JUICE

JUICE: listo para la exploración de Júpiter

Los controladores de vuelo en el centro de control de la misión de la ESA en Alemania, han estado ocupados esta semana trabajando con equipos de instrumentación en los despliegues finales para preparar el Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) de la ESA para la exploración de Júpiter.

Han pasado seis semanas desde que JUICE comenzó su viaje y, en ese tiempo, el equipo de control de vuelo desplegó todos los paneles solares, antenas, sondas y mástiles que estaban recogidos de forma segura durante el lanzamiento. El último paso ha sido girar y fijar en su lugar las sondas y antenas que componen el módulo RPWI (Juice’s Radio & Plasma Wave Investigation).

“Han sido seis semanas agotadoras, pero muy emocionantes”, dice Angela Dietz, subdirectora de operaciones de la nave espacial de la misión. “Hemos enfrentado y superado varios desafíos para que JUICE esté en condiciones de llevar a cabo la mejor ciencia en su viaje a Júpiter”.

JUICE: Detalle de la instrumentación de a bordo
JUICE: Detalle de la instrumentación de a bordo

JUICE: 10 instrumentos, 11 experimentos

Las antenas y los mástiles de JUICE llevan parte del total de 10 instrumentos de JUICE que necesitan mantenerse separados de los campos eléctricos y magnéticos del cuerpo principal de la nave.

JUICE, Instrumental abordo
JUICE, Instrumental a bordo

JUICE llevará a bordo 10 instrumentos y 11 experimentos desarrollados por equipos científicos de 15 países europeos, Estados Unidos y Japón. Transportará el complemento de carga útil geofísico, de detección remota e in situ, más poderoso jamás enviado al Sistema Solar exterior:

El instrumental de a bordo

  1. 3GM, o gravedad y geofísica de Júpiter y lunas galileanas, es un paquete de radio que comprende KaT (transpondedor Ka), USO (oscilador ultraestable) y HAA (acelerómetro de alta precisión). El experimento estudiará el campo gravitatorio de Ganímedes, la extensión de los océanos internos en las lunas heladas y la estructura de la atmósfera neutra y la ionosfera de Júpiter y sus lunas. Liderado por ESA.
  2. GALA, el altímetro láser de Ganímedes, estudiará la deformación de las mareas de Ganímedes y la topografía de las superficies de las lunas heladas. Liderado por ESA.
  3. JANUS, el sistema de cámara óptica, estudiará las características y los procesos globales, regionales y locales en la luna, y también mapeará las nubes de Júpiter. Tendrá una resolución de hasta 2,4 m en Ganímedes y unos 10 km en Júpiter. Liderado por ESA.
  4. J-MAG, el magnetómetro JUICE, está equipado con sensores para caracterizar el campo magnético joviano y su interacción con el de Ganímedes. También estudiará los océanos subterráneos de las lunas heladas. Liderado por ESA.
  5. MAJIS, el espectrómetro de Imágenes de lunas y Júpiter, observará las características de las nubes y los componentes atmosféricos de Júpiter. Así mismo, caracterizará los hielos y minerales en las superficies heladas de la luna. Liderado por ESA.
  6. PEP, el paquete ambiental de partículas, comprende un paquete de sensores para caracterizar el entorno de plasma del sistema de Júpiter. Liderado por ESA.
  7. RIME, el radar para la exploración de lunas heladas, es un radar de penetración en hielo que estudiará la estructura del subsuelo de las lunas heladas. Tiene un alcance de hasta nueve kilómetros de profundidad. Liderado por ESA.
  8. RPWI, la Investigación de ondas de radio y plasma, caracterizará el entorno de emisión de radio y plasma de Júpiter y sus lunas heladas. Para ello utilizará un conjunto de sensores y sondas. Liderado por ESA.
  9. SWI, el instrumento de ondas submilimétricas, investigará la estructura de temperatura, la composición y la dinámica de la atmósfera de Júpiter. También estudiará las exosferas y superficies de las lunas heladas. Liderado por ESA.
  10. UVS, el espectrógrafo de imágenes UV, caracterizará la composición y la dinámica de las exosferas de las lunas heladas. También estudiará las auroras jovianas e investigará la composición y estructura de la atmósfera superior del planeta. Liderado por NASA.

PRIDE: experimentando con orgullo

La misión también llevará a cabo un Experimento Doppler y de RadioInterferómetro Planetario (PRIDE).

