ESA-Manuel Pedoussaut
La misión robótica de sonda a la luna helada Júpiter de $ 1.7 mil millones de la Agencia Espacial Europea está lista para ser lanzada desde la Guayana Francesa el jueves, y se embarcará en un crucero de ocho años por el planeta más grande del sistema solar antes de convertirse en la primera en orbitar el planeta en la década de 2030. Una nave espacial orbitando una de las lunas de Júpiter.
La misión, conocida por su acrónimo JUICE, lleva una cámara de mapeo de alta resolución y un radar de penetración terrestre para mapear los paisajes helados de las tres lunas más grandes de Júpiter, Ganímedes, Calisto y Europa, y un conjunto de espectrómetros para medir los ingredientes de Júpiter para su corteza de hielo. Después del lanzamiento, la nave espacial JUICE desplegará un conjunto de antenas similar a un insecto y un boom con sensores para estudiar las partículas y los campos de plasma dinámicos alrededor de Júpiter y sus lunas.
“Exploraremos Júpiter y sus lunas heladas, Europa, Ganímedes y Calisto, con un enfoque especial en Ganímedes, un objeto único en el sistema solar, la única luna con un campo magnético y el sistema de satélites más grande”, dijo Olivier Witasse, científico del proyecto para la misión JUICE de la Agencia Espacial Europea. “El objetivo principal es comprender si existen entornos habitables en lunas heladas alrededor de planetas gigantes como Júpiter”.
Los científicos creen que Europa, Ganímedes y Calisto albergan océanos de agua líquida debajo de sus caparazones helados.
“Caracterizaremos específicamente los océanos de agua líquida dentro de las lunas heladas”, dijo Witasse. “Así que la pregunta es, ¿dónde están ubicados estos océanos, cuál es la distancia debajo de la superficie de la luna, cuál es la profundidad de este océano? ¿Cuánta agua tenemos? ¿Cuál es la composición de esta agua?”
JUICE tiene 10 instrumentos científicos desarrollados por equipos de investigación en Europa, América y Japón. Según la ESA, la misión está equipada con “el complemento más poderoso de cargas útiles in situ, geofísicas y de teledetección jamás voladas al sistema solar exterior”.
Un estudio de radar dirigido por Italia sondeará las capas heladas que cubren las lunas de Júpiter, revelando estructuras a una profundidad de hasta 6 millas (9 kilómetros) debajo de la superficie. La cámara principal de JUICE tomará imágenes de los patrones de nubes de Júpiter, los anillos y el terreno caótico y lleno de cráteres de Europa, Calisto y Ganímedes.
“Para comprender la cuestión de la habitabilidad, necesitamos explorar el sistema de Júpiter a escala global”, dijo Witasse. “Así que estudia a Júpiter, su atmósfera, su clima, su poderoso campo magnético giratorio, la luna volcánica Io, las otras lunas del sistema y cómo todos estos cuerpos están interconectados”.
La nave espacial JUICE, construida por Airbus y encerrada dentro de la nariz cónica del lanzador Arianespace Ariane 5, se lanzará a las 8:15:01 a. m. ET (12:15:01 UTC) desde el Centro Espacial de Guyana, Guyana El Centro Espacial es el Centro operó el puerto espacial Guyana en Kourou, Francia. Ariane 5 saltará de la plataforma de lanzamiento con 2,9 millones de libras de empuje de su motor principal alimentado con hidrógeno y dos propulsores de cohetes sólidos montados lateralmente.
Un cohete europeo está en su penúltimo vuelo con la nave espacial JUICE. El lanzamiento final de Ariane 5, que transporta dos satélites de comunicaciones, está programado para junio, cuando el cohete caballo de batalla se retirará y se reemplazará por una nueva generación de cohetes Ariane 6 que aún se encuentran en desarrollo en Europa.
Ariane 5, uno de los vehículos de lanzamiento más potentes del mundo, ha completado 115 misiones, incluido el histórico lanzamiento del telescopio espacial James Webb en la Navidad de 2021.
