مشروع غاليليو

بعد الموافقة على مهمات فوياجر ، نظر الفريق الاستشاري العلمي التابع لناسا لمهمات النظام الشمسي الخارجي في متطلبات المركبات المدارية حول كوكب المشتري ومجسات الغلاف الجوي. ولاحظ الفريق أن تقنية بناء درع حراري لمجس الغلاف الجوي لم تكن متوفرة آنذاك، وأن المرافق اللازمة لاختباره في ظل الظروف السائدة على كوكب المشتري لن تكون متاحة حتى عام 1980. كما كان هناك قلق بشأن تأثيرات الإشعاع على مكونات المركبة الفضائية، والتي ستتضح بشكل أفضل بعد تحليق المركبتين بايونير 10 وبايونير 11 بالقرب من كوكب المشتري. وقد أظهر تحليق بايونير 10 في ديسمبر 1973 أن التأثيرات لم تكن بالحدة التي كانت تُخشى. ^{[ 13 ]} عيّنت إدارة ناسا مختبر الدفع النفاث (JPL ) مركزًا رئيسيًا لمشروع مجس مدار المشتري (JOP). ^{[ 14 ]} وأصبح جون آر. كاساني ، الذي ترأس مشروعي مارينر وفوياجر ، أول مدير للمشروع. ^{[ 15 ]} ستكون مركبة JOP خامس مركبة فضائية تزور كوكب المشتري، ولكنها الأولى التي تدور حوله، والمسبار هو الأول الذي يدخل غلافه الجوي. ^{[ 16 ]}

قرر مركز أبحاث أميس ومختبر الدفع النفاث استخدام مركبة مارينر الفضائية كمدار حول كوكب المشتري، على غرار المركبات المستخدمة في مهمة فوياجر، بدلاً من مركبة بايونير . كانت بايونير تُثبّت بتدويرها بسرعة 60 دورة في الدقيقة ، مما أتاح رؤية محيطية بزاوية 360 درجة، ولم تكن بحاجة إلى نظام للتحكم في الوضع . في المقابل، احتوت مارينر على نظام للتحكم في الوضع مزود بثلاثة جيروسكوبات ومجموعتين من ستة محركات نفاثة تعمل بالنيتروجين . تم تحديد الوضع بالرجوع إلى الشمس وكوكب كانوبوس ، اللذين تمت مراقبتهما بواسطة مستشعرين رئيسيين وأربعة مستشعرات ثانوية لتتبع النجوم . كما احتوت على وحدة مرجعية بالقصور الذاتي ومقياس تسارع . سمح نظام التحكم في الوضع للمركبة بالتقاط صور عالية الدقة، لكن هذه الميزة جاءت على حساب زيادة الوزن: إذ بلغ وزن مارينر 722 كيلوغرامًا (1592 رطلاً) مقارنةً بـ 146 كيلوغرامًا فقط (322 رطلاً) لبايونير . ^{[ 17 ]}  

كان لزيادة الوزن آثارٌ. أُطلقت مركبة فوياجر الفضائية بواسطة صواريخ تيتان IIIE ذات المرحلة العلوية سنتور ، ولكن تم إيقاف استخدام تيتان لاحقًا. في أواخر سبعينيات القرن الماضي، ركزت ناسا على تطوير مكوك الفضاء القابل لإعادة الاستخدام ، والذي كان من المتوقع أن يجعل الصواريخ غير القابلة لإعادة الاستخدام عتيقة. ^{[ 18 ]} في أواخر عام 1975، أصدرت ناسا قرارًا بأن جميع مهمات الكواكب المستقبلية ستُطلق بواسطة مكوك الفضاء. وكان من المقرر أن تكون مهمة JOP أول مهمة من هذا النوع. ^{[ 19 ]} كان من المفترض أن يمتلك مكوك الفضاء خدمة سحب فضائي لإطلاق الحمولات التي تتطلب مدارًا أعلى من مدار أرضي منخفض ، ولكن لم تتم الموافقة على ذلك. وبدلًا من ذلك، طورت القوات الجوية الأمريكية المرحلة العلوية المؤقتة التي تعمل بالوقود الصلب (IUS)، والتي أُعيد تسميتها لاحقًا بالمرحلة العلوية بالقصور الذاتي (بنفس الاختصار)، لهذا الغرض. ^{[ 14 ]}

صُمم نظام الإطلاق المتكامل (IUS) بطريقة معيارية، بمرحلتين: مرحلة كبيرة تحمل 9700 كيلوغرام من الوقود ، ومرحلة أصغر تحمل 2700 كيلوغرام . كان هذا كافيًا لمعظم الأقمار الصناعية. كما كان بالإمكان تهيئته بمرحلتين كبيرتين لإطلاق عدة أقمار صناعية. ^{[ 20 ]} كانت تهيئة النظام بثلاث مراحل، مرحلتين كبيرتين ومرحلة صغيرة، كافية لمهمة استكشاف الكواكب، لذا تعاقدت ناسا مع بوينغ لتطوير نظام إطلاق متكامل ثلاثي المراحل. ^{[ 21 ]} لم يكن نظام الإطلاق المتكامل ثنائي المراحل قويًا بما يكفي لإطلاق حمولة إلى كوكب المشتري دون اللجوء إلى سلسلة من مناورات المساعدة الجاذبية حول الكواكب لاكتساب سرعة إضافية. اعتبر معظم المهندسين هذا الحل غير عملي، ولم يرق لعلماء الكواكب في مختبر الدفع النفاث (JPL) لأنه يعني أن المهمة ستستغرق شهورًا أو حتى سنوات إضافية للوصول إلى كوكب المشتري. ^{[ 22 ] [ 21 ]} زيادة مدة الرحلة تعني أن مكونات المركبة الفضائية ستتقادم وربما تتعطل، وأن مصدر الطاقة والوقود الموجودين على متنها سينفدان. بعض خيارات المساعدة بالجاذبية تتضمن أيضًا التحليق على مقربة من الشمس، مما قد يُحدث إجهادات حرارية تُسبب أعطالًا أيضًا. ^{[ 23 ]}  

قُدِّرَت تكلفة مسبار جوبيتر المداري (JOP) بـ 634 مليون دولار (ما يعادل 2.204 مليار دولار في عام 2024 )، وكان عليه التنافس على تمويل السنة المالية 1978 مع مكوك الفضاء وتلسكوب هابل الفضائي . نجحت حملة ضغط في تأمين التمويل لكلٍّ من مسبار جوبيتر المداري وتلسكوب هابل رغم اعتراضات السيناتور ويليام بروكسماير ، رئيس اللجنة الفرعية لاعتمادات الوكالات المستقلة. ^{[ 24 ]} وافق الكونغرس الأمريكي على تمويل مسبار جوبيتر المداري في 19 يوليو 1977، ^{[ 25 ]} وبدأ العمل رسميًا في 1 أكتوبر 1977، مع بداية السنة المالية. ^{[ 26 ]} طلب مدير المشروع، كاساني، اقتراحاتٍ لاسمٍ أكثر إلهامًا للمشروع من الأشخاص المرتبطين به. حصل اسم "غاليليو" على أكبر عدد من الأصوات، نسبةً إلى غاليليو غاليلي ، أول من رصد كوكب المشتري عبر التلسكوب، ومكتشف ما يُعرف الآن بأقمار غاليليو عام 1610. وقد لوحظ حينها أن هذا الاسم هو نفسه اسم مركبة فضائية في مسلسل ستار تريك التلفزيوني. في فبراير 1978، أعلن كاساني رسميًا اختيار اسم "غاليليو". ^{[ 24 ]}

لتعزيز الموثوقية وخفض التكاليف، قرر مهندسو المشروع التحول من مسبار جوي مضغوط إلى مسبار ذي فتحة تهوية، بحيث يكون الضغط داخل المسبار مساويًا للضغط خارجه، مما يطيل عمره في غلاف جو المشتري، إلا أن هذا أضاف 100 كيلوغرام (220 رطلاً) إلى وزنه. كما أُضيف 165 كيلوغرامًا (364 رطلاً) أخرى نتيجةً لتعديلات هيكلية لتحسين الموثوقية. استلزم ذلك وقودًا إضافيًا في وحدة الدفع الداخلية (IUS)، إلا أن وحدة الدفع الداخلية ثلاثية المراحل كانت نفسها أثقل من مواصفات تصميمها بحوالي 3200 كيلوغرام (7000 رطل) . ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]} تطلّب رفع مركبة غاليليو ووحدة الدفع الداخلية ثلاثية المراحل استخدام نسخة خاصة خفيفة الوزن من خزان الوقود الخارجي لمكوك الفضاء ، وتجريد مكوك الفضاء المداري من جميع المعدات غير الأساسية، وتشغيل محركات مكوك الفضاء الرئيسية (SSME) بكامل طاقتها - 109% من طاقتها المقدرة. ^{[ 21 ] [ ب ]} تطلّب التشغيل عند هذا المستوى من الطاقة تطوير نظام تبريد أكثر تعقيدًا للمحرك. وقد أُثيرت مخاوف بشأن إمكانية تشغيل المحركات بنسبة 109% بحلول موعد الإطلاق، لذا تم استبدال الرحلة المباشرة بمناورة مساعدة بالجاذبية باستخدام المريخ. ^{[ 29 ]}   

كانت الخطط تقضي بإطلاق مكوك الفضاء كولومبيا لمركبة غاليليو في مهمة STS-23 ، والمقرر مبدئيًا إطلاقها في الفترة ما بين 2 و12 يناير 1982، ^{[ 31 ]} حيث كانت هذه الفترة الزمنية التي تصطف فيها الأرض والمريخ والمشتري للسماح باستخدام المريخ في مناورة المساعدة الجاذبية. ^{[ 28 ]} وبحلول عام 1980، أدت التأخيرات في برنامج مكوك الفضاء إلى تأجيل موعد إطلاق غاليليو إلى عام 1984. ^{[ 32 ]} ورغم أن استخدام مقلاع المريخ كان لا يزال ممكنًا في عام 1984، إلا أنه لم يعد كافيًا. ^{[ 33 ]}

قررت ناسا إطلاق غاليليو في مهمتين منفصلتين، حيث أطلقت المركبة المدارية في فبراير 1984، وتبعتها المركبة الفضائية بعد شهر. كان من المفترض أن تكون المركبة المدارية في مدار حول كوكب المشتري عند وصول المركبة الفضائية، مما يسمح لها بأداء دورها كحلقة وصل. تطلب هذا التكوين مهمة ثانية لمكوك الفضاء، وبناء مركبة فضائية حاملة ثانية لنقل المركبة الفضائية إلى كوكب المشتري، وقُدّرت تكلفته الإضافية بـ 50 مليون دولار (ما يعادل 174 مليون دولار في عام 2024 )، لكن ناسا كانت تأمل في استرداد جزء من هذه التكلفة من خلال مناقصة تنافسية. تكمن المشكلة في أنه بينما كانت المركبة الفضائية المخصصة لدراسة الغلاف الجوي خفيفة بما يكفي للإطلاق باستخدام نظام الإطلاق المتكامل ثنائي المراحل، كانت المركبة المدارية لكوكب المشتري ثقيلة جدًا بحيث لا يمكنها ذلك، حتى مع الاستعانة بجاذبية المريخ، لذا كان لا يزال من الضروري استخدام نظام الإطلاق المتكامل ثلاثي المراحل. ^{[ 34 ] [ 33 ]}

بحلول أواخر عام 1980، ارتفعت تكلفة المرحلة العلوية للصاروخ (IUS) إلى 506 ملايين دولار (ما يعادل 1.759 مليار دولار في عام 2024 ). ^{[ 20 ]} كان بإمكان القوات الجوية الأمريكية استيعاب هذا التجاوز في تكلفة تطوير المرحلة العلوية ثنائية المراحل (بل توقعت بالفعل أن تكلفتها قد تكون أعلى بكثير)، لكن وكالة ناسا واجهت عرضًا بقيمة 179 مليون دولار (ما يعادل 622 مليون دولار في عام 2024 ) لتطوير النسخة ثلاثية المراحل، ^{[ 21 ]} وهو ما يزيد بمقدار 100 مليون دولار (ما يعادل 348 مليون دولار في عام 2024 ) عن الميزانية المخصصة لها. ^{[ 35 ]} في مؤتمر صحفي عُقد في 15 يناير 1981، أعلن روبرت أ. فروتش ، مدير وكالة ناسا ، أن ناسا ستسحب دعمها للمرحلة العلوية ثلاثية المراحل، وستعتمد على المرحلة العلوية سنتور جي برايم لأنه "لا توجد مرحلة علوية بديلة متاحة ضمن جدول زمني معقول أو بتكاليف مماثلة". ^{[ 36 ]}

قدّم صاروخ سنتور العديد من المزايا مقارنةً بصاروخ IUS. كانت أهمها قوته الهائلة. إذ كان بالإمكان إعادة دمج المسبار والمركبة المدارية، وإيصال المسبار مباشرةً إلى كوكب المشتري خلال عامين من الطيران. ^{[ 21 ] [ 22 ]} ثانيًا، على الرغم من ذلك، كان سنتور أكثر لطفًا من IUS، نظرًا لانخفاض قوة دفعه، مما قلل من احتمالية تلف الحمولة. ثالثًا، على عكس الصواريخ التي تعمل بالوقود الصلب والتي تحترق بالكامل بمجرد اشتعالها، كان بالإمكان إيقاف تشغيل سنتور وإعادة تشغيله. منحه هذا مرونةً، مما زاد من فرص نجاح المهمة، وأتاح خيارات مثل التحليق بالقرب من الكويكبات. كان سنتور مُجرّبًا وموثوقًا، بينما لم يكن IUS قد أُطلق بعد. كان الشاغل الوحيد هو السلامة؛ إذ اعتُبرت الصواريخ التي تعمل بالوقود الصلب أكثر أمانًا من تلك التي تعمل بالوقود السائل، وخاصةً تلك التي تحتوي على الهيدروجين السائل . ^{[ 21 ] [ 22 ]} قدّر مهندسو ناسا أن تطوير ميزات أمان إضافية قد يستغرق ما يصل إلى خمس سنوات ويكلف ما يصل إلى 100 مليون دولار (ما يعادل 348 مليون دولار في عام 2024 ). ^{[ 35 ] [ 34 ]}

