создают огромные электрические токи, которые соединяются с атмосферой Юпитера;
предоставление доказательств для поддержки теории, что жидкие океаны существуют под ледяной поверхностью Европы;
первое обнаружение существенного магнитного поля вокруг спутника (Ганимед);
данные по измерению магнитного поля, свидетельствующие, что Европа, Ганимед и Каллисто имеют жидкий морской слой под видимой поверхностью;
подтверждение наличия тонкого слоя атмосферы на Европе, Ганимеде и Каллисто, известного как как поверхностная экзосфера;
изучение формирования колец Юпитера (из пыли, которая появляется при столкновении межпланетных метеороидов с внутренними четырьмя спутниками Юпитера) и наблюдение за двумя внешними кольцами и возможностью отделения кольца вдоль орбиты спутника Амальтея;
идентификация глобальной структуры и динамики магнитосферы планеты-гиганта.
Отменённые миссии
В конце 1980-х—начале 1990-х гг. был разработан проект советской АМС «Циолковский» для исследования Солнца и Юпитера, планировавшийся к запуску в 1990-х гг, но нереализованный ввиду распада СССР.
Из-за наличия возможных подземных жидких океанов на спутниках планеты — Европа, Ганимед и Каллисто — наблюдается большой интерес к изучению именно этого явления. Финансовые проблемы и технические трудности привели к отмене проекта Europa Orbiter с высадкой на Европу аппаратов криобота (для работы на ледяной поверхности) и гидробота (для запуска в подповерхностном океане); проект был запланирован НАСА, но был в итоге закрыт в 2002 г. В 2005 году были отменены планы по запуску другого аппарата НАСА Jupiter Icy Moons Orbiter . Европейский проект Jovian Europa Orbiter был заменён на Europa Jupiter System Mission, описанный ниже.
Предполагаемые миссии
«Юнона» на стадии конструирования. Тесты на вращательном стенде, июнь 2010 г.
НАСА начало миссию для детального изучения Юпитера с полярной орбиты. Космический аппарат «Юнона» был запущен 5 августа 2011 г. Межпланетную станцию планируется расположить в полярной орбите для того, чтобы изучить структуру планеты, гравитационное поле, магнитное поле и полярную магнитосферу. Аппарат призван дать ответы на вопросы о том, как формировался Юпитер, в том числе, имеет ли планета каменное ядро, какое количество воды присутствует в атмосфере и как распределяется масса внутри планеты. Также планируется изучить внутренние атмосферные потоки планеты, которые могут достигать скорости в 600 км/ч.
Программа «Europa Jupiter System Mission» является совместным проектом НАСА/ESA, нацеленным на изучение Юпитера и его спутников. В феврале 2009 г. было анонсировано, что проект Europa Jupiter System Mission стал более приоритетным по сравнению с Titan Saturn System Mission. В объявлении было сказано, что приблизительно запланированная дата запуска — 2020 г.. Миссия будет состоять из управляемого НАСА Jupiter Europa Orbiter для исследований планеты-гиганта и её спутников Европы и Ио и управляемого ESA Jupiter Ganymede Orbiter для исследования его спутников Ганимеда и Каллисто Финансирование проекта со стороны ЕКА будет по прежнему конкурировать с остальными его проектами. В 2010 г. приоритетным был объявлен проект Titan Saturn System Mission, однако, миссия EJSM не отменена. Кроме того, в миссии EJSM возможно участие Японии с аппаратом Jupiter Magnetospheric Orbiter (JMO) для исследований магнитосферы Юпитера. Также в рамках миссии EJSM Россия с участием ЕКА планируют ещё один аппарат для посадки на Европу.
В мае 2012 было объявлено, что ЕSА будет проводить комплексную европейско-российскую миссию Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) по изучению Юпитера и его спутников с предполагаемым океаном под поверхностью (Ганимеда, Каллисто, Европы) c запуском в 2022 и прибытием в систему Юпитера в 2030, в ходе которой российский аппарат совершит посадку на Ганимед
Пилотируемое изучение
Хотя невозможна посадка на сам Юпитер, можно приземлиться на галилеевы спутники в будущих пилотируемых экспедициях. Особой целью является спутник Европа, в связи с его потенциалом для жизни, и спутник Каллисто, из-за его относительно низкого уровня ионизирующего излучения. В 2003 году НАСА предложило программу под названием «HOPE» («Human Outer Planets Exploration», «Пилотируемое Исследование Внешних Планет»), которая предполагает пилотируемые миссии на галилеевы спутники Юпитера. НАСА прогнозируют возможные попытки в 2040-е гг. В политике «Vision for Space Exploration », анонсированной в январе 2004 года, NASA обсудила пилотируемые миссии за орбитой Марса, отметив, что «человеческое исследовательское присутствие» может быть желательно на спутниках Юпитера. Перед отменой миссии JIMO, администратор НАСА Шон О’Кив заявил, что «пилотируемые исследования последуют в будущем».