Cohete Ariane 5 con el Juice a bordo
Así es Juice, la sonda espacial con sello español que buscará vida en Júpiter y sus lunas
Ganimedes, Calisto y Europa serán, junto con el propio planeta Júpiter, las zonas de exploración de Juice cuando llegue en el año 2031.
13 abril, 2023 02:43La Agencia Espacial Europea está a punto comenzar una de las misiones más importantes de su historia reciente, con importante participación de España incluida. A eso de las 14:15 horas peninsular el explorador Juice se lanzará a bordo de un cohete Ariane 5 desde la Guayana Francesa. Por delante, más de 600 millones de kilómetros, 8 años de viaje interplanetario y —mínimo— otros 4 trabajando en Júpiter donde estudiará el planeta más grande del sistema solar y también 3 de sus lunas: Calisto, Europa y, más a fondo, Ganimedes.
La misión Juice (Jupiter Icy Moons Explorer o Explorador de las Lunas Heladas de Júpiter) estudiará estas lunas como "objetos planetarios y como posibles hábitats", explican desde la ESA. También explorará el complejo entorno de Júpiter y estudiará todo el sistema de cuerpos celestes en su conjunto "como arquetipo de los gigantes gaseosos presentes en todo el Universo".
Las investigaciones de Juice se basarán en los conocimientos y descubrimientos científicos aportados por las misiones Galileo (desde 1996 al 2003) y Juno (desde 2016 a la actualidad) impulsadas por la NASA. Trabajará mano a mano con la sonda Europa Clipper, también estadounidense, que se lanzará en octubre de este mismo año y pondrá el foco en la luna Europa.
Desempaquetando Juice en la Guayana Francesa
Además, la misión europea es pionera en algunos ámbitos dentro del sistema solar. Será la primera en orbitar un satélite natural diferente al nuestro con su estudio de Ganimedes, la mayor luna de Júpiter. Y, en su viaje espacial, realizará la primera asistencia gravitatoria Luna-Tierra, que empleará la fuerza de atracción de ambos cuerpos para ahorrar propelente en una maniobra complejísima.
Lanzamiento y viaje
Juice será la última misión de la Agencia Espacial Europea que emplea el cohete Ariane 5, el mismo que se encargó de lanzar del telescopio James Webb en 2021 o de la sonda Rosetta en 2004. Cuenta con 50 metros de largo, 5,4 de diámetro y un peso al momento de despegue de 780 toneladas, de las que poco menos de 6 toneladas corresponden a la nave espacial.
Juice entre la luna Ganímedes y Júìter
Los primeros segundos de lanzamiento estarán protagonizados por el motor Vulcan 2 de la etapa principal del Ariane 5 y por los dos cohetes de combustible sólido —boosters— situados uno a cada lado. Cuando lleguen a 70 kilómetros de altitud, después de 2 minutos y 16 segundos de vuelo, estos dispositivos de apoyo se separarán y dejarán a la etapa central funcionando en solitario otros 53 segundos.
Cuando la misión lleve poco más de 3 minutos y a una altitud de 116 kilómetros, el carenado superior se desacoplará y dejará a la vista la segunda etapa. Ésta última emprenderá su viaje en solitario a 219 kilómetros de altura y tras 8 minutos y 44 segundos tras el lanzamiento.
A partir de ese momento, será la encargada de inyectar a Juice en la órbita correcta a unos 1.538 kilómetros de altura y, después de 27 minutos de misión, la segunda etapa se desacoplará del satélite y emprenderá trayectoria en solitario rumbo a Júpiter. Juice aprovechará la atracción gravitatoria de la Tierra —realizando dos vuelos de aproximación— y de Venus para ahorrar el máximo de combustible y gracias a la cual recorrerá los 600 millones de kilómetros que le separan del planeta azul.
Plan de vuelo del Juice
"Esto es enormemente complejo teniendo en cuenta el viaje de Juice, que implica usar la gravedad para impulsarse, dos maniobras de inserción en órbita y 35 sobrevuelos en las lunas heladas", apuntan desde la Agencia.
Si todo sale según lo previsto, Juice llegará a Júpiter en julio del año 2031 para comenzar con sus labores científicas de observación y análisis del planeta gaseoso y sus satélites. Y quién sabe si encontrar vida en alguno de ellos.
Blindado a condiciones extremas
Una vez desplegados todos los sensores y paneles solares, Juice tendrá unas dimensiones de 16,8 de envergadura por 2,86 de alto por 13,7 metros de ancho; junto con un peso sin combustible de 2.420 kilogramos. Dado que realizará numerosos vuelos de aproximación, los cambios de órbitas y a la complejidad de las maniobras a ejecutar, el propelente a bordo asciende a 3.650 kilogramos a repartir entre el combustible de monometilhidracina y el oxidante de óxidos mixtos de nitrógeno.
El sistema de propulsión se compone de un motor principal bipropulsor y de un conjunto de 10 propulsores extras que serán los que ejecuten las trayectorias programadas por los ingenieros y permitirán el éxito de la misión. Por otro lado, la nave espacial es una plataforma estabilizada en los 3 ejes, lo que significa que cuenta con varias ruedas de impulso para ajustar la orientación.
Juice
Cuando llegue a su destino, Juice se encontrará a 600 millones de kilómetros de la Tierra que se traducen en 1 hora y media de retardo de la comunicación. La ESA ha diseñado a la nave espacial para operar de forma totalmente autónoma y para reaccionar y recuperarse ante cualquier posible problema que pueda suceder.