La nave espacial JUICE de 13.141 libras (5.961 kilogramos) viajará a bordo de un cohete Ariane 5 durante casi 28 minutos, ganando suficiente velocidad para escapar de la gravedad de la Tierra y entrar en el sistema solar. Después de separarse de la etapa superior de Ariane 5, JUICE se pondrá en contacto con la estación de tierra y desplegará sus dos alas generadoras de paneles solares, cada una dispuesta en una forma cruciforme única.
Los paneles solares son los más grandes jamás construidos para una nave estelar, se extienden casi 89 pies (27,1 metros) en la parte superior y miden 915 pies cuadrados (85 metros cuadrados). Su gran tamaño permitirá que JUICE genere suficiente energía para la nave espacial y sus instrumentos científicos en Júpiter, que está unas cinco veces más lejos del sol que la Tierra. Las 23.560 células solares de la nave espacial generarán 850 vatios de potencia.
“En la Tierra, un área de superficie (de panel solar) de este tipo podría alimentar una casa y una carretera enteras, pero en Júpiter solo alimentaría un microondas una vez”, escribieron los funcionarios de la ESA en un dossier de prensa de JUICE.
Los controladores terrestres del Centro de Operaciones de Naves Espaciales de la ESA en Darmstadt, Alemania, supervisarán el viaje de JUICE a Júpiter. Los primeros 17 días después del lanzamiento incluirán una serie de implementaciones de instrumentos, antenas y boom.
“JUICE es una nave espacial que ha pasado la mayor parte de la última década diseñando y desarrollando y ahora está lista para su lanzamiento en el vehículo de lanzamiento Ariane 5”, dijo Alessandro Atzei, ingeniero de sistemas, responsable de la carga útil de la misión JUICE de la ESA. “Entonces, estamos hablando de una nave espacial bastante grande con una serie de características clave que son realmente convincentes. Antenas muy grandes de alta ganancia, enormes paneles solares, 85 metros cuadrados y muchos brazos desplegables. Entonces, después del lanzamiento, será será mucho trabajo asegurarse de que todo esté correctamente implementado para que podamos comenzar nuestra misión”.
La ESA seleccionó la misión JUICE para su desarrollo en 2012, superando las propuestas para el Observatorio de Astrofísica de Rayos X y la misión del Detector de Ondas Gravitacionales en una competencia por financiamiento del Programa de Ciencias Espaciales de Visión Espacial de la agencia.
A pesar del impulso masivo proporcionado por el cohete Ariane 5, la nave espacial JUICE no se dirigirá directamente a Júpiter. Dará una vuelta al sol una vez antes de regresar en agosto de 2024 y volar más allá de la Tierra y la luna, una maniobra que utiliza la gravedad para comenzar a remodelar la órbita de la sonda. El sobrevuelo será la primera maniobra asistida por gravedad de la Tierra y la Luna por parte de una nave espacial.
Se planea un sobrevuelo similar asistido por gravedad con Venus para agosto de 2025, seguido de dos sobrevuelos más de la Tierra en 2026 y 2029. En un momento decisivo para la misión, JUICE encenderá su motor principal para usar la gravedad de Júpiter para alcanzar la órbita en julio de 2031. El hito iniciará una serie de 35 sobrevuelos de Ganímedes, Calisto y Europa para medir con precisión el espesor de la capa de hielo global de Europa y buscar moléculas orgánicas.
“Júpiter, es realmente un sistema solar en miniatura”, dijo Witasse.
Luego, en 2034, JUICE entrará en órbita alrededor de Ganímedes para estudios detallados.
La nave espacial intentará confirmar la existencia de un océano profundo bajo la superficie en Ganímedes. El instrumento altímetro láser, financiado en gran parte por Alemania, medirá las deformaciones de las mareas para ayudar a los científicos a aprender más sobre el hipotético océano interior de Ganímedes y recopilar datos para un mapa topográfico global de la luna más grande del sistema solar.
Los instrumentos de JUICE crearán mapas de alta resolución de su superficie de hielo e investigarán el campo magnético de Ganímedes. Cuando JUICE se quede sin combustible, los controladores terrestres guiarán la nave espacial hacia una colisión con Ganímedes para asegurarse de que no contamine ninguna otra luna en el sistema de Júpiter, lo que podría dificultar futuras misiones para buscar vida.
