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Lanciata il 18 Ottobre 1989, la sonda ha utilizzato una traettoria che gli ha consentito di utilizzare Venere (ed anche la Terra) come fionda gravitazionale per guadagnare la velocità sufficiente per dirigersi verso Giove.
Durante i passaggi vicino a Venere ed alla Terra, gli scienziati del progetto Galileo hanno colto l'opportunità per studiare questi due pianeti ed anche la Luna, ottenendo nuove ed inedite informazioni.
Nel viaggio verso Giove ha inoltre permesso agli scienziati di effettuare per primi lo studio ravvicinato di due asteroidi, Gaspra ed Ida.
Come se ciò non fosse più che sufficiente, Galileo ha fornito agli scienziati anche una visione in diretta degli effetti dell’impatto su Giove di un frammento della cometa SL9.
Tutto ciò prima che le missioni principali (trasmissioni da parte della sonda atmosferica calata nell'atmosfera del pianeta e studio della magnetosfera - per due anni - di Giove e dei relativi satelliti) avessero inizio.
Ulteriori studi interplanetari, durante il viaggio verso Giove (durato sei anni) sono stati effettuati sporadicamente da alcuni degli strumenti del Galileo, quali il rivelatore della polvere, il magnetometro ed i vari rivelatori di particelle spaziali.
La sonda atmosferica è stata liberata dalla navetta orbitale 147 giorni prima della relativa entrata nell'atmosfera gioviana, il 7 dicembre 1995.
La missione Galileo ha realizzato un'esplorazione completa delle lune gioviane; inoltre, la sonda atmosferica è scesa su Giove, fornendoci la nostra prima conoscenza diretta dell'interno del pianeta.
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