Ariane 5 ECA | Misión JUICE

Se acerca la tan esperada misión JUICE de la ESA a bordo de un cohete Ariane 5 ECA provisto por Arianespace. Este lanzamiento parte del Complejo de Lanzamiento Ariane 3 (ELA-3) en el Puerto Espacial de Kourou, en la Guayana Francesa. A tal fin, la fecha prevista es el 16 de junio de 2023.

Misión JUICE

La misión JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer, en inglés) tiene como objetivo estudiar el planeta gigante gaseoso y tres de sus principales lunas oceánicas, Ganímedes, Calisto y Europa, realizando observaciones gracias a un conjunto de diez instrumentos.

La nave despegará este abril de 2023 y su viaje por el espacio tendrá una duración de ocho años, incluyendo sobrevuelos asistidos por gravedad de la Tierra y Venus antes de llegar a Júpiter en 2031. Una vez llegada a su destino pasará al menos tres años realizando observaciones detallas del planeta y de las lunas mencionadas, estudiándolas como hábitats potenciales para la vida.

En septiembre de 2032, la nave espacial entrará en órbita alrededor de Ganímedes para su misión científica cercana y se convertirá en la primera nave espacial en orbitar una luna que no sea la luna de la Tierra.

Objetivos de JUICE

El enfoque de JUICE es caracterizar las condiciones que pueden haber llevado a la aparición de ambientes habitables entre los satélites helados jovianos, con especial énfasis en los tres mundos oceánicos: Ganímedes, Europa y Calisto.

Ganímedes (satélite natural más grande del sistema solar) será el enfoque principal de la investigación ya que se considera un laboratorio natural pera analizar la naturaleza, evolución y la habitabilidad potencial de los mundos helados en general, además por su desempeño dentro del sistema de satélites galileanos y sus interacciones magnéticas y de plasma únicas.

Ganímedes y Calisto
– Caracterización de las capas oceánicas y detección de reservorios putativos de agua subterránea
– Mapeo topográfico, geológico y composicional de la superficie
– Estudio de las propiedades físicas de las costras heladas
– Caracterización de la distribución de masas internas; dinámica y evolución de los interiores
– Investigación de la tenue atmósfera de Ganímedes
– Estudio del campo magnético intrínseco de Ganímedes y sus interacciones con la magnetósfera joviana.

Europa
– Investigación de la química esencial para la vida, incluidas las moléculas orgánicas
– Comprensión de la formación de las características de la superficie
– Estudio de la composición del material que no es hielo de agua.
– Primer sondeo del subsuelo de la luna, determinando el espesor mínimo de la corteza helada

Io y otros
– Observaciones más distantes para varios satélites irregulares menores y la luna volcánicamente activa Io

Júpiter
– Estudios nuevos de la atmósfera y la magnetósfera de Júpiter y su interacción con los satélites
– Comprensión de la evolución y la dinámica del sistema joviano

Línea de tiempo

Abril 2023: lanzamiento desde Kourou en un Ariane 5
Agosto 2024: 1.^er sobrevuelo a la Tierra
Agosto 2025: sobrevuelo a Venus
Septiembre 2026: 2.º sobrevuelo a la Tierra
Enero 2029: 3.^er sobrevuelo a la Tierra
Julio 2031: inserción a la órbita de Júpiter
Julio 2031-Junio 2032: fase de reducción de energía
Julio 2032: dos sobrevuelos a Europa
Agosto 2032-Agosto 2033: fase de inclinación de Júpiter y sobrevuelos a Calisto
Noviembre 2033-Noviembre 2034: fase de transferencia a Ganímedes
Diciembre 2034: inserción a la órbita de Ganímedes
Diciembre 2035: fin de la misión

La nave

La nave espacial JUICE es una plataforma estabilizada en tres ejes, preparada para acomodar los diez instrumentos. La gran cantidad de maniobras de sobrevuelo y las asistencias de gravedad requieren que la nave transporte alrededor de 3.000 kg de propelente químico.