في فبراير 1981، علم مختبر الدفع النفاث (JPL) أن مكتب الإدارة والميزانية (OMB) كان يخطط لخفض كبير في ميزانية ناسا، وكان يدرس إلغاء مشروع غاليليو . تدخلت القوات الجوية الأمريكية لإنقاذ المشروع من الإلغاء. كان لدى مختبر الدفع النفاث خبرة واسعة في المركبات الفضائية ذاتية التشغيل القادرة على اتخاذ قراراتها الخاصة. ^{[ 37 ]} كان هذا ضروريًا لمسبارات الفضاء السحيق، إذ تستغرق الإشارة من الأرض ما بين 35 و52 دقيقة للوصول إلى كوكب المشتري، اعتمادًا على الموقع النسبي للكواكب في مداراتها. ^{[ 38 ]} كانت القوات الجوية الأمريكية مهتمة بتوفير هذه القدرة لأقمارها الصناعية، حتى تتمكن من تحديد اتجاهها باستخدام أنظمة داخلية بدلًا من الاعتماد على المحطات الأرضية ، التي لم تكن مُحصّنة ضد الأسلحة النووية ، وقادرة على اتخاذ إجراءات مراوغة مستقلة ضد الأسلحة المضادة للأقمار الصناعية . كانت الهيئة مهتمة أيضاً بالطريقة التي صمم بها مختبر الدفع النفاث (JPL) نظام غاليليو لتحمل الإشعاع المكثف للغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري ، إذ يمكن استخدام ذلك لتقوية الأقمار الصناعية ضد النبض الكهرومغناطيسي للانفجارات النووية. في 6 فبراير 1981، كتب ستروم ثورموند ، الرئيس المؤقت لمجلس الشيوخ ، مباشرةً إلى ديفيد ستوكمان ، مدير مكتب الإدارة والميزانية (OMB)، مؤكداً على أهمية غاليليو للدفاع الوطني. ^{[ 39 ] [ 40 ] [ ج ]}

في ديسمبر 1984، اقترح كاساني إضافة تحليق بالقرب من الكويكب 29 أمفيتريت إلى مهمة غاليليو . عند تخطيط مسار الرحلة إلى كوكب المشتري، حرص المهندسون على تجنب الكويكبات. لم تكن المعلومات المتوفرة عنها كثيرة آنذاك، وكان يُشتبه في أنها قد تكون محاطة بجزيئات غبار. كان التحليق عبر سحابة غبارية كفيلاً بإلحاق الضرر ببصريات المركبة الفضائية، وربما بأجزاء أخرى منها. ولضمان السلامة، أراد مختبر الدفع النفاث (JPL) تجنب الكويكبات بمسافة لا تقل عن 10,000 كيلومتر (6,200 ميل) . كانت معظم الكويكبات القريبة من مسار الرحلة، مثل 1219 بريتا و 1972 يي شينغ، لا يتجاوز قطرها بضعة كيلومترات، ولم تكن ذات قيمة علمية تُذكر عند رصدها من مسافة آمنة، إلا أن 29 أمفيتريت كان من أكبرها، وكان التحليق بالقرب منه، حتى على مسافة 10,000 كيلومتر (6,200 ميل) ، ذا قيمة كبيرة. كان من شأن التحليق القريب أن يؤخر وصول المركبة الفضائية إلى مدار المشتري من 29 أغسطس إلى 10 ديسمبر 1988، وأن يقلل استهلاك الوقود عدد دورات المركبة حول المشتري من إحدى عشرة دورة إلى عشر دورات. وكان من المتوقع أن يضيف هذا ما بين 20 و25 مليون دولار (ما يعادل 51 إلى 64 مليون دولار في عام 2024 ) إلى تكلفة مشروع غاليليو . وقد وافق مدير وكالة ناسا، جيمس إم. بيغز، على التحليق القريب من أمفيتريت في 6 ديسمبر 1984. ^{[ 42 ] [ 43 ]}  

أثناء الاختبارات، تم اكتشاف تلوث في نظام حلقات الانزلاق المعدنية والفرش المستخدمة لنقل الإشارات الكهربائية داخل المركبة الفضائية، فأُعيدت لإعادة تصنيعها. وتبين أن المشكلة تعود إلى مادة الكلوروفلوروكربون المستخدمة لتنظيف الأجزاء بعد اللحام. فقد امتصت المركبة هذه المادة، ثم انطلقت في بيئة مفرغة من الهواء. واختلطت هذه المادة بالشوائب الناتجة عن تآكل الفرش، مما تسبب في مشاكل متقطعة في نقل الإشارات الكهربائية. كما رُصدت مشاكل في أداء أجهزة الذاكرة في بيئة إشعاع كهرومغناطيسي. تم استبدال المكونات، ولكن ظهرت بعد ذلك مشكلة تداخل القراءة ، حيث أدت عمليات القراءة من موقع ذاكرة واحد إلى تداخل محتويات المواقع المجاورة. وتبين أن هذا ناتج عن التغييرات التي أُجريت لجعل المكونات أقل حساسية للإشعاع الكهرومغناطيسي. لذا، كان لا بد من إزالة كل مكون وإعادة اختباره واستبداله. خضعت جميع مكونات المركبة الفضائية وقطع الغيار لاختبارات لمدة لا تقل عن 2000 ساعة. وكان من المتوقع أن تدوم المركبة الفضائية لمدة خمس سنوات على الأقل، وهي مدة كافية للوصول إلى كوكب المشتري وإتمام مهمتها. في 19 ديسمبر 1985، انطلقت المركبة الفضائية غاليليو من مختبر الدفع النفاث في باسادينا ، كاليفورنيا ، في المرحلة الأولى من رحلتها، وهي رحلة برية إلى مركز كينيدي للفضاء في فلوريدا . ^{[ 44 ]} وكان من المقرر إطلاق مهمة غاليليو في مهمة STS -61-G في 20 مايو 1986، باستخدام مكوك الفضاء أتلانتس . ^{[ 45 ] [ 46 ]}

قام مختبر الدفع النفاث (JPL) ببناء مركبة غاليليو الفضائية وأدار برنامج غاليليو لصالح وكالة ناسا، بينما قامت شركة ميسرشميت-بولكو-بلوم الألمانية الغربية بتوريد وحدة الدفع، وأدار مركز أميس للمسبار الجوي الذي بنته شركة هيوز للطائرات . عند الإطلاق، بلغ وزن المركبة المدارية والمسبار معًا 2562 كيلوغرامًا (5648 رطلًا) وارتفاعهما 6.15 مترًا (20.2 قدمًا) . أُجريت اثنتا عشرة تجربة على المركبة المدارية وسبع تجارب على المسبار الجوي. زُوِّدت المركبة المدارية بالطاقة بواسطة زوج من مولدات الطاقة الكهروحرارية ذات النظائر المشعة للأغراض العامة (GPHS-RTGs) التي تعمل بوقود البلوتونيوم-238، والتي ولّدت 570 واطًا عند الإطلاق. أما المسبار الجوي فكان مزودًا ببطارية ليثيوم-كبريت سعتها 730 واط-ساعة. ^{[ د ] [ 48 ]}      

تضمنت أجهزة المسبار مجسات لقياس درجة حرارة وضغط الغلاف الجوي. كما احتوت على مطياف كتلة وكاشف وفرة الهيليوم لدراسة تركيب الغلاف الجوي، وكاشف صفير لقياس نشاط البرق وحزام إشعاع كوكب المشتري. وشملت أيضًا مجسات مغناطيسية، وكاشف موجات البلازما، وكاشف جسيمات عالية الطاقة ، وكاشف غبار كوني وغبار المشتري، وعداد أيونات ثقيلة . بالإضافة إلى مطياف رسم خرائط الأشعة تحت الحمراء القريبة للحصول على صور متعددة الأطياف لتحليل التركيب الكيميائي للغلاف الجوي وسطح القمر، ومطياف فوق بنفسجي لدراسة الغازات. ^{[ 48 ]}

في 28 يناير 1986، انطلق مكوك الفضاء تشالنجر في مهمة STS-51-L . أدى عطل في معزز الصاروخ الصلب بعد 73 ثانية من الإطلاق إلى تمزق المركبة الفضائية، مما أسفر عن مقتل جميع أفراد الطاقم السبعة. ^{[ 49 ]} كانت كارثة مكوك الفضاء تشالنجر أسوأ كارثة فضائية أمريكية حتى ذلك الحين. ^{[ 50 ]} تمثل الأثر المباشر على مشروع غاليليو في عدم إمكانية الالتزام بموعد الإطلاق في مايو، نظرًا لتوقف مكوك الفضاء عن العمل أثناء التحقيق في سبب الكارثة. وعندما عاد مكوك الفضاء إلى التحليق، كان عليه التنافس مع عمليات إطلاق ذات أولوية عالية لوزارة الدفاع ، ونظام تتبع الأقمار الصناعية ونقل البيانات ، وتلسكوب هابل الفضائي. وبحلول أبريل 1986، كان من المتوقع ألا يعود مكوك الفضاء إلى التحليق قبل يوليو 1987 على أقرب تقدير، وأن غاليليو لن يُطلق قبل ديسمبر 1987. ^{[ 51 ]}

أصدرت لجنة روجرز للتحقيق في كارثة تشالنجر تقريرها في 6 يونيو 1986. ^{[ 51 ]} وانتقدت اللجنة بروتوكولات السلامة وإدارة المخاطر في وكالة ناسا. ^{[ 52 ]} وأشارت تحديدًا إلى مخاطر مرحلة سنتور-جي. ^{[ 53 ]} وفي 19 يونيو 1986، ألغى مدير وكالة ناسا، جيمس سي. فليتشر، مشروع مكوك الفضاء سنتور. ^{[ 54 ]} ولم يكن هذا الإلغاء ناتجًا فقط عن ازدياد نفور إدارة ناسا من المخاطر في أعقاب كارثة تشالنجر ؛ بل إن إدارة ناسا أخذت في الاعتبار أيضًا الموارد المالية والبشرية اللازمة لإعادة تشغيل مكوك الفضاء، وقررت عدم كفاية الموارد لحل المشكلات العالقة في مشروع مكوك الفضاء سنتور. ^{[ 55 ]} تبين أن التغييرات التي طرأت على مكوك الفضاء كانت أوسع نطاقًا مما كان متوقعًا، وفي أبريل 1987، أُبلغ مختبر الدفع النفاث (JPL) بأنه لا يمكن إطلاق مركبة غاليليو الفضائية قبل أكتوبر 1989. ^{[ 56 ]} أُعيدت مركبة غاليليو الفضائية إلى مختبر الدفع النفاث (JPL ) . ^{[ 57 ]}

بدون مركبة سنتور، بدا وكأنه لا سبيل لإيصال مركبة غاليليو إلى كوكب المشتري. لفترة من الزمن، لاحظت أوشا لي مكفارلينغ ، مراسلة الشؤون العلمية في صحيفة لوس أنجلوس تايمز ، أن "رحلة غاليليو الوحيدة ستكون إلى مؤسسة سميثسونيان ". ^{[ 58 ]} قُدّرت تكلفة تجهيزها للإطلاق في الفضاء بما يتراوح بين 40 و50 مليون دولار سنويًا (ما يعادل 97 إلى 121 مليون دولار في عام 2024 )، وارتفعت التكلفة التقديرية للمشروع بأكمله إلى 1.4 مليار دولار (ما يعادل 3 مليارات دولار في عام 2024 ). ^{[ 59 ]}

في مختبر الدفع النفاث (JPL)، شكّل روبرت ميتشل، مدير تصميم مهمة غاليليو ورئيس فريق الملاحة، فريقًا ضمّ دينيس بيرنز ولويس داماريو وروجر ديل، بالإضافة إليه، لدراسة إمكانية إيجاد مسار يُوصل غاليليو إلى كوكب المشتري باستخدام وحدة إطلاق داخلية ثنائية المراحل فقط. اقترح روجر ديل فكرة استخدام سلسلة من المناورات الجاذبية لتوفير السرعة الإضافية اللازمة للوصول إلى المشتري. يتطلب هذا من غاليليو التحليق بالقرب من كوكب الزهرة، ثم بالقرب من الأرض مرتين. وقد عُرف هذا المسار باسم مسار فينوس-الأرض-الأرض بمساعدة الجاذبية (VEEGA). ^{[ 60 ]}

السبب وراء عدم دراسة مسار فيغا سابقًا هو أن الاقتراب الثاني من الأرض لن يمنح المركبة الفضائية أي طاقة إضافية. أدرك ديل أن هذا غير ضروري؛ فالاقتراب الثاني سيغير اتجاهها ببساطة ليضعها على مسار نحو كوكب المشتري. ^{[ 60 ]} بالإضافة إلى زيادة مدة الرحلة، كان لمسار فيغا عيب آخر من وجهة نظر شبكة ناسا للفضاء السحيق (DSN): سيصل غاليليو إلى المشتري عندما يكون في أقصى مدى له من الأرض، وأقصى مدى يعني أدنى قوة إشارة. سيكون له ميل 23 درجة جنوبًا بدلًا من 18 درجة شمالًا، لذا ستكون محطة التتبع هي مجمع كانبرا للاتصالات الفضائية العميقة في أستراليا، بهوائييه البالغ طولهما 34 مترًا وهوائي واحد بطول 70 مترًا. كان من الممكن دعم الميل الشمالي بموقعين، في غولدستون ومدريد . تم دعم هوائيات كانبرا بهوائي بطول 64 مترًا في مرصد باركس . ^{[ 61 ] [ 62 ]}

في البداية، كان يُعتقد أن مسار مركبة فيغا يتطلب إطلاقًا في نوفمبر، لكن داماريو وبيرنز حسبا أن تصحيح المسار في منتصف الطريق بين الزهرة والأرض سيسمح بالإطلاق في أكتوبر أيضًا. ^{[ 63 ]} إن اتباع هذا المسار الملتوي يعني أن غاليليو سيحتاج إلى ستين شهرًا للوصول إلى المشتري بدلًا من ثلاثين شهرًا فقط، ولكنه سيصل في النهاية. ^{[ 58 ]} تم النظر في استخدام نظام إطلاق تيتان 4 التابع للقوات الجوية الأمريكية مع مرحلته العليا سنتور جي برايم. ^{[ 64 ]} تم الاحتفاظ بهذا النظام كخيار احتياطي لفترة من الوقت، ولكن في نوفمبر 1988، أبلغت القوات الجوية الأمريكية وكالة ناسا أنها لا تستطيع توفير تيتان 4 في الوقت المناسب لفرصة الإطلاق في مايو 1991، نظرًا لتراكم مهام وزارة الدفاع ذات الأولوية العالية. ^{[ 65 ]} ومع ذلك، زودت القوات الجوية الأمريكية مركبة IUS-19، التي كانت مخصصة في الأصل لمهمة تابعة لوزارة الدفاع، لاستخدامها في مهمة غاليليو . ^{[ 66 ]}

مع اقتراب موعد إطلاق غاليليو ، سعت جماعات مناهضة للأسلحة النووية ، قلقةً مما اعتبرته خطرًا غير مقبول على سلامة العامة من البلوتونيوم الموجود في وحدات GPHS-RTG الخاصة بغاليليو ، إلى استصدار أمر قضائي يمنع إطلاقه . ^{[ 67 ]} كانت مولدات الطاقة الحرارية النظائرية ( RTGs ) ضرورية لمسبارات الفضاء السحيق لأنها كانت تقطع مسافات بعيدة عن الشمس تجعل استخدام الطاقة الشمسية غير عملي. ^{[ 68 ]} وقد استُخدمت هذه المولدات لسنوات في استكشاف الكواكب دون أي حوادث: فقد حملت الأقمار الصناعية التجريبية لينكولن 8/9 التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية 7% من البلوتونيوم أكثر من غاليليو ، وحملت كل من مركبتي فوياجر 80% من حمولة غاليليو من البلوتونيوم . ^{[ 69 ]} وبحلول عام 1989، استُخدم البلوتونيوم في 22 مركبة فضائية. ^{[ 70 ]}