Muchos de los objetivos de JUICE siguen los hallazgos de la misión Galileo de la NASA, que visitó el sistema de Júpiter entre 1995 y 2003.
La misión JUICE no estará aislada en Júpiter. La NASA planea lanzar la multimillonaria nave espacial Júpiter Europa Clipper desde el Centro Espacial Kennedy de Florida en octubre de 2024.
Europa Clipper se lanzará en un cohete más potente, el Falcon Heavy de SpaceX, y alcanzará la órbita alrededor de Júpiter en abril de 2030, un año antes que JUICE. Las dos misiones son complementarias, JUICE se centró en Ganímedes y Europa Clipper se preparó para estudiar Europa, uno de los mejores candidatos para mundos habitables en otras partes del sistema solar.
“Júpiter, es realmente un sistema solar en miniatura”, dijo Witasse.
Científicos de Estados Unidos y Europa están investigando oportunidades para realizar observaciones coordinadas entre Europa Clipper y la nave espacial JUICE.
“Hemos estudiado ambas trayectorias en el sistema y podemos ver que cuando dos naves espaciales pueden observar este satélite juntas, podemos hacer una gran ciencia en Europa”, dijo Vitas. “Un ejemplo es el sobrevuelo de Clipper, que fue seguido por el sobrevuelo de JUICE cuatro horas después”.
Otra misión robótica que actualmente orbita Júpiter es la nave espacial Juno de la NASA, que llegó al gigante gaseoso en 2016 y ha completado 50 órbitas a Júpiter. Las cargas científicas de Juno fueron diseñadas para estudiar la atmósfera y el interior de Júpiter, pero los científicos ampliaron recientemente la misión para fotografiar la luna más grande de Júpiter.
Europa Clipper y JUICE serán la tercera y cuarta nave espacial en orbitar Júpiter después de que las sondas Pioneer 10 y 11 de la NASA comenzaran una serie de sobrevuelos únicos en 1973 y 1974.
La aviónica sensible de la nave espacial JUICE está contenida dentro de una bóveda revestida de plomo para protegerla de la intensa radiación que rodea a Júpiter.
“La masa, la potencia, todo está optimizado para este tipo de misión”, dijo Justin Byrne, director de programas científicos del fabricante de naves espaciales Airbus Defence and Space. “La radiación es el asesino de la electrónica y, a menos que la protejas, la electrónica comenzará a funcionar mal. Tendremos daños en la memoria y, finalmente, fallas informáticas catastróficas”.
JUICE se adentrará más en el universo de lo que cualquier nave espacial europea haya viajado por sí sola. La sonda Huygens de la ESA, que aterrizó en la luna Titán de Saturno, hizo autostop hasta Saturno con la nave espacial Cassini de la NASA.
Según Byrne, la nave espacial JUICE está diseñada para la redundancia, con dos computadoras y copias de seguridad para la mayoría de los sistemas principales.
“Además, debido a que Júpiter está tan lejos de la Tierra, no tenemos control directo sobre él”, dijo Byrne.
Las señales de radio tardan aproximadamente una hora y media en viajar de un lado a otro entre la Tierra y Júpiter. Esto requirió que los ingenieros diseñaran la nave espacial JUICE con un software autónomo para detectar problemas y colocarse en una configuración segura el tiempo suficiente para esperar las órdenes de los controladores en la Tierra.
La antena de alta ganancia de 8,2 pies de ancho (2,5 metros) de JUICE transmitirá imágenes y datos científicos a la Tierra. Científicos de instituciones de investigación de todo el mundo analizarán las mediciones.
“No vamos a usar JUGO para detectar vida”, dijo Witasse. “Pero a pesar de ello, estaremos investigando aspectos interesantes relacionados con la vida y la habitabilidad”.
El espectrómetro de masas de iones en JUICE medirá el vapor de agua y otras moléculas en la delgada atmósfera de la luna helada. Otro instrumento medirá los perfiles verticales de la atmósfera del satélite.
“Realmente, el aspecto más interesante de la misión es saber dónde está esta agua”, dijo Vitas. “¿Cuál es la composición de la sal? ¿Cómo se relaciona eso con la habitabilidad de esas lunas?”
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