Este experimento utilizará el sistema de telecomunicaciones estándar de la nave espacial, junto con radiotelescopios en la Tierra, para realizar mediciones precisas de la posición y la velocidad de la nave espacial.

Geometría de un experimento PRIDE
Geometría de un experimento PRIDE

Estas mediciones permitirán investigar los campos de gravedad de Júpiter y sus lunas heladas.

Utilizando la técnica radioastronómica de referenciación de fase (campo cercano) VLBI, PRIDE proporcionará estimaciones ultraprecisas de los vectores de estado de la nave espacial.

También proporcionará la posición lateral de JUICE en el marco de referencia celeste internacional.

Estas mediciones, en sinergia con los instrumentos de ciencia de radio y astrometría óptica, ayudarán a mejorar los valores de las efemérides de las lunas galileanas.

Muchas preguntas aún por responder

Este poderoso instrumental a bordo de JUICE recopilará datos que nos ayudarán a responder preguntas como:

  • ¿Cómo son los mundos oceánicos de Júpiter?
  • ¿Por qué Ganímedes es tan único?
  • ¿Podría haber, o haber existido alguna vez, vida en el sistema de Júpiter?
  • ¿Cómo ha dado forma el entorno complejo de Júpiter a sus lunas y viceversa?
  • ¿Cómo es un planeta gigante gaseoso típico?
  • ¿Cómo se formó y cómo funciona?

Exploración de Júpiter: dos cámaras de monitorización

Hemos tenido instantáneas regulares de todo el proceso de implementación gracias a las dos cámaras de monitorización de JUICE, JMC1 y JMC2. Cada una de estas cámaras tiene un campo de visión diferente.

JUICE, cámaras de monitoreo
JUICE, cámaras de monitoreo JMC1 y JMC2.

En las horas posteriores al lanzamiento, estas cámaras tomaron los primeros ‘selfies’ de JUICE desde el espacio. Desde entonces, han sido vitales para verificar que todas las partes de la nave espacial se desplegaron correctamente.

Complementando nuestras vistas de las cámaras de monitoreo, la confirmación de que todo se había implementado según lo planeado también provino del propio instrumental.

Los equipos de científicos responsables de algunos de los instrumentos los han estado encendiendo y tomado medidas para comprobar que todo funciona bien. Ya han confirmado que los instrumentos RPWI, JANUS, J-MAG y GALA de JUICE, así como el monitor de radiación RADEM, están listos para ir a Júpiter.

RPWI: 7 implementaciones en 5 días

Esta semana, se desplegaron con éxito las cuatro sondas Langmuir y las tres antenas de instrumentos de ondas de radio del módulo RPWI. En conjunto, conforman siete de los 10 sensores RPWI que medirán las variaciones en los campos eléctricos y magnéticos alrededor de Júpiter, así como las ondas de radio y el plasma frío.

Después de ver el último mástil desplegarse con éxito esta tarde, el investigador principal de RPWI, Jan-Erik Wahlund del Instituto Sueco de Física Espacial, dijo: «Fantástico, después de más de 10 años de trabajo intensivo, finalmente estamos listos para los descubrimientos científicos».

JUICE: Despliegue de la cuarta sonda Langmuir
JUICE: Despliegue de la cuarta sonda Langmuir

RPWI será el primer dispositivo en generar un mapa 3D de los campos eléctricos alrededor de Júpiter. Nos dará información valiosa sobre cómo se transfiere la energía entre la enorme magnetosfera giratoria de Júpiter y las grandes lunas heladas Ganímedes, Calisto y Europa.

Esta transferencia de energía impulsa, por ejemplo, las auroras en Ganímedes y en la atmósfera superior de Júpiter. La sensibilidad especial de RPWI a las bajas frecuencias permitirá detectar señales electromagnéticas muy débiles de mareas y corrientes dentro de los océanos subterráneos de las lunas heladas.

Antes y después de cada despliegue, el equipo de RPWI encendió el instrumento para medir la diferencia de señal en cada sensor recién instalado. Cada uno ahora recopila datos y los entrega a la unidad de procesamiento de datos a bordo de RPWI, que envía los datos a la Tierra.