استذكر النشطاء تحطم القمر الصناعي السوفيتي " كوزموس 954" الذي يعمل بالطاقة النووية في كندا عام 1978، وكارثة تشالنجر ، رغم أنها لم تتضمن وقودًا نوويًا، إلا أنها رفعت الوعي العام بشأن أعطال المركبات الفضائية. لم يسبق لأي مولدات الطاقة الحرارية النظائرية (RTGs) أن قامت بدوران غير مداري بالقرب من الأرض وبسرعة عالية، كما كان يتطلب مسار "فيغا" الخاص بمهمة غاليليو. وقد خلق هذا احتمال فشل المهمة، حيث كان من الممكن أن يصطدم غاليليو بالغلاف الجوي للأرض وينشر البلوتونيوم. كتب عالم الكواكب كارل ساغان ، وهو من أشد المؤيدين لمهمة غاليليو ، أنه "لا يوجد شيء سخيف في أي من جانبي هذا النقاش". ^{[ 68 ]}

قبل كارثة تشالنجر ، أجرى مختبر الدفع النفاث (JPL) اختبارات صدمات على مولدات الطاقة الحرارية النووية (RTGs) أشارت إلى قدرتها على تحمل ضغط يصل إلى 14000 كيلوباسكال (2000 رطل لكل بوصة مربعة) دون أي عطل، وهو ما كان كافيًا لتحمل انفجار على منصة الإطلاق. تمت دراسة إمكانية إضافة دروع واقية إضافية، ولكن تم رفضها، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنها ستضيف وزنًا زائدًا غير مقبول. ^{[ 71 ]} بعد كارثة تشالنجر ، كلفت وكالة ناسا بإجراء دراسة حول الآثار المحتملة في حال وقوع مثل هذا الحادث مع وجود مكوك الفضاء جاليليو على متنه. خلص أنجوس ماكرونالد، مهندس في مختبر الدفع النفاث، إلى أن ما سيحدث سيعتمد على الارتفاع الذي سيتفكك عنده مكوك الفضاء. إذا انفصلت مركبة جاليليو /وحدة IUS عن المركبة المدارية على ارتفاع 27000 متر (90000 قدم) ، فإن مولدات الطاقة الحرارية النووية ستسقط على الأرض دون أن تنصهر، وستسقط في المحيط الأطلسي على بعد حوالي 240 كيلومترًا (150 ميلًا) من ساحل فلوريدا. من جهة أخرى، إذا تفكك المسبار على ارتفاع 98,700 متر (323,800 قدم) ، فسيكون متحركًا بسرعة 2,425 مترًا في الثانية (7,957 قدمًا/ثانية) ، وستنصهر أغلفة مولدات الطاقة الحرارية النووية ووحدات نظام الطاقة الحرارية الأرضية قبل سقوطها في المحيط الأطلسي على بعد 640 كيلومترًا (400 ميل) من ساحل فلوريدا. ^{[ 72 ] [ 73 ]}      

خلصت وكالة ناسا إلى أن احتمال وقوع كارثة هو 1 من 2500، على الرغم من أن الجماعات المناهضة للطاقة النووية اعتقدت أنه قد يصل إلى 1 من 430. ^{[ 67 ] [ 74 ]} وقدّرت ناسا الخطر على الفرد بـ 1 من 100 مليون، أي أقل بنحو مئتي ضعف من خطر الموت بصاعقة. ^{[ 75 ]} وقُدّر احتمال دخول المفاعل النووي الغلاف الجوي عن طريق الخطأ أثناء مناورات فيغا بأقل من 1 من 2 مليون، ^{[ 69 ]} ولكن قد يؤدي وقوع حادث إلى إطلاق ما يصل إلى 11568 كوري (428000 جيجابيكريل ) . وهذا قد ينتج عنه ما يصل إلى 9 وفيات بسبب السرطان لكل 10 ملايين شخص مُعرّض. ^{[ 76 ]} 

أجرى غاليليو تعديلين على مساره في الفترة من 9 إلى 12 أبريل ومن 11 إلى 12 مايو 1990، لتغيير سرعته بمقدار 35 مترًا في الثانية (110 قدم/ثانية) . ^{[ 63 ]} حلّقت المركبة الفضائية بالقرب من الأرض مرتين؛ الأولى على مسافة 960 كيلومترًا (600 ميل) في تمام الساعة 20:34:34 بالتوقيت العالمي المنسق في 8 ديسمبر 1990. ^{[ 83 ]} كان هذا الارتفاع أعلى بمقدار 8 كيلومترات (5 أميال) من المتوقع، وكان وقت أقرب اقتراب في حدود ثانية واحدة من التوقع. وكانت هذه هي المرة الأولى التي تعود فيها مركبة فضائية من الفضاء السحيق إلى الأرض من الفضاء بين الكواكب. ^{[ 63 ]} أما التحليق الثاني بالقرب من الأرض فكان على مسافة 304 كيلومترات (189 ميلًا) في تمام الساعة 15:09:25 بالتوقيت العالمي المنسق في 8 ديسمبر 1992. ^{[ 83 ]} هذه المرة، مرّت المركبة الفضائية على بُعد كيلومتر واحد من نقطة هدفها فوق جنوب المحيط الأطلسي. كان هذا دقيقًا للغاية لدرجة أنه تم إلغاء تصحيح المسار المقرر، مما وفر 5 كيلوغرامات (11 رطلاً) من الوقود الدافع. ^{[ 94 ]}          

أتاحت عمليات الاقتراب من الأرض فرصةً لإجراء سلسلة من التجارب. أُجريت دراسة لموجة الصدمة الأمامية للأرض أثناء مرور مركبة غاليليو بجانبها المواجه للشمس. تنتقل الرياح الشمسية بسرعة تتراوح بين 200 و800 كيلومتر في الثانية (120 إلى 500 ميل/ثانية) وتنحرف بفعل المجال المغناطيسي للأرض ، مُشكّلةً ذيلًا مغناطيسيًا على جانبها المظلم يزيد طوله عن ألف ضعف نصف قطر الكوكب. سجّلت غاليليو ملاحظاتها أثناء مرورها عبر الذيل المغناطيسي على جانب الأرض المظلم على بُعد 56,000 كيلومتر (35,000 ميل) من الكوكب. كان الغلاف المغناطيسي نشطًا للغاية في ذلك الوقت، ورصدت غاليليو عواصف مغناطيسية وصفارات ناتجة عن ضربات البرق. ^{[ 95 ] [ 96 ]}  

استُخدم نظام NIMS للبحث عن السحب الميزوسفيرية ، التي يُعتقد أنها ناتجة عن غاز الميثان المنبعث من العمليات الصناعية. يُؤدي بخار الماء الموجود في هذه السحب إلى تآكل طبقة الأوزون في الغلاف الجوي العلوي. عادةً ما تُرى هذه السحب في شهري سبتمبر أو أكتوبر فقط، لكن غاليليو تمكن من رصدها في ديسمبر، مما يُشير إلى احتمال تضرر طبقة الأوزون في الأرض . ^{[ 96 ]}

في أواخر ثمانينيات القرن الماضي ، وبينما كان كارل ساغان يتأمل في إمكانية رصد الحياة على الأرض بسهولة من الفضاء ، صمم سلسلة من التجارب باستخدام أجهزة الاستشعار عن بُعد الخاصة بمسبار غاليليو خلال أول تحليق له بالقرب من الأرض في ديسمبر 1990. وبعد جمع البيانات ومعالجتها، نشر ساغان بحثًا في مجلة نيتشر عام 1993 يشرح فيه نتائج التجربة. وقد اكتشف غاليليو بالفعل ما يُعرف الآن باسم "معايير ساغان للحياة". وشملت هذه المعايير امتصاصًا قويًا للضوء في الطرف الأحمر من الطيف المرئي (خاصة فوق القارات ) بواسطة الكلوروفيل في النباتات التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي؛ وحزم امتصاص الأكسجين الجزيئي نتيجة لنشاط النبات؛ وحزم الأشعة تحت الحمراء الناتجة عن وجود ما يقارب 1 ميكرومول لكل مول من غاز الميثان (وهو غاز يجب تجديده عن طريق النشاط البركاني أو البيولوجي) في الغلاف الجوي؛ وانتقال موجات راديوية ضيقة النطاق معدلة لا تُميز أي مصدر طبيعي معروف. وهكذا كانت تجارب غاليليو بمثابة الضوابط العلمية الأولى في علم الاستشعار عن بعد البيولوجي الفلكي الناشئ . ^{[ 97 ]}

• 
  ماري أورينتال على القمر
• 
  صورة التقطها غاليليو للقطب الشمالي للقمر
• 
  فسيفساء ملونة زائفة من تصميم غاليليو تُظهر التباينات التركيبية لسطح القمر

في طريقها إلى التحليق الثاني لمركبة غاليليو الفضائية بالقرب من الأرض باستخدام الجاذبية، حلّقت المركبة فوق القطب الشمالي للقمر في 8 ديسمبر 1992، على ارتفاع 110,000 كيلومتر (68,000 ميل) . سبق أن صُوّر القطب الشمالي بواسطة مارينر 10 عام 1973، لكن كاميرات غاليليو ، بدقة صورها التي تبلغ 1.1 كيلومتر (0.68 ميل) لكل بكسل ، قدّمت معلومات جديدة عن منطقة لا تزال تكتنفها بعض الألغاز العلمية. مسح مطياف الأشعة تحت الحمراء المعادن السطحية، وكشف أن المنطقة أكثر تنوعًا من الناحية المعدنية مما كان متوقعًا. وظهرت أدلة على أن القمر كان نشطًا بركانيًا في وقت أبكر مما كان يُعتقد، وميّز المطياف بوضوح تدفقات الحمم البركانية المختلفة على بحر الصفاء . كما ظهرت بوضوح المناطق التي انفجرت فيها مواد غنية بالتيتانيوم من الفوهات البركانية، مثل تلك التي أخذت أبولو 17 عينة منها. ^{[ 98 ]}  

خلال التحليق الثاني بالقرب من الأرض، أُجريت تجربة أخرى. جرى تقييم الاتصالات البصرية في الفضاء من خلال رصد نبضات ضوئية من ليزرات قوية باستخدام كاميرا CCD الخاصة بمركبة غاليليو الفضائية . استخدمت التجربة، التي أُطلق عليها اسم تجربة غاليليو البصرية (GOPEX) ^{[ 99 ]،} موقعين منفصلين لتوجيه نبضات الليزر إلى المركبة الفضائية، أحدهما في مرصد تيبل ماونتن في كاليفورنيا والآخر في نطاق ستارفاير البصري في نيو مكسيكو . استخدم موقع تيبل ماونتن ليزر Nd:YAG يعمل بتردد مضاعف يبلغ طول موجته 532 نانومتر، بمعدل تكرار يتراوح بين 15 و30 هرتز، وعرض نبضة كامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) في حدود عشرات الميغاواط، والذي تم ربطه بتلسكوب عاكس من نوع كاسغرين قطره 0.6 متر (2.0 قدم) للإرسال إلى غاليليو . استخدم موقع نطاق ستارفاير إعدادًا مشابهًا مع تلسكوب إرسال أكبر قطره 1.5 متر (4.9 قدم) . أنتجت الصور ذات التعريض الطويل (من 0.1 إلى 0.8 ثانية تقريبًا ) باستخدام مرشح جاليليو الأخضر المركزي عند 560 نانومتر صورًا للأرض تُظهر بوضوح نبضات الليزر حتى على مسافات تصل إلى 6 ملايين كيلومتر (3.7 مليون ميل) . ^{[ 99 ]}            

ساهمت الظروف الجوية السيئة، والقيود التي فرضها مركز عمليات الدفاع الفضائي الأمريكي ( SPADOC ) على عمليات إرسال الليزر، وخطأ في التوجيه ناتج عن عدم قدرة منصة المسح الضوئي على المركبة الفضائية على تغيير الاتجاه والسرعة بالسرعة المتوقعة (مما حال دون رصد الليزر في جميع الإطارات ذات  أوقات التعريض الأقل من 400 مللي ثانية)، في انخفاض عدد عمليات رصد إرسال الليزر الناجحة إلى 48 إطارًا من إجمالي 159 إطارًا تم التقاطها. ^{[ 99 ]} ومع ذلك، اعتُبرت التجربة ناجحة للغاية، واستُخدمت البيانات المُجمعة لتصميم وصلات ليزرية هابطة لإرسال كميات كبيرة من البيانات بسرعة فائقة من المركبة الفضائية إلى الأرض. دُرست هذه الآلية في عام 2004 لإنشاء وصلة بيانات مع مركبة فضائية مستقبلية تدور حول المريخ. ^{[ 100 ]} في 5 ديسمبر 2023، استخدمت تجربة الاتصالات البصرية في الفضاء السحيق التابعة لناسا على متن المركبة الفضائية "سايكي" أشعة الليزر تحت الحمراء للاتصال ثنائي الاتجاه بين الأرض والمركبة الفضائية. ^{[ 101 ] [ 102 ]}

بعد شهرين من دخول حزام الكويكبات ، نفّذت مركبة غاليليو أول عملية اقتراب من كويكب. ^{[ 121 ]} مرّت غاليليو فوق الكويكب 951 غاسبرا ، وهو كويكب من النوع S ، على مسافة 1604 كيلومترات (997 ميلًا) في تمام الساعة 22:37 بالتوقيت العالمي المنسق في 29 أكتوبر 1991، بسرعة نسبية تبلغ حوالي 8 كيلومترات في الثانية (5.0 ميل/ثانية) . ^{[ 83 ]} التُقطت 57 صورة لغاسبرا باستخدام جهاز SSI، غطّت حوالي 80% من الكويكب. ^{[ 122 ]} بدون مضخم الإشارة عالي الدقة (HGA)، كان معدل نقل البيانات حوالي 40 بت/ثانية فقط، لذا استغرقت الصورة الواحدة ما يصل إلى 60 ساعة لإرسالها إلى الأرض. تمكن مشروع غاليليو من تأمين 80 ساعة من وقت طبق كانبرا البالغ قطره 70 مترًا بين 7 و 14 نوفمبر 1991، [ 123 ^{] ولكن معظم} الصور الملتقطة، بما في ذلك الصور منخفضة الدقة لجزء أكبر من السطح، لم يتم إرسالها إلى الأرض حتى نوفمبر 1992. ^{[ 121 ]}    