El subsistema de energía consiste en una matriz solar con dos alas de cinco paneles cada una, resultando en una superficie total de 85 m², que proporciona ~820 W en Júpiter (condiciones de fin de vida) y una batería de iones de litio.

Una antena de alta ganancia de 2,5 m de diámetro, que utiliza las bandas X y Ka, garantizará los enlaces de telemetría/telemando para las operaciones de rutina, el modo seguro y las investigaciones relacionadas con la ciencia de la radio. Cada día se descargarán al menos 1,4 Gbits de datos científicos.

El sistema de propulsión es un motor principal bipropelente, más un conjunto de 10 propulsores. Las dos maniobras principales de la misión son las inserciones en órbita de Júpiter y Ganímedes. Dos bóvedas proporcionarán a algunos componentes electrónicos un escudo contra el duro entorno de radiación de Júpiter, así como condiciones térmicas adecuadas.

La nave espacial incluye apéndices desplegables, como un brazo de 10,6 m que admite sensores JMAG y RPWI, una antena de radar de 16 m y una antena orientable de ganancia media utilizada para comunicaciones e investigaciones de radiociencia.

Aquí puedes ver un modelo en 3D de JUICE realizado por la ESA.

Instrumentos

La nave espacial JUICE llevará un poderoso complemento de carga útil de detección remota, geofísica e in situ. La carga útil consta de diez instrumentos de última generación más un experimento que utiliza el sistema de telecomunicaciones de la nave espacial con instrumentos terrestres. Separado por tipos, estos son los instrumentos de JUICE:

Detección remota

JANUS

Un sistema de cámara óptica para estudiar la morfología y los procesos globales, regionales y locales en las lunas, y para realizar el mapeo de las nubes en Júpiter. JANUS tendrá 13 filtros, un campo de visión de 1,3 grados y una resolución espacial de hasta 2,4 m en Ganímedes y unos 10 km en Júpiter.

MAJIS

Un espectrómetro de imágenes hiperespectrales para observar características de nubes troposféricas y especies menores en Júpiter y para la caracterización de hielos y minerales en las superficies de lunas heladas. MAJIS cubrirá las longitudes de onda visibles e infrarrojas de 0,4 a 5,7 micras, con una resolución espectral de 3-7 nm. La resolución espacial será de hasta 25 m en Ganímedes y de unos 100 km en Júpiter.

UV

Un espectrómetro UV para caracterizar la composición y la dinámica de las exósferas de las lunas heladas, estudiar las auroras jovianas e investigar la composición y estructura de la atmósfera superior. El instrumento realizará tanto observaciones nadir como sondeos de ocultación solar y estelar. UVS cubrirá el rango de longitud de onda de 55 a 210 nm con una resolución espectral de <0,6 nm. La resolución espacial alcanzará los 0,5 km en Ganímedes y hasta 250 km en Júpiter.

SWI

Un instrumento de ondas submilimétricas para investigar la estructura de temperatura, la composición y la dinámica de la estratósfera y la tropósfera de Júpiter, y las exósferas y superficies de las lunas heladas. SWI es un espectrómetro heterodino que utiliza una antena de 29 cm y trabaja en dos rangos espectrales de 1080-1275 GHz y 530-601 GHz con un poder de resolución espectral de ~107.

Geofísico

GALA

Un altímetro láser para estudiar la deformación de las mareas de Ganímedes y la morfología y topografía de las superficies de las lunas heladas. GALA tendrá un tamaño de punto de 40 m y una resolución vertical de 0,1 m a 200 km.

RIME

Un radar de penetración de hielo para estudiar la estructura del subsuelo de las lunas heladas hasta 9 km de profundidad con una resolución vertical de hasta 50 m en hielo. RIME trabajará en una frecuencia central de 9 MHz (ancho de banda de 1 y 3 MHz) y utilizará una antena de 16 m.

J-MAG

Un magnetómetro para caracterizar el campo magnético joviano, su interacción con el campo magnético interno de Ganímedes y para estudiar los océanos subterráneos de las lunas heladas. El instrumento utilizará sensores de compuertas de flujo (de entrada y de salida) montados en un brazo.