La protección contra las condiciones tan extremas, un aspecto en el que han trabajado varios grupos de Airbus en España, ha sido uno de los problemas más importantes a los que se han tenido que enfrentar los ingenieros. Juice cuenta con escudos antirradiación para proteger los componentes electrónicos más sensibles, una antena de 2,5 metros para enviar y recibir datos, unos paneles solares de 85 metros cuadrados y una capa de aislamiento que le permite resistir a 250 y a -230 grados centígrados.
Instrumentos a bordo del Juice
En el apartado de la sensórica, la nave espacial europea incorpora un sistema de cámara óptica, un espectrógrafo para la zona ultravioleta, un espectrómetro, un instrumento de onda submilimétrica, un altímetro láser, un radar, un magnetómetro, un espectrómetro de partículas, un sistema para la investigación de las ondas de radio y el plasma y, por último, un sistema para medir la gravedad y la geofísica. En total, 10 instrumentos a bordo con un peso total de 200 kilogramos.
El sello español
Airbus España ha tenido un peso muy importante en todo el desarrollo y la construcción de la nave espacial. "Somos responsables del SST, uno de los subsistemas más importantes de Juice", ha explicado Ignacio Uribarri, jefe del programa Juice de Airbus Getafe. "La primera S del nombre corresponde con la estructura completa, tanto la primaria —la columna vertebral de Juice— como las secundarias".
"La segunda S corresponde con el shielding o blindaje" que incorpora la nave para resistir el medio tan extremo al que se va a enfrentar. "Uno de los principales parámetros de diseño de Juice es la radiación, hay muchos elementos de la estructura y equipos electrónicos que no son capaces de aguantarla".
Factores externos a los que Juice estará sometido
Los ingenieros de Airbus en España han trabajado en el diseño de materiales que aguantan muy específicos y resistentes para incorporarlos a la estructura y, dentro de la misma, han creado dos sarcófagos blindados contra la radiación. "Hemos desarrollado unas láminas de plomo, un material que no se utiliza en este sector, de alrededor de un milímetro para proteger lo que va dentro".
"La última pata del acrónimo, el ST, corresponde con el control térmico que se ocupa que tanto la estructura como todos los equipos funcionen en las mejores condiciones posibles de temperatura", explica Uribarri. El ambiente térmico es otro de los parámetros condicionantes de Juice y ha supuesto un auténtico reto para los ingenieros de la compañía.
Para ello han ideado un sistema compuesto por capas de mantas térmicas, "cada milímetro cuadrado está recubierto, tanto en el interior como en el exterior". La segunda pata del control térmico las componen las hot pipes, un sistema de tuberías en cuyo interior se encuentra amoniaco y terminan en unos disipadores de calor que consiguen rebajar la temperatura de los sistemas.
"También hemos diseñado unos elementos, patente nuestra, que se llaman Vetl y que sirven para transmitir el calor de un punto a otro". La diferencia con los anteriores es que estos son muy eficientes y se adaptan a cualquier forma, no como los hot pipes que son rígidos.
Mástil del magnetómetro fabricado por la vasca Sener
Además de Airbus España, en Juice también han participado otras compañías patrias. Como la madrileña Inventia fabricando los elementos de manejo en tierra de la estructura de la nave espacial o Sener del País Vasco con el mástil del magnetómetro de 10,5 metros y una antena de ganancia media con su mecanismo de apuntamiento y electrónica.
Buscando vida en Júpiter
La misión de Juice se encuadra dentro del objetivo de la Agencia Espacial Europea de saber cómo se han formado otros planetas y satélites y si es posible que se haya desarrollado vida en ellos. En esos términos, Juice explorará la potencial zona habitable mediante la caracterización de los océanos, las capas heladas, las composiciones, la superficies, los entornos y la actividad. Tanto de Ganimedes como de Europa y Calisto.
Juice frente a Júpiter y sus lunas
Otra rama de investigación será la que se enfoque exclusivamente en Júpiter. Estudiando el sistema completo caracterizando y analizando la atmósfera, el entorno magnético, el anillo y otros satélites, incluido Io que se ha consagrado como el cuerpo con más actividad volcánica de todo el Sistema Solar.
Comenzando por los satélites jovianos, en el Europa buscará biomarcadores y bolsas de agua y explorará la geología, la superficie el subsuelo, la actividad y el medioambiente. De Calisto, la superficie más antigua de todo el sistema solar, el propósito sera estudiarlo para comprender el entorno de Júpiter primitivo y descubrir si tiene un océano salado bajo la superficie, algo que algunos estudios han apuntado como posibilidad.
Ganimedes será el objeto más estudiado por Juice que intentará explorar el campo magnético, el océano oculto, el núcleo complejo, el contenido de hielo, la corteza, la interacción con Júpiter, la actividad pasada y presente y el potencial de habitabilidad. También investigará el vapor de agua y otras sustancias que conforman la atmósfera gracias a que ejecutará un total de 12 vuelos de aproximación que pueden descender incluso a una órbita de solo 200 kilómetros.
Juice también aprovechará sus órbitas para analizar el entorno e intentará arrojar luz sobre algunos campos poco estudiados en la actualidad. "El campo magnético de Júpiter es unas 20 veces más fuerte que el de la Tierra", indican desde la ESA. "Comprender el complejo entorno magnético del planeta sigue siendo uno de los misterios más destacados del Sistema Solar, y Juice pretende resolverlo".