كشفت الصور عن جسمٍ غير منتظم ذي فوهات، يبلغ قياسه حوالي 19 × 12 × 11 كيلومترًا (11.8 × 7.5 × 6.8 ميل) . ^{[ 122 ]} لم يكن شكله مميزًا بالنسبة لكويكبٍ بهذا الحجم. ^{[ 124 ]} أُجريت قياسات باستخدام جهاز NIMS لتحديد تركيب الكويكب وخصائصه الفيزيائية. ^{[ 125 ]} على الرغم من احتواء غاسبرا على العديد من الفوهات الصغيرة - أكثر من 600 فوهة يتراوح حجمها بين 100 و500 متر (330 إلى 1640 قدمًا) - إلا أنه يفتقر إلى الفوهات الكبيرة، مما يشير إلى أصلٍ حديث نسبيًا، ^{[ 121 ]} مع أنه من المحتمل أن تكون بعض المنخفضات فوهاتٍ متآكلة. عُثر على العديد من المناطق المستوية نسبيًا، مما يوحي بأن غاسبرا قد تشكل من جسمٍ آخر نتيجة اصطدام. ^{[ 124 ]} أظهرت قياسات الرياح الشمسية في محيط الكويكب أنها تغير اتجاهها على بعد بضع مئات من الكيلومترات من غاسبرا، مما يشير إلى أن غاسبرا قد يكون له مجال مغناطيسي، لكن هذا لم يكن مؤكدًا. ^{[ 121 ]}  

بعد الاقتراب الثاني من الأرض، أجرى غاليليو رصدًا دقيقًا لكويكب آخر، هو 243 إيدا . أُجري تعديل طفيف على مساره في 26 أغسطس 1993 لتمكين ذلك. قبل أربع ساعات من الاقتراب من إيدا، تخلى غاليليو تلقائيًا عن وضعية الرصد وعاد إلى وضعية التحليق. تمكن المهندسون من تصحيح المشكلة وتجهيز الأجهزة بحلول الساعة 16:52:04  بالتوقيت العالمي المنسق في 28 أغسطس 1993، عندما حلق غاليليو بالقرب من إيدا على مسافة 2410 كيلومترات (1500 ميل) . التُقطت صور عالية الدقة لإنشاء فسيفساء ملونة لأحد جوانب الكويكب، وكانت أعلى دقة صورة مُلتقطة على مسافة 16900 كيلومتر (10500 ميل) . ^{[ 126 ]} أُجريت القياسات باستخدام جهازي SSI وNIMS. ^{[ 127 ] [ 128 ]}    

كان معدل نقل البيانات لا يزال محدودًا بمعدل 40 بت/ثانية المتاح خلال تحليق غاسبرا. وبهذا المعدل، استغرق إرسال كل إطار من الإطارات الخمسة ثلاثين ساعة. في سبتمبر، كان خط الرؤية بين غاليليو والأرض قريبًا من الشمس، لذا لم يكن هناك متسع من الوقت لإرسال سوى صورة فسيفسائية واحدة قبل أن تحجبها الشمس في 29 سبتمبر 1993؛ أما بقية الصور الفسيفسائية فقد أُرسلت في فبراير ومارس، بعد أن دارت الأرض حول الشمس. استُخدم مسجل غاليليو لتخزين الصور، ولكن مساحة الشريط كانت مطلوبة أيضًا لمهمة المشتري الأساسية. طُوّرت تقنية يتم بموجبها إرسال أجزاء من الصور، تتكون من سطرين أو ثلاثة أسطر فقط من كل 330 سطرًا، في البداية. ومن ثمّ يُمكن تحديد ما إذا كانت الصورة تمثل 243 إيدا أم فضاءً فارغًا. في النهاية، لم يُرسل إلى الأرض سوى حوالي 16% من بيانات SSI المسجلة. ^{[ 126 ] [ 129 ]}

عندما فحصت عالمة الفلك آن هارش الصور في 17 فبراير 1994، وجدت أن إيدا يمتلك قمرًا صغيرًا يبلغ قطره حوالي 1.6 كيلومتر ( ميل واحد) ، وقد ظهر في 47 صورة. ^{[ 126 ]} أُجريت مسابقة بين أعضاء مشروع غاليليو لاختيار اسم للقمر، والذي أُطلق عليه في النهاية اسم داكتيل ، نسبةً إلى مخلوقات داكتيل الأسطورية ، وهي كائنات أسطورية عاشت على جبل إيدا ، وهو المعلم الجغرافي في جزيرة كريت الذي سُمي الكويكب تيمنًا به. سُميت الفوهات على داكتيل بأسماء أفراد داكتيل. سُميت المناطق على الكويكب 243 إيدا بأسماء المدن التي أجرى فيها يوهان باليسا ، مكتشف الكويكب 243 إيدا، ملاحظاته، بينما سُميت التلال على الكويكب 243 إيدا تكريمًا لأعضاء فريق غاليليو الراحلين . ^{[ 130 ] [ 131 ]} 

كان داكتيل أول قمر كويكبي يُكتشف. كان يُعتقد أن أقمار الكويكبات نادرة، لكن اكتشاف داكتيل أشار إلى أنها قد تكون شائعة جدًا في الواقع. من خلال التحليل اللاحق لهذه البيانات، تبين أن داكتيل كويكب من النوع S ، ويختلف طيفه عن 243 إيدا، على الرغم من أن إيدا أيضًا كويكب من النوع S. وقد افترض الباحثون أن كليهما ربما يكون قد نتج عن تفكك جسم كوروني أصلي. ^{[ 127 ] [ 128 ]}

كانت المهمة الأساسية لمسبار غاليليو دراسة نظام المشتري لمدة عامين، ولكن في 26 مارس 1993، وأثناء رحلته، اكتشف علماء الفلك كارولين إس. شومايكر ، ويوجين إم. شومايكر ، وديفيد إتش. ليفي شظايا مذنب يدور حول المشتري، وهي بقايا مذنب مرّ ضمن حدود روش للمشتري ومزقته قوى المد والجزر . سُمّي المذنب شومايكر-ليفي 9. أشارت الحسابات إلى أنه سيصطدم بالكوكب في وقت ما بين 16 و24 يوليو 1994. على الرغم من أن غاليليو كان لا يزال على بُعد 238 مليون كيلومتر (148 مليون ميل) ، إلا أن المشتري كان بعرض 66 بكسل في كاميرته، وكان في وضع مثالي لرصد هذا الحدث. اضطرت التلسكوبات الأرضية إلى الانتظار لرؤية مواقع الاصطدام أثناء دورانها في مجال الرؤية لأنها ستحدث على الجانب المظلم من المشتري. ^{[ 132 ] [ 133 ]}  

بدلاً من أن تحترق شظايا المذنب الأولى من بين 21 شظية في غلاف المشتري الجوي كما كان متوقعاً، اصطدمت بالكوكب بسرعة تقارب 320,000 كيلومتر في الساعة (200,000 ميل في الساعة) ، وانفجرت بكرة نارية بلغ ارتفاعها 3,000 كيلومتر (1,900 ميل) ، يمكن رصدها بسهولة بواسطة التلسكوبات الأرضية على الرغم من أنها كانت على الجانب المظلم من الكوكب. خلّف الاصطدام سلسلة من الندوب الداكنة على سطح الكوكب، بعضها أكبر من الأرض بمرتين أو ثلاث مرات، واستمرت لأسابيع. عندما رصد غاليليو الاصطدام بالأشعة فوق البنفسجية، استمرت الكرات النارية لحوالي عشر ثوانٍ، بينما استمرت في الأشعة تحت الحمراء لمدة 90 ثانية أو أكثر. عند اصطدام شظية بالكوكب، زاد سطوع المشتري الإجمالي بنحو 20%. رصدت NIMS شظية واحدة تُشكّل كرة نارية قطرها 7 كيلومترات (4.3 ميل) احترقت بدرجة حرارة 8000 كلفن (7700 درجة مئوية؛ 14000 درجة فهرنهايت) ، وهي درجة حرارة أعلى من سطح الشمس. ^{[ 134 ] [ 135 ]}      

انفصل مسبار غاليليو عن المركبة المدارية في تمام الساعة 03:07  بالتوقيت العالمي المنسق في 13 يوليو 1995، ^{[ 2 ]} أي قبل خمسة أشهر من موعد التقائه بكوكب المشتري في 7 ديسمبر. ^{[ 136 ]} في ذلك الوقت، كانت المركبة الفضائية على بُعد 83 مليون كيلومتر (52 مليون ميل) من كوكب المشتري، و 664 مليون كيلومتر (413 × 10 ^ ⁶ ميل) من الأرض، واستغرقت بيانات القياس عن بُعد من المركبة الفضائية، المرسلة بسرعة الضوء ، 37 دقيقة للوصول إلى مختبر الدفع النفاث (JPL). وأشار تغير طفيف في تردد الإشارة اللاسلكية إلى إتمام عملية الانفصال. ومع ذلك، كانت المركبة المدارية غاليليو لا تزال على مسار تصادمي مع كوكب المشتري. في السابق، كانت تُجرى تصحيحات المسار باستخدام اثني عشر محركًا دافعًا بقوة 10 نيوتن (2.2 رطل قوة _دفع ) ، ولكن مع انطلاق المسبار، أصبح بإمكان مركبة غاليليو المدارية تشغيل محركها الرئيسي من طراز مسرشميت-بولكو-بلوم بقوة 400 نيوتن (90 رطل _{قوة دفع} )، والذي كان المسبار يغطيه حتى ذلك الحين. في تمام الساعة 07:38 بالتوقيت العالمي المنسق في 27 يوليو، تم تشغيله لأول مرة لوضع مركبة غاليليو المدارية على مسار الدخول في مدار حول كوكب المشتري، حيث ستعمل كمحطة ترحيل اتصالات لمسبار غاليليو . كانت مارسي سميث، مديرة مشروع مسبار غاليليو في مركز أبحاث أميس ، واثقة من إمكانية استخدام محركات الدفع ذات القدرة المنخفضة (LGAs) كمحطات ترحيل. استمر الاحتراق لمدة خمس دقائق وثماني ثوانٍ، وغير سرعة مركبة غاليليو المدارية بمقدار 61.9 مترًا في الثانية (203 قدم/ثانية) . ^{[ 137 ] [ 138 ]}       

في أغسطس/آب 1995، واجه المسبار غاليليو عاصفة غبارية شديدة على بُعد 63 مليون كيلومتر (39 × 10 ^ ⁶ ميل) من كوكب المشتري، واستغرقت عدة أشهر لعبورها. في العادة، كان كاشف الغبار في المركبة الفضائية يرصد جسيم غبار كل ثلاثة أيام؛ أما الآن فقد رصد ما يصل إلى 20,000 جسيم يوميًا. سبق أن واجه مسبار يوليسيس عواصف غبارية بين الكواكب ، عندما مرّ بالقرب من كوكب المشتري قبل ثلاث سنوات في مهمته لدراسة المناطق القطبية للشمس، لكن تلك التي واجهها غاليليو كانت أشدّ كثافة. تراوحت أحجام جسيمات الغبار بين 5 و10 نانومتر، أي ما يُقارب حجم جسيمات دخان السجائر، وتراوحت سرعاتها بين 140,000 و720,000 كيلومتر في الساعة (90,000 إلى 450,000 ميل في الساعة) تبعًا لحجمها. شكّل وجود هذه العواصف الغبارية مفاجأة تامة للعلماء عندما واجهها يوليسيس . بينما أشارت البيانات المستقاة من كل من مركبتي يوليسيس وغاليليو إلى أن أصلهما كان في مكان ما ضمن نظام كوكب المشتري، إلا أن كيفية نشأتهما وكيفية هروبهما من مجالات الجاذبية والكهرومغناطيسية القوية لكوكب المشتري ظلت لغزاً . ^{[ 139 ] [ 140 ] [ 141 ]}    

كان تعطل هوائي غاليليو عالي الكسب سببًا في ضرورة تخزين البيانات على مسجل الشريط لضغطها وتشغيلها لاحقًا، وذلك للحصول على أي معلومات جوهرية من تحليق المركبة بالقرب من كوكب المشتري وأقماره. صُنع مسجل الشريط الرقمي رباعي المسارات بسعة 114 ميغابايت من قِبل شركة أوديتكس . ^{[ 142 ]} في 11 أكتوبر، علق المسجل في وضع إعادة اللف لمدة 15 ساعة قبل أن يكتشف المهندسون سبب العطل ويتمكنوا من إرسال أوامر لإيقافه. على الرغم من أن المسجل نفسه كان لا يزال يعمل، إلا أن العطل ربما يكون قد ألحق الضرر بجزء من الشريط في نهاية البكرة. أُعلن أن هذا الجزء من الشريط "محظور" على أي تسجيل بيانات مستقبلي، وغُطي بـ 25 لفة إضافية من الشريط لتثبيته وتقليل أي ضغوط إضافية قد تؤدي إلى تمزقه. ونظرًا لحدوث ذلك قبل أسابيع فقط من دخول مركبة غاليليو مدارها حول كوكب المشتري، فقد دفع هذا الخلل المهندسين إلى التضحية بجمع البيانات لجميع عمليات الرصد تقريبًا لقمري آيو ويوروبا خلال مرحلة دخول المدار ، وذلك للتركيز على تسجيل البيانات المرسلة من المسبار الجوي أثناء هبوطه. ^{[ 143 ]}

أفادت أجهزة قياس المغناطيسية في مركبة غاليليو المدارية بأن المركبة الفضائية قد واجهت موجة الصدمة الأمامية للغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري في 16 نوفمبر 1995، عندما كانت على بُعد 15 مليون كيلومتر (9.3 مليون ميل) من كوكب المشتري. وقد تحركت موجة الصدمة الأمامية ذهابًا وإيابًا استجابةً لهبات الرياح الشمسية، ولذلك تم عبورها عدة مرات بين 16 و26 نوفمبر، وبحلول ذلك الوقت كانت غاليليو على بُعد 9 ملايين كيلومتر (5.6 مليون ميل) من كوكب المشتري. ^{[ 144 ]}    

في 7 ديسمبر 1995، وصل المسبار إلى نظام المشتري. في ذلك اليوم، حلّق بالقرب من أوروبا على مسافة 32,500 كيلومتر (20,200 ميل) في تمام الساعة 11:09 بالتوقيت العالمي المنسق، ثم حلّق بالقرب من آيو على مسافة 890 كيلومترًا (550 ميلًا) في تمام الساعة 15:46 بالتوقيت العالمي المنسق، مستفيدًا من جاذبية آيو لتقليل سرعته، وبالتالي توفير الوقود لاستخدامه لاحقًا في المهمة. في تمام الساعة 19:54، وصل إلى أقرب نقطة له من المشتري. كانت إلكترونيات المسبار محمية بشكل كبير ضد الإشعاع، لكن الإشعاع تجاوز التوقعات، وكاد يتجاوز حدود تصميم المركبة الفضائية. تعطل أحد أنظمة الملاحة، لكن النظام الاحتياطي تولى المهمة. تستجيب معظم المركبات الفضائية الآلية للأعطال بالدخول في وضع الأمان وانتظار المزيد من التعليمات من الأرض، لكن هذا لم يكن ممكنًا بالنسبة لمسبار غاليليو أثناء عملية الوصول نظرًا للمسافة الشاسعة وما يترتب عليها من وقت انتظار طويل. ^{[ 144 ]}  

