Den första av gasjättens orbiters rygg mot rygg förbiflygningar kommer att ge ett nära möte med den massiva månen efter över 20 år.

På måndag, 7 juni, klockan 13:35 EDT (10:35 PDT), NASA:s rymdfarkost Juno kommer inom 645 miles (1, 038 kilometer) av ytan på Jupiters största måne, Ganymedes. Förbiflygningen kommer att vara det närmaste ett rymdskepp har kommit solsystemets största naturliga satellit sedan NASA:s rymdfarkost Galileo gjorde sin näst sista närgång den 20 maj, 2000. Tillsammans med slående bilder, den soldrivna rymdfarkostens förbiflygning kommer att ge insikter om månens sammansättning, jonosfär, magnetosfären, och isskal. Junos mätningar av strålningsmiljön nära månen kommer också att gynna framtida uppdrag till det jovianska systemet.

Ganymedes är större än planeten Merkurius och är den enda månen i solsystemet med sin egen magnetosfär – ett bubbelformat område av laddade partiklar som omger himlakroppen.

"Juno har en serie känsliga instrument som kan se Ganymedes på sätt som aldrig tidigare varit möjligt, " sa Juno rektor Scott Bolton vid Southwest Research Institute i San Antonio. "Genom att flyga så nära, vi kommer att föra utforskningen av Ganymedes in i 2000-talet, både kompletterar framtida uppdrag med våra unika sensorer och hjälper till att förbereda för nästa generations uppdrag till det jovianska systemet – NASA:s Europa Clipper och ESA:s [Europeiska rymdorganisationens] uppdrag JUpiter ICy moons Explorer [JUICE]."

Junos vetenskapsinstrument kommer att börja samla in data cirka tre timmar innan rymdfarkostens närmaste inflygning. Tillsammans med instrumenten Ultraviolet Spectrograph (UVS) och Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), Junos mikrovågsradiometer (MWR) kommer att titta in i Ganymedes vatten-isskorpa, få information om dess sammansättning och temperatur.

"Ganymedes isskal har några ljusa och mörka områden, antyder att vissa områden kan vara ren is medan andra områden innehåller smutsig is, " sa Bolton. "MWR kommer att tillhandahålla den första djupgående undersökningen av hur isens sammansättning och struktur varierar med djupet, leder till en bättre förståelse för hur isskalet bildas och de pågående processerna som återuppstår isen över tid." Resultaten kommer att komplettera de från ESA:s kommande JUICE-uppdrag, som kommer att titta på isen med radar vid olika våglängder när den blir den första rymdfarkost som kretsar runt en annan måne än jordens måne 2032.

Signaler från Junos X-band och Ka-band radiovåglängder kommer att användas för att utföra ett radioockultationsexperiment för att undersöka månens tunna jonosfär (det yttre lagret av en atmosfär där gaser exciteras av solstrålning för att bilda joner, som har en elektrisk laddning).

"När Juno passerar bakom Ganymedes, radiosignaler kommer att passera genom Ganymedes jonosfär, orsakar små förändringar i frekvensen som borde fångas upp av två antenner vid Deep Space Networks Canberra-komplex i Australien, sa Dustin Buccino, en signalanalysingenjör för Juno-uppdraget vid JPL. "Om vi ​​kan mäta denna förändring, vi kanske kan förstå sambandet mellan Ganymedes jonosfär, dess inneboende magnetfält, och Jupiters magnetosfär."

Tre kameror, Två jobb

I vanliga fall, Junos navigeringskamera Stellar Reference Unit (SRU) har till uppgift att hjälpa till att hålla Jupiters bana på kurs, men under förbiflygningen kommer den att fungera dubbelt. Tillsammans med sina navigeringsuppgifter, kameran – som är väl avskärmad mot strålning som annars skulle kunna påverka den negativt – kommer att samla information om högenergistrålningsmiljön i regionen nära Ganymedes genom att samla in en speciell uppsättning bilder.

"Signaturerna från penetrerande högenergipartiklar i Jupiters extrema strålningsmiljö visas som prickar, krånglar, och ränder i bilderna – som statisk på en tv-skärm. Vi extraherar dessa strålningsinducerade brussignaturer från SRU-bilder för att få diagnostiska ögonblicksbilder av strålningsnivåerna som Juno stöter på, sa Heidi Becker, Junos strålövervakningsledare vid JPL.

Under tiden, den avancerade Stellar Compass-kameran, byggd vid Danmarks Tekniske Universitet, kommer att räkna mycket energiska elektroner som penetrerar dess skärmning med en mätning varje kvarts sekund.

JunoCam-bildapparaten värvas också. Tänkt för att ge allmänheten spänningen och skönheten i Jupiter-utforskningen, kameran har gett ett överflöd av användbar vetenskap också under uppdragets nästan femåriga tjänstgöring vid Jupiter. För förbiflygningen av Ganymedes, JunoCam kommer att samla in bilder med en upplösning som motsvarar det bästa från Voyager och Galileo. Juno vetenskapsteam kommer att söka igenom bilderna, jämföra dem med de från tidigare uppdrag, letar efter förändringar i ytegenskaper som kan ha inträffat under fyra plus decennier. Alla förändringar av kraterfördelningen på ytan kan hjälpa astronomer att bättre förstå den nuvarande populationen av objekt som påverkar månar i det yttre solsystemet.

På grund av förbiflygningens hastighet, den isiga månen kommer – från JunoCams synvinkel – att gå från att vara en ljuspunkt till en synlig skiva och sedan tillbaka till en ljuspunkt på cirka 25 minuter. Så det räcker med tid för fem bilder.

"Saker händer vanligtvis ganska snabbt i en värld av förbiflygningar, och vi har två back-to-back nästa vecka. Så bokstavligen varje sekund räknas, " sa Juno Mission Manager Matt Johnson på JPL. "På måndag, vi ska tävla förbi Ganymede i nästan 12 miles per sekund (19 kilometer per sekund). Mindre än 24 timmar senare genomför vi vårt 33:e vetenskapspass av Jupiter – skrikande lågt över molntopparna, i cirka 36 miles per sekund (58 kilometer per sekund). Det kommer att bli en vild åktur."