Nuestra estrategia de diseño 3D hace posible medir «observables físicos» reales (cantidades físicas que pueden ser medidas como la energía y el momento). De este modo no hay que recurrir a teorías o simulaciones para interpretar los datos”, dice Jan Bergman, investigador del Instituto Sueco de Física Espacial y director técnico de RPWI.

JANUS: Primeras imágenes tomadas en el espacio

La semana pasada, cuando JUICE se encontraba a unos 8 millones de kilómetros de la Tierra, los ingenieros encendieron por primera vez el instrumento de cámara óptica JANUS.

A diferencia de los sensores RPWI, montados en mástiles alejados del cuerpo principal de JUICE, JANUS está fijado a una plataforma óptica. De este modo se mantiene estable cuando apunta hacia sus objetivos, como cuando se usa un trípode aquí en la Tierra.

JUICE: Telescopio JANUS
JUICE: Telescopio JANUS de la Italiana Leonardo.

JANUS también apunta en la misma dirección que los otros instrumentos de «detección remota» de JUICE

En Júpiter, la cámara de JANUS tomará imágenes en 13 colores diferentes, desde luz violeta hasta el infrarrojo cercano. Estas imágenes permitirán a los científicos investigar las lunas Ganímedes, Calisto y Europa, incluso estudiar si podría existir vida debajo de sus cortezas heladas.

JANUS también recopilará datos de otras partes del sistema joviano, incluida la intensa actividad volcánica en Io, las muchas lunas más pequeñas y el tenue sistema de anillos de Júpiter.

Por último, pero no menos importante, JANUS obtendrá imágenes de los procesos que tienen lugar en la atmósfera de Júpiter.

Durante la puesta en servicio de la semana pasada, se realizó una verificación completa del hardware, con todos los subsistemas activados y monitoreados. El rendimiento del instrumento se comprobó tomando imágenes de estrellas.

Los datos adquiridos demostraron que todo era nominal. Después de esta intensa sesión en el terreno, por fin podemos decir que tenemos un instrumento totalmente listo para entrar en servicio”, dijo Pasquale Palumbo (IAPS-INAF), investigador principal de JANUS.

RIME: Una situación «tensa»

Pero el viaje hacia el despliegue completo no ha sido del todo fácil. Solo unos días después del lanzamiento, los controladores de vuelo intentaron desplegar la antena del instrumento RIME (Radar for Icy Moon Exploration). Los primeros segmentos de las antenas se desplegaron según lo planeado, pero los siguientes segmentos se negaron a moverse.

Los controladores sospecharon que un pequeño alfiler atascado impidió el despliegue de los segmentos, manteniéndolos fijos en su posición. Así que unieron sus cerebros para encontrar una solución.

Sacudieron a JUICE usando sus propulsores, lo calentaron con la luz solar. Todos los días la antena mostraba signos de movimiento, pero se quedaba atascada en su soporte.

JUICE: Despliegue de la antena RIME
JUICE: Finalmente, la antena RIME se despliega.

Finalmente, RIME cobró vida casi tres semanas después, cuando el equipo activó un dispositivo mecánico dentro del soporte. El impacto movió el alfiler unos pocos milímetros, justo los necesarios para que la antena se desplegase por completo. Esto supuso un alivio para los equipos de operaciones y proyectos de la ESA, así como de la industria espacial.

La puesta en marcha de RIME aún está en curso, pero el equipo ya ha realizado algunas mediciones con el instrumento.

JUICE: Próximos pasos en la exploración de Júpiter

Durante las próximas semanas, se encenderá y revisará más instrumental a bordo de JUICE del total de 10 instrumentos. Se espera que, a mediados de julio, todos los instrumentos funcionen perfectamente, listos para la exploración de Júpiter.

JUICE, Próximos pasos
JUICE, Próximos pasos

En agosto de 2024, JUICE llevará a cabo la primera maniobra de «asistencia gravitatoria» Tierra-Luna jamás realizada. En Astronáutica se denomina «asistencia gravitatoria» a la maniobra destinada a utilizar la energía del campo gravitatorio de un planeta o satélite para obtener una aceleración o frenado de la sonda, cambiando su trayectoria.​

Al ejecutar esta maniobra, un sobrevuelo de la Luna asistido por gravedad seguido solo 1,5 días después por uno de la Tierra, JUICE podrá ahorrar una cantidad significativa de propelente en su viaje hacia los mundos jovianos.

Fuente: JUICE deployments complete: final form for Jupiter

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