استيقظ مسبار الهبوط استجابةً لإنذارٍ في تمام الساعة 16:00 بالتوقيت العالمي المنسق، وبدأ بتشغيل أجهزته. مرّ المسبار عبر حلقات كوكب المشتري ، وواجه حزامًا إشعاعيًا لم يُكتشف من قبل، أقوى بعشر مرات من حزام فان ألين الإشعاعي للأرض، على ارتفاع 50,000 كيلومتر (31,000 ميل) فوق قمم سحب المشتري. ^{[ 145 ] [ 146 ]} كان من المتوقع أن يمر المسبار عبر ثلاث طبقات من السحب؛ طبقة علوية تتكون من جزيئات جليد الأمونيا بضغط يتراوح بين 0.5 و0.6 بار (7.3 إلى 8.7 رطل لكل بوصة مربعة) ؛ وطبقة وسطى من جزيئات جليد كبريتيد هيدروجين الأمونيوم بضغط يتراوح بين 1.5 و2 بار (22 إلى 29 رطل لكل بوصة مربعة) ؛ وطبقة من بخار الماء بضغط يتراوح بين 4 و5 بار (58 إلى 73 رطل لكل بوصة مربعة) . ^{[ 147 ]} كان الغلاف الجوي الذي هبط عبره المسبار أكثر كثافةً وحرارةً مما كان متوقعًا. كما تبين أن كوكب المشتري يحتوي على نصف كمية الهيليوم المتوقعة فقط، ولم تدعم البيانات نظرية بنية السحابة ثلاثية الطبقات: فقد قاس المسبار طبقة سحابية واحدة مهمة فقط، عند ضغط يبلغ حوالي 1.55 بار (22.5 رطل لكل بوصة مربعة)، ولكن مع وجود العديد من المؤشرات على مناطق أصغر ذات كثافة جسيمات متزايدة على طول مساره بالكامل. ^{[ 145 ]}     

دخل مسبار الهبوط غلاف كوكب المشتري الجوي ، والذي حُدِّدَ لهذا الغرض بأنه على ارتفاع 450 كيلومترًا (280 ميلًا) فوق مستوى ضغط 1 بار (15 رطلًا لكل بوصة مربعة) ، ^{[ 148 ]} دون أي كبح في تمام الساعة 22:04 بالتوقيت العالمي المنسق في 7 ديسمبر 1995. في هذه اللحظة، كان يتحرك بسرعة 170,700 كيلومتر في الساعة (106,100 ميل في الساعة) بالنسبة لكوكب المشتري. ^{[ 149 ]} كان هذا أصعب دخول للغلاف الجوي حتى الآن لأي مركبة فضائية؛ إذ كان على المسبار أن يتحمل تباطؤًا أقصى قدره 228 g ₀ (2,240 مترًا في الثانية ^{المربعة} ) . ^{[ 150 ] [ 151 ]} أدى التحليق السريع عبر الغلاف الجوي إلى توليد بلازما بدرجة حرارة تقارب 14000 درجة مئوية (25200 درجة فهرنهايت) ، وفقد الدرع الحراري المصنوع من الكربون الفينولي للمسبار أكثر من نصف كتلته، أي 80 كيلوغرامًا (180 رطلًا) ، أثناء الهبوط. ^{[ 152 ] [ 153 ] [ 154 ]} عندما مر المسبار عبر قمم سحب كوكب المشتري، بدأ في إرسال البيانات إلى المركبة المدارية، التي كانت على ارتفاع 215000 كيلومتر (134000 ميل) . ^{[ 155 ]} لم تُنقل البيانات إلى الأرض فورًا، ولكن تم إرسال بت واحد من المركبة المدارية كإشعار باستقبال وتسجيل الإشارة من المسبار، والتي استغرقت أيامًا لنقلها باستخدام نظام LGA. ^{[ 146 ]}         

تأخرت مظلّة المسبار الجوي، التي يبلغ طولها 2.5 متر (8.2 قدم)، 53 ثانية عن الموعد المتوقع، مما أدى إلى انخفاض طفيف في قراءات الغلاف الجوي العلوي. ويُعزى ذلك إلى مشاكل في توصيلات مقياس التسارع المسؤول عن تحديد وقت بدء عملية فتح المظلّة. بعد ذلك، أسقط المسبار درعه الحراري، الذي سقط داخل كوكب المشتري. ^{[ 155 ] [ 156 ] [ 157 ] [ 158 ]} خفّضت المظلّة سرعة المسبار إلى 430 كيلومترًا في الساعة (270 ميلًا في الساعة) . لم يعد بإمكان المركبة المدارية رصد إشارة المسبار بعد 61.4 دقيقة، على ارتفاع 180 كيلومترًا (112 ميلًا) أسفل قمم السحب، وضغط 23.0 بارًا (334 رطلًا لكل بوصة مربعة؛ 22.7 ضغطًا جويًا) . ^{[ 159 ]} كان يُعتقد أن المسبار استمر في السقوط بسرعة قصوى ، حيث ارتفعت درجة الحرارة إلى 1700 درجة مئوية (3090 درجة فهرنهايت) والضغط إلى 5100 بار (73000 رطل لكل بوصة مربعة؛ 5000 ضغط جوي) ، مما أدى إلى تدميره. ^{[ 160 ]}       

• 
  تصور فني لدخول المسبار إلى غلاف جو كوكب المشتري
• 
  الجدول الزمني لدخول المسبار إلى الغلاف الجوي
• 
  سحب كوكب المشتري - النتائج المتوقعة والفعلية لمهمة مسبار غاليليو الجوي

رصد المسبار كمية أقل من البرق والماء، لكن رياحًا أقوى من المتوقع. كان العلماء يتوقعون سرعات رياح تصل إلى 350 كيلومترًا في الساعة (220 ميلًا في الساعة) ، لكن تم رصد رياح تصل سرعتها إلى 530 كيلومترًا في الساعة (330 ميلًا في الساعة) . يشير هذا إلى أن الرياح لا تنتج عن حرارة أشعة الشمس (إذ يتلقى كوكب المشتري كمية أقل من ضوء الشمس مقارنةً بالأرض) أو عن تكثف بخار الماء (السبب الرئيسي على الأرض)، بل عن مصدر حرارة داخلي. كان من المعروف أن غلاف المشتري الجوي يتكون أساسًا من الهيدروجين، لكن سحب الأمونيا وكبريتيد الأمونيوم كانت أرق بكثير من المتوقع، ولم يتم رصد سحب بخار الماء. كان هذا أول رصد لسحب الأمونيا في غلاف جوي لكوكب آخر. يُنتج الغلاف الجوي جزيئات جليد الأمونيا من مواد تصعد من أعماق سحيقة. ^{[ 161 ]}  

كان الغلاف الجوي أكثر اضطرابًا مما كان متوقعًا. تراوحت سرعة الرياح في الطبقات الخارجية بين 290 و360 كيلومترًا في الساعة (180 إلى 220 ميلًا في الساعة) ، وهو ما يتوافق مع القياسات السابقة من مسافات بعيدة، لكن هذه السرعات ازدادت بشكل كبير عند مستويات ضغط تتراوح بين 1 و4 بار (15 إلى 58 رطلًا لكل بوصة مربعة)، ثم استقرت عند حوالي 610 كيلومترات في الساعة (170 مترًا في الثانية). [162] كان وفرة النيتروجين والكربون والكبريت ثلاثة أضعاف وفرتها في الشمس ، ^{مما يثير احتمال} اكتسابها من أجرام أخرى في النظام الشمسي، ^{[ 163 ] [ 156 ]} لكن قلة الماء ألقت بظلال من الشك على النظريات التي تفترض أن ماء الأرض قد تم اكتسابه من المذنبات. ^{[ 164 ]}   

كان نشاط البرق أقل بكثير من المتوقع، إذ بلغ عُشر مستوى النشاط على الأرض تقريبًا، لكن هذا يتوافق مع نقص بخار الماء. والأكثر إثارة للدهشة هو الوفرة العالية للغازات النبيلة ( الأرجون والكريبتون والزينون )، حيث بلغت وفرتها ثلاثة أضعاف ما هو موجود في الشمس. ولكي يتمكن كوكب المشتري من احتجاز هذه الغازات، كان لا بد أن يكون أبرد بكثير مما هو عليه اليوم، حوالي -240 درجة مئوية (-400 درجة فهرنهايت) ، مما يشير إلى أن كوكب المشتري كان في الماضي أبعد بكثير عن الشمس، أو أن الحطام بين النجوم الذي تشكل منه النظام الشمسي كان أبرد بكثير مما كان يُعتقد. ^{[ 165 ]}  

بعد جمع بيانات المسبار، كانت مهمة مركبة غاليليو المدارية التالية هي إبطاء سرعتها لتجنب دخول النظام الشمسي الخارجي. بدأ تسلسل احتراق في الساعة 00:27 بالتوقيت العالمي المنسق في 8 ديسمبر واستمر 49 دقيقة، مما أدى إلى خفض سرعة المركبة الفضائية بمقدار 600 متر في الثانية (2000 قدم/ثانية) ، ودخلت مدارًا ثابتًا بفترة مدارية تبلغ 198 يومًا. وبذلك أصبحت مركبة غاليليو المدارية أول قمر صناعي يدور حول كوكب المشتري. ^{[ 166 ] [ 167 ]} استُغل معظم مدارها الأولي في نقل البيانات من المسبار إلى الأرض. عندما وصلت المركبة المدارية إلى أوج مدارها في 26 مارس 1996، أُعيد تشغيل المحرك الرئيسي لزيادة المدار من أربعة أضعاف نصف قطر المشتري إلى عشرة أضعاف. بحلول ذلك الوقت، كانت المركبة المدارية قد تلقت نصف الإشعاع المسموح به في خطة المهمة، وكان الهدف من المدار الأعلى هو الحفاظ على الأجهزة لأطول فترة ممكنة عن طريق الحد من التعرض للإشعاع. ^{[ 166 ]} 

دارت المركبة الفضائية حول كوكب المشتري في مدارات بيضاوية ممدودة ، استغرقت كل دورة منها حوالي شهرين. وقد أتاحت المسافات المختلفة التي وفرتها هذه المدارات لمركبة غاليليو فرصة استكشاف أجزاء مختلفة من غلافه المغناطيسي الواسع . صُممت هذه المدارات خصيصًا للتحليق بالقرب من أكبر أقمار المشتري. وُضع نظام تسمية للمدارات: رمز يتكون من الحرف الأول من اسم القمر الذي تمت مصادفته في ذلك المدار (أو الحرف "J" في حال عدم مصادفة أي قمر) متبوعًا برقم المدار. ^{[ 168 ]}

بعد انتهاء المهمة الأساسية في 7 ديسمبر 1997، غادر معظم طاقم المهمة، بمن فيهم أونيل، لكن بقي نحو خُمسهم. وبدأ مسبار غاليليو مهمةً ممتدة عُرفت باسم مهمة غاليليو أوروبا (GEM)، والتي استمرت حتى 31 ديسمبر 1999. كانت هذه مهمة منخفضة التكلفة، بميزانية قدرها 30 مليون دولار (ما يعادل 54 مليون دولار في عام 2024 ). ^{[ 169 ]} كان سبب تسميتها بمهمة "أوروبا" بدلاً من المهمة "الممتدة" سياسياً؛ فعلى الرغم من أن التخلص من مركبة فضائية لا تزال تعمل وقادرة على أداء مهمة مستمرة كان تبذيراً، إلا أن الكونغرس لم يرحب بطلبات زيادة التمويل لمشاريع ممولة بالكامل. وقد تم تجنب ذلك من خلال تغيير الاسم. ^{[ 170 ]}

لم يكن لدى فريق GEM الأصغر حجمًا الموارد الكافية للتعامل مع المشاكل، ولكن عندما ظهرت ، تمكن من استدعاء أعضاء الفريق السابقين مؤقتًا لبذل جهود مكثفة لحلها. نفّذت المركبة الفضائية عدة تحليقات بالقرب من أوروبا وكاليستو وإيو . في كل تحليق، جمعت المركبة بيانات لمدة يومين فقط بدلًا من سبعة أيام التي جمعتها خلال المهمة الأساسية. كان مستوى الإشعاع بالقرب من إيو، الذي اقتربت منه غاليليو إلى مسافة 201 كيلومتر (125 ميلًا) في 26 نوفمبر 1999، في المدار I25، ضارًا جدًا بأنظمة غاليليو ، ولذلك تم تأجيل هذه التحليقات إلى المهمة الممتدة عندما يكون فقدان المركبة الفضائية أكثر قبولًا. ^{[ 169 ]} 

مع انتهاء مهمة غاليليو للألفية (GEM)، كان معظم أجزاء المركبة الفضائية يعمل بكفاءة تتجاوز بكثير مواصفات تصميمها الأصلية، حيث امتصت أكثر من 600 كيلوراد بين عامي 1995 و2002، ^{[ 171 ]} أي ثلاثة أضعاف كمية الإشعاع التي صُممت لتحملها. لم تعد العديد من الأجهزة تعمل بكامل طاقتها، لكنها كانت لا تزال صالحة للاستخدام، لذا تمت الموافقة على تمديد ثانٍ، وهو مهمة غاليليو للألفية (GMM). كان من المقرر أن تستمر هذه المهمة حتى مارس 2001، ولكن تم تمديدها لاحقًا حتى يناير 2003. شملت مهمة غاليليو للألفية زيارات عودة إلى أوروبا، وإيو، وجانيميد، وكاليستو، ولأول مرة إلى أمالثيا . ^{[ 172 ]} بلغت التكلفة الإجمالية لمهمة غاليليو الأصلية حوالي 1.39 مليار دولار أمريكي (ما يعادل 2 مليار دولار أمريكي في عام 2024 ). من هذا المبلغ، تم إنفاق 892 مليون دولار أمريكي (ما يعادل 1453 مليون دولار أمريكي في عام 2024 ) على تطوير المركبة الفضائية. ^{[ 2 ]} وساهمت وكالات دولية بمبلغ إضافي قدره 110 ملايين دولار (ما يعادل 179 مليون دولار في عام 2024 ). ^{[ 173 ]}