In situ

PEP

Un paquete de plasma con sensores para caracterizar el entorno de plasma en el sistema joviano. PEP medirá la densidad y los flujos de iones positivos y negativos, electrones, gas neutro exosférico, plasma térmico y átomos neutros energéticos en el rango de energía de 0,001 eV a 1 MeV con cobertura angular completa. La composición de las exósferas de las lunas se medirá con un poder de resolución de más de 1000.

3GM

Un paquete científico de radio que comprende un transpondedor Ka y un oscilador ultraestable. 3GM se utilizará para estudiar el campo de gravedad, hasta el grado 10, en Ganímedes y la extensión de los océanos internos en las lunas heladas, y para investigar la estructura de las atmósferas neutras y las ionósferas de Júpiter (0,1 – 800 mbar) y sus lunas.

RPWI

Un instrumento de ondas de plasma de radio para caracterizar el entorno de emisión de radio y plasma de Júpiter y sus lunas heladas. RPWI se basará en cuatro experimentos, GANDALF, MIME, FRODO y JENRAGE. Utilizará un conjunto de sensores, incluyendo dos sondas Langmuir para medir vectores de campo eléctrico DC hasta una frecuencia de 1,6 MHz y caracterizar receptores de plasma térmico y de media y alta frecuencia, y antenas para medir campos eléctricos y magnéticos en radioemisión, en el rango de frecuencia de 80 kHz – 45 MHz.

PRIDE

PRIDE utilizará el sistema de telecomunicaciones estándar de la nave espacial JUICE y VLBI (interferometría de línea de base muy larga) para realizar mediciones precisas de la posición y la velocidad de la nave espacial para investigar los campos de gravedad de Júpiter y las lunas heladas.

Misiones a Júpiter

La exploración de Júpiter y su sistema se remonta al año 1973 con la llegada de la sonda Pioneer 10. Desde entonces, otras naves han realizado sobrevuelos para llevar a cabo observaciones detalladas. Éstas han sido las siete sondas que han realizado mediciones a Júpiter:

1973

La Pioneer 10 fue la primera nave en visitar el sistema de Júpiter

1974

Poco después llegó la Pioneer 11, ambas naves descubrieron la magnetósfera del planeta.

1979

Las sondas Voyager 1 y Voyager 2 estudiaron sus lunas y el sistema de anillos, descubriendo la presencia de hielo de agua en la superficie de Europa y la actividad volcánica de Io.

1992

Varios años más tarde llegó Ulysses para continuar estudiando la magnetósfera.

2000

La sonda Cassini se acercó al planeta para tomar imágenes detallas de su atmósfera.

2007

La nave New Horizons pasó por Júpiter y realizó mediciones mejoradas de sus parámetros y de sus satélites

Además de las misiones mencionadas anteriormente, hay otras dos que tenían como objetivo orbitar el planeta. Éstas fueron:

1995

La nave espacial Galileo, la primera en entrar en órbita. Llegó en 1995 y estudió el planeta hasta el 2003. Recopiló una gran cantidad de información sobre el sistema joviano, realizó aproximaciones cercanas a las cuatro grandes lunas galileanas y encontró evidencia de atmósferas delgadas entres de ellas, y la posibilidad de agua debajo de sus superficies. También descubrió un campo magnético en Ganímedes.

2016

La segunda nave en entrar en la órbita de Júpiter fue Juno, lanzada en 2011. Su programa científico aún está en curso (a 2023).

La nave espacial JUICE, fabricada por Airbus Defence and Space para la ESA, será la primera misión Europea a Júpiter, pues todas las anteriores fueron realizadas por la NASA.

Ariane 5

La cohete encargado de lanzar al espacio la nave JUICE es un Ariane 5, un vehículo de lanzamiento espacial europeo de carga pesada fabricado y operado por Arianespace para la ESA.

Si quieres saber más sobre este potente cohete (al cual le quedan pocos lanzamientos para ser retirado y sustituído por el Ariane 6) puedes visitar nuestra ficha técnica del Ariane 5.