يُعدّ قمر آيو، الأقرب إلى الأرض من بين أقمار غاليليو الأربعة، بحجمٍ يُقارب حجم قمر الأرض، بمتوسط ​​نصف قطر يبلغ 1821.3 كيلومترًا (1131.7 ميلًا) . وهو في حالة رنين مداري مع قمري غانيميد وأوروبا، ومُقيد مدّيًا مع كوكب المشتري، لذا فكما أن قمر الأرض يُواجه الأرض دائمًا من نفس الجانب، فإن آيو يُواجه المشتري دائمًا من نفس الجانب. ومع ذلك، فإن مداره أسرع، إذ تبلغ فترة دورانه 1.769 يومًا. ونتيجةً لذلك، فإن قوى الدوران والمدّ على آيو أكبر بـ 220 مرة من تلك الموجودة على قمر الأرض. ^{[ 174 ]} هذه القوى الاحتكاكية كافية لصهر الصخور، مما يُؤدي إلى تكوين البراكين وتدفقات الحمم البركانية. وعلى الرغم من أن حجم آيو لا يتجاوز ثلث حجم الأرض، إلا أنه يُولّد ضعف كمية الحرارة. وبينما تحدث الأحداث الجيولوجية على الأرض على مدى آلاف أو حتى ملايين السنين، فإن الأحداث الكارثية شائعة على آيو. طرأت تغييرات مرئية بين مدارات غاليليو . السطح الملون عبارة عن مزيج من مركبات الكبريت الحمراء والبيضاء والصفراء. ^{[ 175 ]} 

حلّقت مركبة غاليليو بالقرب من قمر آيو، ولكن حرصًا على حماية جهاز التسجيل، قرر أونيل التخلي عن جمع الصور. كان استخدام كاميرا SSI يتطلب تشغيل جهاز التسجيل بسرعة عالية، مع توقفات وبدايات مفاجئة، بينما لم تتطلب أجهزة قياس المجالات والجسيمات سوى تشغيل جهاز التسجيل باستمرار بسرعات منخفضة، وكان يُعتقد أنه قادر على تحمل ذلك. شكل هذا ضربة قاسية للعلماء، الذين انتظر بعضهم سنوات لهذه الفرصة. ^{[ 176 ]} لم تُجدول أي لقاءات أخرى مع آيو خلال المهمة الأساسية خشية أن تؤدي مستويات الإشعاع العالية بالقرب من كوكب المشتري إلى إتلاف المركبة الفضائية. ^{[ 177 ]} ومع ذلك، تم الحصول على معلومات قيّمة؛ فقد كشفت بيانات دوبلر المستخدمة لقياس مجال جاذبية آيو أن له نواة من الحديد المنصهر وكبريتيد الحديد . ^{[ 174 ] [ 178 ]}

أُتيحت فرصة أخرى لمراقبة قمر آيو خلال مهمة غاليليو أوروبا (GEM)، عندما حلّقت المركبة الفضائية غاليليو بالقرب من آيو في المدارين I24 وI25، ثم عادت لزيارته خلال مهمة غاليليو الألفية (GMM) في المدارات I27 وI31 وI32 وI33. ^{[ 179 ]} عندما اقتربت غاليليو من آيو في المدار I24 في تمام الساعة 11:09 بالتوقيت العالمي المنسق (UTC) يوم 11 أكتوبر 1999، دخلت في وضع الأمان. على ما يبدو، تسببت الإلكترونات عالية الطاقة في تغيير طفيف في شريحة الذاكرة. عند دخولها في وضع الأمان، أوقفت المركبة الفضائية جميع الوظائف غير الأساسية. عادةً ما يستغرق تشخيص عطل وضع الأمان والتعافي منه من سبعة إلى عشرة أيام؛ لكن هذه المرة، كان أمام فريق مشروع غاليليو في مختبر الدفع النفاث (JPL) تسع عشرة ساعة فقط قبل الاقتراب من آيو. بعد جهد مضنٍ، تمكنوا من تشخيص مشكلة لم يسبق لها مثيل، واستعادة أنظمة المركبة الفضائية قبل ساعتين فقط من الموعد المحدد. لم يكن من الممكن تنفيذ جميع الأنشطة المخطط لها، لكن غاليليو حصل على سلسلة من الصور الملونة عالية الدقة لمراكز ثوران البراكين بيلان باتيرا ، وزاماما ، وبروميثيوس ، وبيلي . ^{[ 180 ]}

عندما اقتربت مركبة غاليليو من قمر آيو في اليوم الخامس والعشرين من المهمة (I25) الساعة 03:40 بالتوقيت العالمي المنسق (UTC) في 26 نوفمبر 1999، كان فريق مختبر الدفع النفاث (JPL) يتناول عشاء عيد الشكر في مركز التحكم بمهمة غاليليو ، عندما دخلت المركبة الفضائية مجددًا في وضع الأمان قبل أربع ساعات فقط من اقترابها من آيو. هذه المرة، تبيّن أن المشكلة ناتجة عن تحديث برمجي تم تنفيذه لإخراج غاليليو من وضع الأمان خلال اليوم الرابع والعشرين من المهمة (I24). لحسن الحظ، لم تتوقف المركبة عن العمل بنفس القدر الذي توقفت فيه خلال اليوم الرابع والعشرين، وتمكن فريق مختبر الدفع النفاث من إعادة تشغيلها. خلال اليوم الرابع والعشرين، تمكنوا من ذلك قبل ساعتين من الموعد المحدد؛ أما هذه المرة، فلم يتبقَّ سوى ثلاث دقائق. مع ذلك، كانت عملية التحليق ناجحة، حيث التقطت كاميرا نظام التصوير غير المتكامل للأشعة تحت الحمراء (NIMS ) وكاميرا نظام التصوير الطيفي (SSI) التابعة لغاليليو صورة لبركان ثائر، نتج عنه عمود من الحمم البركانية بطول 32 كيلومترًا (20 ميلًا)، وكان كبيرًا وساخنًا بما يكفي ليتم رصده أيضًا بواسطة مرصد ناسا للأشعة تحت الحمراء الموجود على قمة ماونا كيا في هاواي . في حين أن مثل هذه الأحداث كانت أكثر شيوعًا وروعة على إيو مقارنة بالأرض، إلا أنه كان من حسن الحظ للغاية التقاطها؛ وقدّر عالم الكواكب ألفريد ماكوين الاحتمالات بنسبة 1 من 500. ^{[ 181 ]} 

تسببت حوادث وضع الأمان في مهمتي I24 وI25 في بعض الثغرات في البيانات، والتي استهدفتها مهمة I27. في هذه المرة، مرّت مركبة غاليليو على بُعد 198 كيلومترًا (123 ميلًا) فوق سطح قمر آيو. في ذلك الوقت، كانت المركبة الفضائية على وشك الوصول إلى أقصى مسافة لها من الأرض، وتزامن ذلك مع اقتران شمسي ، وهي فترة تحجب فيها الشمس خط الرؤية بين الأرض والمشتري. ونتيجة لذلك، كان لا بد من إجراء ثلاثة أرباع عمليات الرصد على مدى ثلاث ساعات. كشفت صور نظام NIMS عن وجود أربعة عشر بركانًا نشطًا في منطقة كان يُعتقد أنها تضم ​​أربعة براكين فقط. أظهرت صور لوكي باتيرا أنه خلال الأشهر الأربعة والنصف بين مهمتي I24 وI27، غُطّيت مساحة تُقدّر بنحو 10,000 كيلومتر مربع (3,900 ميل مربع ) بالحمم البركانية الطازجة. كما اضطرت المركبة إلى إلغاء سلسلة من عمليات رصد الأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV) بسبب حادثة أخرى لوضع الأمان. تسبب التعرض للإشعاع في إعادة ضبط مؤقتة للناقل ، وهو خطأ في أجهزة الكمبيوتر أدى إلى دخول المركبة في وضع الأمان. تم تطبيق تحديث برمجي بعد مرور المركبة الفضائية بكوكب أوروبا في المدار E19، وذلك لمنع حدوث ذلك عندما كانت المركبة على بُعد 15 ضعف نصف قطر كوكب المشتري من الكوكب، ولكن هذه المرة حدث ذلك على بُعد 29 ضعف نصف قطر كوكب المشتري. تسبب وضع الأمان أيضًا في فقدان بعض بيانات تشغيل الشريط، لكن مديري المشروع قرروا نقل بعض بيانات قمر آيو إلى المدار G28، وتشغيلها لاحقًا. هذا الأمر قلل من مساحة الشريط المتاحة لمرور المركبة الفضائية بكوكب غانيميد، ولكن اعتُبرت بيانات قمر آيو أكثر قيمة. ^{[ 182 ]}   

أثار اكتشاف النواة الحديدية لقمر آيو احتمال وجود مجال مغناطيسي له. تضمنت عمليات الالتقاء I24 وI25 وI27 مرور المركبة فوق خط استواء آيو، مما صعّب تحديد ما إذا كان آيو يمتلك مجالًا مغناطيسيًا خاصًا به أم مجالًا مغناطيسيًا ناتجًا عن كوكب المشتري. وبناءً على ذلك، في المدار I31، مرّت مركبة غاليليو على بُعد 200 كيلومتر (120 ميلًا) من سطح القطب الشمالي لآيو، وفي المدار I32 حلّقت على بُعد 181 كيلومترًا (112 ميلًا) فوق القطب الجنوبي. ^{[ 183 ] ​​[ 184 ]} بعد فحص نتائج مقياس المغناطيسية، أعلنت عالمة الكواكب مارغريت ج. كيفيلسون أن آيو لا يمتلك مجالًا مغناطيسيًا ذاتيًا، مما يعني أن نواته الحديدية المنصهرة لا تمتلك نفس خصائص الحمل الحراري للأرض. ^{[ 185 ]}  

في المدار I31، مرّت مركبة غاليليو بسرعة فوق منطقة كانت تقع ضمن عمود دخان بركان تفاشتر باتيراي ، وكان الأمل معقودًا على أخذ عينات من هذا العمود. هذه المرة، كان بركان تفاشتر هادئًا ، لكن المركبة الفضائية حلّقت عبر عمود دخان بركان آخر غير معروف سابقًا، يقع على بُعد 600 كيلومتر (370 ميلًا) . ما كان يُفترض أنه رماد ساخن من ثوران البركان تبيّن أنه رقائق ثلجية من ثاني أكسيد الكبريت، تتكون كل منها من 15 إلى 20 جزيئًا متجمعة معًا. ^{[ 183 ] ​​[ 186 ] [ 187 ]} شابت عودة غاليليو الأخيرة إلى قمر آيو في المدار I33 حادثة أخرى في وضع الأمان، وفُقد جزء كبير من البيانات التي كان يُؤمل في جمعها. ^{[ 188 ]} 

على الرغم من أن أوروبا أصغر أقمار غاليليو الأربعة، بنصف قطر يبلغ 1565 كيلومترًا (972 ميلًا) ، إلا أنها سادس أكبر قمر في المجموعة الشمسية. ^{[ 189 ]} أشارت الملاحظات من الأرض إلى أنها مغطاة بالجليد. ^{[ 190 ]} ومثل قمر آيو، فإن أوروبا مقيد مدّيًا بكوكب المشتري. وهي في رنين مداري مع كل من آيو وجانيميد، حيث تبلغ مدة مدارها 85 ساعة، أي ضعف مدة مدار آيو، ونصف مدة مدار جانيميد. وتحدث اقترانات أوروبا مع آيو دائمًا على الجانب المقابل من كوكب المشتري لتلك التي تحدث مع جانيميد. ^{[ 191 ]} ولذلك، تخضع أوروبا لتأثيرات المد والجزر. ^{[ 192 ]} لا يوجد دليل على وجود نشاط بركاني كما هو الحال على آيو، لكن غاليليو كشف أن الجليد السطحي مغطى بشقوق. ^{[ 193 ]} 

أُجريت بعض الملاحظات على أوروبا خلال المدارين G1 وG2. وفي المدار C3، نفّذ غاليليو مناورة "غير موجهة" على مسافة 34,800 كيلومتر (21,600 ميل) من أوروبا، أي تحليقًا ثانويًا على مسافة تصل إلى 100,000 كيلومتر (62,000 ميل) ، وذلك في 6 نوفمبر 1996. وخلال المدار E4، من 15 إلى 22 ديسمبر 1996، حلّق غاليليو على مسافة 692 كيلومترًا (430 ميلًا) من أوروبا، إلا أن نقل البيانات تعثّر بسبب احتجاب شمسي حال دون ذلك لمدة عشرة أيام. ^{[ 194 ]}   

عاد مسبار غاليليو إلى أوروبا في المدار E6 في يناير 1997، هذه المرة على ارتفاع 586 كيلومترًا (364 ميلًا) ، لتحليل السمات بيضاوية الشكل في طيفي الأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية. وقد وفرت عمليات الاحتجاب بواسطة أوروبا وإيو والمشتري بيانات عن خصائص غلافها الجوي، كما تم قياس مجال جاذبية أوروبا. وفي المدار E11، من 2 إلى 9 نوفمبر 1997، جُمعت بيانات عن الغلاف المغناطيسي. ^{[ 194 ]} ونظرًا للمشاكل التي واجهها مسبار HGA، لم يتم الحصول إلا على حوالي 2% من العدد المتوقع من صور أوروبا خلال المهمة الأساسية. ^{[ 195 ]} وفي مهمة GEM، خُصصت المدارات الثمانية الأولى (من E12 إلى E19) لأوروبا، وقام غاليليو بزيارته الأخيرة في المدار E26 خلال مهمة GMM. ^{[ 196 ]} 

أظهرت صور أوروبا أيضًا عددًا قليلًا من الفوهات الناتجة عن الاصطدامات. وبدا من غير المرجح أنها نجت من اصطدامات النيازك والمذنبات التي شوهت غانيميد وكاليستو، مما يشير إلى أن أوروبا تتمتع بجيولوجيا نشطة تجدد سطحها وتمحو الفوهات. ^{[ 193 ] [ 189 ]} جادل عالم الفلك كلارك تشابمان بأنه، بافتراض حدوث فوهة قطرها 20 كيلومترًا (12 ميلًا) في أوروبا مرة كل مليون سنة، ونظرًا لرصد حوالي عشرين فوهة فقط على سطحها، فإن ذلك يعني أن عمر سطحها لا يتجاوز 10 ملايين سنة. ^{[ 197 ]} ومع توفر المزيد من البيانات، توصل فريق بقيادة كيفن زاهل في مركز أبحاث أميس التابع لناسا عام 2003 إلى رقم يتراوح بين 30 و70 مليون سنة. ^{[ 198 ]} وكان التمدد والانكماش الناتج عن المد والجزر، والذي يصل إلى 100 متر (330 قدمًا) يوميًا، هو السبب الأكثر ترجيحًا. ^{[ 199 ]} لكن لم يقتنع جميع العلماء بذلك؛ جادل مايكل كار، عالم الكواكب من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، بأن عمر سطح أوروبا، على العكس من ذلك، أقرب إلى مليار سنة. وقارن الفوهات على غانيميد بتلك الموجودة على قمر الأرض، وخلص إلى أن أقمار المشتري لم تتعرض لنفس القدر من الفوهات. ^{[ 200 ] [ 201 ]}  

أشارت دلائل تجدد السطح إلى احتمال وجود طبقة لزجة أسفل السطح من الجليد الدافئ أو الماء السائل. وأظهرت ملاحظات جهاز قياس الطيف المغناطيسي النووي (NIMS) بواسطة مركبة غاليليو أن سطح أوروبا يبدو أنه يحتوي على أملاح أساسها المغنيسيوم والصوديوم. ومن المرجح أن يكون مصدرها محلول ملحي أسفل القشرة الجليدية. وقدم مقياس المغناطيسية مزيدًا من الأدلة، حيث أفاد بأن المجال المغناطيسي ناتج عن كوكب المشتري. ويمكن تفسير ذلك بوجود غلاف كروي من مادة موصلة مثل الماء المالح. وبما أن درجة حرارة سطح أوروبا كانت -162 درجة مئوية (-260 درجة فهرنهايت) ، فإن أي ماء يخترق الجليد السطحي سيتجمد على الفور. ولا يمكن أن تأتي الحرارة اللازمة للحفاظ على الماء في حالة سائلة من الشمس، التي لا تتجاوز شدتها عند تلك المسافة 4% من شدتها على الأرض، ولكن الجليد عازل جيد، ويمكن أن توفر قوى المد والجزر الحرارة. ^{[ 201 ] [ 202 ]} كما قدم غاليليو أدلة على أن قشرة أوروبا قد انزلقت بمرور الوقت، متجهة جنوبًا على نصف الكرة المواجه لكوكب المشتري، وشمالًا على الجانب الآخر. ^{[ 199 ] [ 203 ] [ 204 ]}  

دار جدل حاد بين العلماء حول سُمك القشرة الجليدية، وواجه أولئك الذين قدموا نتائج تشير إلى أنها قد تكون أرق من 20 إلى 30 كيلومترًا (12 إلى 19 ميلًا) التي اقترحها العلماء المعتمدون في فريق تصوير غاليليو ، الترهيب والازدراء وتقليص فرصهم الوظيفية. ^{[ 205 ]} كان مايكل ج. بيلتون من مرصد كيت بيك الوطني قائدًا لفريق تصوير غاليليو . وكان للعلماء الذين خططوا لتسلسلات التصوير الحق الحصري في التفسير الأولي لبيانات غاليليو ، والذي قام به في معظمه طلابهم الباحثون. ^{[ 206 ]} لم يرغب المجتمع العلمي في تكرار حادثة مورابيتو عام 1979، عندما اكتشفت ليندا أ. مورابيتو ، وهي مهندسة في مختبر الدفع النفاث (JPL) تعمل على فوياجر 1 ، أول بركان نشط خارج كوكب الأرض على قمر آيو. ^{[ 207 ]} تولى فريق التصوير مسؤولية طريقة عرض الاكتشافات على المجتمع العلمي والجمهور من خلال المؤتمرات الصحفية وأوراق المؤتمرات والمنشورات. ^{[ 206 ]} 

أشارت رصدات تلسكوب هابل الفضائي عام ١٩٩٥ إلى أن أوروبا تمتلك غلافًا جويًا رقيقًا من الأكسجين. وقد أكد مسبار غاليليو هذا الأمر في ست تجارب على مداري E4 وE6 خلال فترات الاحتجاب عندما كانت أوروبا بين غاليليو والأرض. سمح هذا لكانبرا وغولدستون بدراسة الغلاف الأيوني لأوروبا عن طريق قياس درجة حيود حزمة الموجات الراديوية بواسطة الجسيمات المشحونة. دلّ هذا على وجود أيونات الماء، والتي يُرجّح أنها جزيئات ماء انفصلت عن الجليد السطحي ثم تأيّنت بفعل الشمس أو الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري. كان وجود الغلاف الأيوني كافيًا لاستنتاج وجود غلاف جوي رقيق على أوروبا. ^{[ ٢٠٨ ]}

في 11 ديسمبر 2013، أعلنت وكالة ناسا، استنادًا إلى نتائج مهمة غاليليو ، عن اكتشاف " معادن شبيهة بالطين " (وتحديدًا، سيليكات صفائحية )، والتي غالبًا ما ترتبط بمواد عضوية ، على القشرة الجليدية لأوروبا . وقد يكون وجود هذه المعادن ناتجًا عن اصطدام مع كويكب أو مذنب . ^{[ 209 ]}

يُعدّ غانيميد أكبر أقمار غاليليو، بنصف قطر يبلغ 2620 كيلومترًا (1630 ميلًا) ، وهو أكبر من قمر الأرض، والكوكب القزم بلوتو، وكوكب عطارد . ^{[ 210 ]} وهو أكبر أقمار المجموعة الشمسية التي تتميز بوفرة الجليد المائي، والتي تشمل أيضًا قمر زحل تيتان ، وقمر نبتون تريتون . يحتوي غانيميد على ثلاثة أضعاف كمية الماء الموجودة على الأرض بالنسبة لكتلته. ^{[ 211 ]} 

عندما دخلت مركبة غاليليو مدار المشتري، كان ميل مدارها مائلاً بالنسبة لخط استواء المشتري، وبالتالي كانت في مستوى مدارات أقمار غاليليو الأربعة. ولنقل المدار مع الحفاظ على الوقود، نُفذت مناورتان باستخدام جاذبية غانيميد. في المناورة الأولى (G1)، استُخدمت جاذبية غانيميد لإبطاء دورة المركبة المدارية من 210 إلى 72 يومًا، مما أتاح المزيد من اللقاءات مع أقمار المشتري، ولإخراج غاليليو من المناطق الأكثر كثافة إشعاعيًا. وفي المناورة الثانية (G2)، استُخدمت الجاذبية المساعدة لوضعها في مدار مستوٍ يسمح بلقاءات لاحقة مع أقمار آيو، وأوروبا، وكاليستو. ^{[ 210 ]}

على الرغم من أن الغرض الأساسي من مهمتي G1 وG2 كان الملاحة، إلا أن فرصة إجراء بعض الملاحظات لم تُفوَّت. فقد رصدت تجربة موجات البلازما ومقياس المغناطيسية مجالًا مغناطيسيًا بقوة 750 نانوتسلا تقريبًا ، وهي قوة كافية لتكوين غلاف مغناطيسي منفصل داخل الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري. ^{[ e ]} وكانت هذه هي المرة الأولى التي يُرصد فيها مجال مغناطيسي على قمر يقع داخل الغلاف المغناطيسي لكوكبه المضيف. ^{[ 213 ] [ 214 ] [ 215 ]} وقد أدى هذا الاكتشاف بطبيعة الحال إلى تساؤلات حول أصله. أشارت الأدلة إلى وجود نواة ووشاح من الحديد أو كبريتيد الحديد على عمق يتراوح بين 400 و1300 كيلومتر (250 إلى 810 أميال) تحت السطح، مُحاطين بالجليد. زعمت مارغريت كيفيلسون، العالمة المسؤولة عن تجربة مقياس المغناطيسية، أن المجال المغناطيسي المُستحث يتطلب نواة من الحديد، وتكهنت بضرورة وجود طبقة موصلة كهربائيًا، ربما محيط من المحلول الملحي على عمق 200 كيلومتر (120 ميلًا) تحت السطح. ^{[ 216 ] [ 217 ]}  

عادت مركبة غاليليو إلى غانيميد في مداريها G7 وG9 في أبريل ومايو 1997، وفي مداريها G28 وG29 في مايو وديسمبر 2000 على متن مركبة GMM. ^{[ 218 ]} كشفت صور السطح عن نوعين من التضاريس: مناطق داكنة مليئة بالفوهات، وتضاريس متموجة . جعلت صور أخدود أربيلا الملتقطة في G28 غانيميد يبدو أشبه بأوروبا، لكن حركة المد والجزر لم تكن كافية لتوفير حرارة كافية لإبقاء الماء في حالته السائلة على غانيميد، مع أنها ربما ساهمت في ذلك. أحد الاحتمالات هو النشاط الإشعاعي، الذي قد يوفر حرارة كافية لوجود الماء السائل على عمق يتراوح بين 50 و200 كيلومتر (31 إلى 124 ميلًا) تحت السطح. ^{[ 217 ] [ 219 ]} احتمال آخر هو النشاط البركاني. فالماء الموحل أو الجليد الذي يصل إلى السطح سيتجمد بسرعة، مكونًا مناطق ذات سطح أملس نسبيًا. ^{[ 220 ]} 

كاليستو هو أبعد أقمار غاليليو، وأكثرها حفرًا، بل أكثرها حفرًا من أي جرم آخر في النظام الشمسي. لا بد أن تراكم هذا الكم الهائل من الفوهات استغرق مليارات السنين، مما دفع العلماء إلى الاعتقاد بأن عمر سطحه يصل إلى أربعة مليارات سنة، وقدم سجلًا لنشاط النيازك في النظام الشمسي. زارت مركبة غاليليو كاليستو في مدارات C3 وC9 وC10 خلال مهمتها الأساسية، ثم في مدارات C20 وC21 وC22 وC23 خلال مهمة GEM. عندما رصدت الكاميرات كاليستو عن قرب، لوحظ غيابٌ محيرٌ للفوهات الصغيرة. بدت معالم السطح وكأنها تعرضت للتآكل، مما يشير إلى أنها كانت خاضعة لعمليات جيولوجية نشطة. ^{[ 221 ] [ 222 ]}

شكّل تحليق مركبة غاليليو بالقرب من كاليستو على متن المركبة C3 أول مرة تُشغّل فيها شبكة الفضاء العميق رابطًا بين هوائياتها في كانبرا وغولدستون، مما سمح لها بالعمل كمصفوفة ضخمة ، وبالتالي تمكين معدل بت أعلى. وبمساعدة الهوائي الموجود في باركس، ارتفع عرض النطاق الترددي الفعال إلى 1000 بت في الثانية. ^{[ 223 ]}

أشارت البيانات المتراكمة على القمر C3 إلى أن كاليستو يتمتع بتركيب متجانس، حيث تختلط العناصر الثقيلة والخفيفة. وقُدِّر أن هذا التركيب يتكون من 60% من صخور السيليكات والحديد وكبريتيد الحديد، و40% من جليد الماء. ^{[ 224 ] [ 225 ]} إلا أن هذه النتيجة تغيرت بعد رصد إضافي باستخدام تقنية دوبلر الراديوية على القمرين C9 وC10، حيث أشارت إلى أن الصخور قد استقرت باتجاه النواة، وبالتالي فإن كاليستو يمتلك بالفعل بنية داخلية متمايزة، وإن لم تكن بنفس درجة تمايز أقمار غاليليو الأخرى. ^{[ 221 ] [ 226 ]}

أشارت الملاحظات التي أجراها مقياس المغناطيسية الخاص بمسبار غاليليو إلى أن كاليستو لا يمتلك مجالًا مغناطيسيًا خاصًا به، وبالتالي يفتقر إلى نواة حديدية مثل غانيميد، ولكنه يمتلك مجالًا مستحثًا من الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري. ولأن الجليد موصل رديء جدًا بحيث لا يُولّد هذا التأثير، فقد دلّ ذلك على احتمال وجود محيط جوفي من المحلول الملحي في كاليستو، مثل أوروبا وغانيميد. ^{[ 221 ] [ 227 ]} اقترب غاليليو من كاليستو في المرحلة C30، عندما مرّ فوق سطحه على مسافة 138 كيلومترًا (86 ميلًا) ، حيث صوّر فوهات أسغارد وفالهالا وبران . ^{[ 221 ]} استُخدمت هذه الصور في مناورات المقلاع لتمهيد الطريق للاقترابات النهائية من آيو في المرحلتين I31 وI32. ^{[ 228 ]} 

على الرغم من أن المهمة الرئيسية لمركبة غاليليو الفضائية كانت استكشاف أقمار غاليليو، إلا أنها التقطت أيضًا صورًا لأربعة من الأقمار الداخلية، وهي ثيبي ، وأدراستيا ، وأمالثيا ، وميتيس . لم يكن من الممكن التقاط مثل هذه الصور إلا من مركبة فضائية؛ أما بالنسبة للتلسكوبات الأرضية، فكانت مجرد نقاط ضوئية . ^{[ 222 ]} أثرت سنتان من الإشعاع المكثف لكوكب المشتري سلبًا على أنظمة المركبة الفضائية، وبدأ مخزونها من الوقود ينفد في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. تم إيقاف تشغيل كاميرات غاليليو في 17 يناير 2002، بعد أن تعرضت لأضرار إشعاعية لا يمكن إصلاحها. ^{[ 229 ]}

تمكن مهندسو ناسا من استعادة إلكترونيات مسجل الشريط المتضرر، واستمر غاليليو في إرسال البيانات العلمية حتى أُخرج من مداره عام 2003، حيث أجرى تجربة علمية أخيرة: قياس كتلة أمالثيا أثناء مرور المركبة الفضائية بالقرب منها. كان ترتيب هذه التجربة صعبًا؛ فلكي تكون مفيدة، كان على غاليليو أن يحلق على بُعد 300 كيلومتر (190 ميلًا) من أمالثيا، ولكن ليس قريبًا جدًا لدرجة الاصطدام بها. وقد زاد من تعقيد الأمر شكلها غير المنتظم الذي يشبه حبة البطاطا، بأبعاد 146 × 262 كيلومترًا (91 × 163 ميلًا). كانت أمالثيا مقيدة مدّيًا، موجهة محورها الطويل نحو كوكب المشتري. وكان نجاح التحليق يعني معرفة اتجاه الكويكب بالنسبة إلى غاليليو في جميع الأوقات. ^{[ 230 ]}  

حلّق المسبار غاليليو بالقرب من أمالثيا في 5 نوفمبر 2002، خلال مداره الرابع والثلاثين ، مما أتاح قياس كتلة القمر أثناء مروره على بُعد 160 كيلومترًا (99 ميلًا) من سطحه . ^{[ 231 ]} أذهلت النتائج الفريق العلمي؛ إذ كشفت أن كتلة أمالثيا تبلغ 2.08 × 10¹⁸ ^{كيلوغرامًا} (4.59 × 10¹⁸ ^رطلًا ) ، وبحجم 2.43 × 10⁶ كيلومترًا ^مكعبًا (5.8 × 10⁵ ميلًا مكعبًا ⁾ ، وبالتالي تبلغ كثافته 857 ± 99 كيلوغرامًا لكل متر مكعب، أي أقل من كثافة الماء. ^{[ 230 ] [ 232 ]}     

حدث اكتشاف أخير خلال آخر دورتين مداريتين للمهمة. عندما مرت المركبة الفضائية بمدار أمالثيا، رصد الماسح الضوئي للنجوم ومضات ضوئية غير متوقعة، تبين أنها انعكاسات من سبعة إلى تسعة أقمار صغيرة. لم يُرصد أي من هذه الأقمار بشكل موثوق مرتين، لذا لم تُحدد مداراتها. يُعتقد أنها على الأرجح حطام قُذف من أمالثيا، مُشكلاً حلقةً واهية، وربما مؤقتة، حول كوكب المشتري. ^{[ 233 ]}

حلقات كوكب المشتري. تُظهر الصورة العلوية المُحسّنة هالة جزيئات الحلقة المُعلقة بواسطة المجال الكهرومغناطيسي القوي لكوكب المشتري.

القمر الداخلي أمالثيا

القمر الداخلي ثيبي

كان ماسح النجوم الخاص بمسبار غاليليو عبارة عن تلسكوب بصري صغير يوفر مرجعًا مطلقًا للوضع، ولكنه حقق العديد من الاكتشافات العلمية بشكل غير متوقع. في المهمة الأساسية، وُجد أن ماسح النجوم قادر على رصد الجسيمات عالية الطاقة كإشارة ضوضاء. تمت معايرة هذه البيانات لاحقًا لإظهار أن الجسيمات كانت في الغالب إلكترونات ذات طاقة أكبر من 2 ميغا إلكترون فولت (0.32 بيكو جول ) محتجزة في الأحزمة المغناطيسية لكوكب المشتري، ثم أُطلقت إلى نظام البيانات الكوكبية. ^{[ 234 ]}  

حدث اكتشاف ثانٍ في عام 2000. كان ماسح النجوم يرصد مجموعة من النجوم من بينها النجم دلتا فيلوروم ، ذو القدر الظاهري الثاني . في إحدى اللحظات، خفت بريق هذا النجم لمدة ثماني ساعات دون عتبة رصد الماسح. أظهر تحليل لاحق لبيانات غاليليو ، بالإضافة إلى أعمال فلكيين هواة ومحترفين، أن دلتا فيلوروم هو ألمع نجم ثنائي كسوفي معروف ، وهو ألمع من نجم الغول في ذروة سطوعه . تبلغ دورته الأساسية 45 يومًا، ويمكن رؤية خفوته بالعين المجردة. ^{[ 235 ]}

تسببت بيئة الإشعاع القاسية الفريدة لكوكب المشتري في أكثر من 20 خللاً خلال مهمة غاليليو ، بالإضافة إلى الحوادث المذكورة بالتفصيل أدناه. ورغم تجاوزها الحد الأقصى للإشعاع المصمم له بثلاثة أضعاف على الأقل، فقد نجت المركبة الفضائية من جميع هذه الاختلالات. وتم التوصل في نهاية المطاف إلى حلول بديلة لجميع هذه المشاكل، ولم يتوقف غاليليو عن العمل تمامًا بسبب إشعاع المشتري. واستندت حدود الإشعاع لأجهزة كمبيوتر غاليليو إلى البيانات الواردة من المركبتين الفضائيتين بايونير 10 وبايونير 11 ، نظرًا لأن جزءًا كبيرًا من أعمال التصميم كان قيد التنفيذ قبل وصول المركبتين فوياجر إلى المشتري عام 1979. ^{[ 236 ]}

كان من الآثار النموذجية للإشعاع زيادة التشويش في العديد من الأجهزة العلمية أثناء وجودها على بُعد حوالي 700,000 كيلومتر (430,000 ميل) من كوكب المشتري. بدأت كاميرا SSI بإنتاج صور بيضاء تمامًا عندما اصطدمت المركبة الفضائية بانبعاث الكتلة الإكليلية الاستثنائي الذي حدث في يوم الباستيل عام 2000، وتكرر الأمر نفسه في الاقترابات اللاحقة من كوكب المشتري. ^{[ 237 ]} عانت بلورة الكوارتز المستخدمة كمرجع للتردد في الراديو من تحولات تردد دائمة مع كل اقتراب من كوكب المشتري. ^{[ 238 ]} تعطل كاشف الدوران، وتأثر خرج جيروسكوب المركبة الفضائية بالإشعاع. ^{[ 239 ]}  

كانت أخطر آثار الإشعاع تسربات كهربائية في مكان ما ضمن ناقل الطاقة للمركبة الفضائية، على الأرجح عبر فرشات في محمل دوار يربط بين جزئي الدوار والثابت للمركبة المدارية. أدت هذه التسربات إلى إعادة تشغيل الحاسوب الموجود على متن المركبة ودخوله في وضع الأمان. حدثت عمليات إعادة التشغيل هذه عندما كانت المركبة الفضائية إما قريبة من كوكب المشتري أو في المنطقة الفضائية الواقعة مغناطيسيًا خلفه. أُجري تعديل على البرنامج في أبريل 1999 سمح للحاسوب الموجود على متن المركبة باكتشاف عمليات إعادة التشغيل هذه والتعافي تلقائيًا، لتجنب الدخول في وضع الأمان. ^{[ 240 ]}

تضمنت الصيانة الدورية لجهاز التسجيل لف الشريط حتى منتصف طوله ثم إعادته لمنع التصاقه. ^{[ 241 ]} في نوفمبر 2002، وبعد إتمام مهمة غاليليو الوحيدة التي التقت بقمر أمالثيا التابع لكوكب المشتري، عادت مشاكل تشغيل جهاز التسجيل لتؤثر على المركبة . بعد حوالي 10 دقائق من أقرب نقطة اقتراب من أمالثيا، توقف غاليليو عن جمع البيانات، وأغلق جميع أجهزته، ودخل في وضع الأمان، على ما يبدو نتيجة تعرضه لبيئة الإشعاع المكثفة لكوكب المشتري. على الرغم من أن معظم بيانات أمالثيا كانت قد سُجلت بالفعل على الشريط، فقد تبين أن جهاز التسجيل يرفض الاستجابة للأوامر التي تأمره بتشغيل البيانات. ^{[ 242 ]}

بعد أسابيع من استكشاف أعطال جهاز تسجيل بيانات مطابق على الأرض، تبيّن أن سبب العطل هو انخفاض في شدة الإضاءة الصادرة من ثلاثة ثنائيات باعثة للضوء (LEDs) تعمل بالأشعة تحت الحمراء من نوع Optek OP133، والموجودة في الدائرة الإلكترونية لعجلة مشفر محرك جهاز التسجيل . وقد كانت ثنائيات زرنيخيد الغاليوم حساسة بشكل خاص لعيوب إزاحة الشبكة الذرية الناتجة عن تشعيع البروتونات ، مما أدى إلى انخفاض كبير في شدة إضاءتها الفعالة، وجعل الدائرة الإلكترونية لمحرك جهاز التسجيل تعتقد خطأً أن عجلة مشفر المحرك في وضع غير صحيح. ^{[ 243 ]}

ثم بدأ فريق رحلة غاليليو سلسلة من جلسات " التسخين "، حيث تم تمرير تيار كهربائي عبر مصابيح LED لساعات متواصلة لتسخينها إلى درجة تُعيد بعض عيوب الشبكة البلورية إلى مكانها، مما يزيد من شدة إضاءة مصابيح LED. بعد حوالي 100 ساعة من التسخين وإعادة التشغيل، أصبح جهاز التسجيل قادرًا على العمل لمدة تصل إلى ساعة متواصلة. وبعد العديد من دورات إعادة التشغيل والتبريد اللاحقة، تم إرسال جميع بيانات تحليق أمالثيا المسجلة بنجاح إلى الأرض. ^{[ 244 ]}

عندما كان استكشاف المريخ قيد الدراسة في أوائل الستينيات، نشر كارل ساجان وسيدني كولمان بحثًا حول تلوث الكوكب الأحمر. ولتمكين العلماء من تحديد ما إذا كانت أشكال الحياة الأصلية موجودة قبل تلوث الكوكب بالكائنات الدقيقة من الأرض، اقترحا أن تهدف مهمات الفضاء إلى تحقيق نسبة 99.9% لعدم حدوث التلوث. وقد اعتمدت لجنة أبحاث الفضاء (COSPAR) التابعة للمجلس الدولي للاتحادات العلمية هذه النسبة عام 1964، وطُبقت لاحقًا على جميع المجسات الكوكبية. ^{[ 245 ]}

برز الخطر جليًا عام 1969 عندما أعاد رواد فضاء أبولو 12 أجزاءً من مركبة الفضاء سيرفيور 3 التي هبطت على سطح القمر قبل ثلاث سنوات، حيث وُجد أن الميكروبات لا تزال قادرة على البقاء حتى بعد ثلاث سنوات في ذلك المناخ القاسي. وكان البديل هو التوجيه الأساسي ، وهو فلسفة عدم التدخل في أشكال الحياة الفضائية التي طرحتها سلسلة ستار تريك التلفزيونية الأصلية ، والتي أعطت الأولوية لمصالح الكائنات الحية على مصالح العلماء. ونظرًا لاحتمالية وجود حياة (الضئيلة، كما هو مُسلّم به) على أوروبا، اقترح العالمان ريتشارد غرينبيرغ وراندال تافتس وضع معيار جديد لا يتجاوز احتمالية التلوث فيه ما قد يحدث بشكل طبيعي بفعل النيازك. ^{[ 245 ]}

لم يتم تعقيم مركبة غاليليو قبل إطلاقها، وكان من المحتمل أن تحمل بكتيريا من الأرض. لذلك، وُضعت خطة لإرسال المسبار مباشرةً إلى كوكب المشتري، في اصطدام مُتعمّد للقضاء على احتمالية اصطدامه بأقمار المشتري، وخاصةً أوروبا، ومنع أي تلوث أمامي . في 14 أبريل/نيسان 2003، وصلت مركبة غاليليو المدارية إلى أقصى مسافة مدارية لها من المشتري طوال المهمة منذ دخولها المدار، وهي 26 مليون كيلومتر (16 مليون ميل) ، قبل أن تعود نحو الكوكب العملاق الغازي لاصطدامها الأخير. ^{[ 246 ]} عند اكتمال مدارها الأخير حول نظام المشتري (J35)، اصطدمت غاليليو بالمشتري في الظلام جنوب خط الاستواء مباشرةً في 21 سبتمبر/أيلول 2003، الساعة 18:57 بالتوقيت العالمي المنسق. بلغت سرعة اصطدامها حوالي 48 كيلومترًا في الثانية (30 ميلًا في الثانية) . ^{[ 1 ] [ 247 ]}       

1. يختلف تركيب كوكب المشتري عن تركيب الشمس، مما يشير إلى أن كوكب المشتري قد تطور منذ تكوين النظام الشمسي. ^{[ 161 ] [ 248 ]}
2. قام غاليليو بأول رصد لسحب الأمونيا في غلاف جوي لكوكب آخر. ويتكون الغلاف الجوي من جزيئات جليد الأمونيا من مواد تصعد من أعماق سفلية. ^{[ 161 ]}
3. تأكد وجود نشاط بركاني واسع النطاق على قمر آيو، يفوق النشاط البركاني على الأرض بمئة ضعف. وتُذكّر حرارة وتواتر الانفجارات البركانية بالأرض في بداياتها. ^{[ 161 ] [ 248 ]}
4. تُؤدي التفاعلات البلازمية المعقدة في غلاف قمر آيو الجوي إلى توليد تيارات كهربائية هائلة تتصل بغلاف كوكب المشتري الجوي. ^{[ 161 ] [ 248 ]}
5. تدعم عدة أدلة من غاليليو نظرية وجود محيطات سائلة تحت سطح أوروبا الجليدي. ^{[ 161 ] [ 248 ]}
6. يمتلك غانيميد مجالًا مغناطيسيًا قويًا خاصًا به، وهو أول قمر صناعي معروف بامتلاكه مجالًا مغناطيسيًا. ^{[ 161 ] [ 248 ]}
7. قدمت البيانات المغناطيسية لمركبة غاليليو دليلاً على أن أوروبا، وغانيميد، وكاليستو تحتوي على طبقة من المياه المالحة السائلة تحت السطح المرئي. ^{[ 161 ]}
8. توجد أدلة على أن أوروبا، وجانيميد، وكاليستو جميعها تمتلك طبقة جوية رقيقة تُعرف باسم " الغلاف الخارجي المرتبط بالسطح ". ^{[ 161 ] [ 248 ]}
9. يتشكل نظام حلقات كوكب المشتري من الغبار المتطاير نتيجة اصطدام النيازك بين الكواكب بأقماره الداخلية الأربعة الصغيرة . الحلقة الخارجية عبارة عن حلقتين متداخلتين. ومن المحتمل وجود حلقة منفصلة على طول مدار أمالثيا أيضًا. ^{[ 161 ] [ 248 ]}
10. حددت المركبة الفضائية غاليليو البنية العالمية وديناميكيات الغلاف المغناطيسي لكوكب عملاق . ^{[ 161 ]}

كانت مهمة جونو الفضائية التابعة لناسا هي المهمة التالية التي تدور حول كوكب المشتري ، حيث أُطلقت في 5 أغسطس 2011، ودخلت مداره في 4 يوليو 2016. ورغم أنها كانت مُخصصة لمهمة مدتها عامان، إلا أنها لا تزال نشطة في عام 2024، ومن المتوقع أن تستمر حتى سبتمبر 2025. ^{[ 251 ] [ 252 ] [ 253 ]} وقد وفرت جونو أولى الصور للقطب الشمالي للمشتري، ورؤى جديدة حول الشفق القطبي، والمجال المغناطيسي، والغلاف الجوي للمشتري. ^{[ 254 ]} كما دفعت المعلومات التي جُمعت حول البرق على كوكب المشتري إلى مراجعة النظريات السابقة، ^{[ 255 ]} وأشار تحليل تواتر اصطدامات الغبار بين الكواكب (بشكل أساسي على الجهة الخلفية للألواح الشمسية)، أثناء مرور جونو بين الأرض وحزام الكويكبات، إلى أن هذا الغبار قادم من المريخ ، وليس من المذنبات أو الكويكبات، كما كان يُعتقد سابقًا. ^{[ 256 ]}

تخطط وكالة الفضاء الأوروبية للعودة إلى نظام المشتري بواسطة مستكشف أقمار المشتري الجليدية (JUICE). ^{[ 257 ]} وقد أُطلق هذا المستكشف من ميناء الفضاء الأوروبي في غويانا الفرنسية في 14 أبريل 2023، ومن المتوقع أن يصل إلى كوكب المشتري في يوليو 2031. ^{[ 258 ] [ 259 ]}

حتى قبل اختتام مهمة غاليليو ، نظرت ناسا في مشروع مسبار يوروبا المداري ، ^{[ 260 ]} لكن تم إلغاؤه في عام 2002. ^{[ 261 ]} ثم دُرست نسخة أقل تكلفة، مما أدى إلى الموافقة على مشروع يوروبا كليبر في عام 2015. ^{[ 262 ]} انطلقت هذه المهمة من مركز كينيدي للفضاء في 14 أكتوبر 2024، ومن المتوقع أن تصل إلى كوكب المشتري في أبريل 2030. ^{[ 263 ]}

قام مختبر الدفع النفاث بتقييم مركبة هبوط ، تُسمى ببساطة "يوروبا لاندر" . ^{[ 264 ]} اعتبارًا من عام 2024^{[ 265 ]} لا تزال هذه المهمة مجرد فكرة، على الرغم من تخصيص بعض الأموال لتطوير الأجهزة وتحسينها.