Cuando se lanzó,
Juno era la
segunda en la serie de sondas iniciada por
Mars
Reconnaissance Orbiter (que continúa con
MAVEN y la próxima
OSIRIS-REx),
con una plataforma hexagonal de 3.5 metros de diámetro y 3.5 metros de alto,
con una envergadura de
paneles solares de 20 metros, totalizando una superficie
activa de 60 metros cuadrados, la segunda máxima después de
Rosetta, algo necesario para funcionar
allí, al tratarse ya de la sonda que más lejos del Sol ha ido funcionando
únicamente con energía solar. Un elemento que destaca por encima de todos a
bordo de
Juno es su
bóveda deelectrónicas, que no es más que un cubo de un metro de lado elaborado en
titanio en el que dentro va casi todo el equipamiento electrónico (ordenadores
de a bordo, sistema de comunicaciones, electrónicas de los instrumentos, etc.)
diseñada para soportar los tremendos niveles de radiación que se dan en torno a
Júpiter. Sus paredes son de 1 centímetro de grosor, lo que reducirá (que no
evitará) la exposición a la radiación joviana y alargará su vida hasta que la
misión acabe. Pero lo importante son sus instrumentos. MWR, Radiómetro de
Microondas, es el primero de su tipo enviado a Júpiter. Realmente se trata de
un conjunto de seis antenas,
cada una diseñada para detectar una longitud de
onda en esta gama del espectro electromagnético. Están distribuidas alrededor
de la plataforma, ocupando dos de sus laterales. Una de ellas ocupa todo un
lateral, poseyendo una superficie de 1.6 metros cuadrados, mientras que el
resto llenan otro. Dos de ellas son del tipo denominado de parche, tres, tipo
de conjunto de ranuras, y la más pequeña, tipo cuerno. Mediante cables, se
comunican con el receptor y las electrónicas del instrumento, situadas en la
bóveda de electrónica. Cada antena registra la energía de microondas emitida
naturalmente de las distintas capas atmosféricas, lo que en conjunto permitirá
al MWR sondear cientos de km. de atmósfera para así saber cómo se estratifica y
qué elementos la componen. Una zona de máximo interés será la Gran Mancha Roja,
y las mediciones permitirán saber hasta qué profundidad alcanza esta viejo
anticiclón. MAG, el sistema de magnetometría, comprende una
plataforma (en la
punta de uno de los paneles solares) que posee los magnetómetros de núcleo
saturado triaxial (similares a los usados en tantas y tantas misiones
anteriores) y un conjunto de cuatro Compases Estelares Avanzados, o ASC (en
resumidas cuentas, escáneres estelares) proporcionados por la Universidad
Técnica de Dinamarca. Su propósito es el de estudiar mejor que nunca la
potentísima magnetosfera joviana, y en compañía de los ASC, para tener una referencia
de posición en el sistema joviano para más tarde crear un mapa tridimensional
de esta formidable estructura y su evolución, para tratar de entender su
generación y, al final, la estructura interna del planeta. JADE, el Experimento
de Distribución
Auroral Joviano, apunta a estudiar las partículas (electrones e
iones) que, como producto final tras interactuar con la magnetosfera, generan las
fantásticas auroras vistas desde la Tierra. Comprende
cuatro sistemas, tres
sensores de electrones (JADE-Es, situados a 60º, 180º y 300º alrededor de la
sonda), un sensor de iones (JADE-I, junto al JADE-E180) y las electrónicas de
control. Los JADE-Es son analizadores electrostáticos esféricos que llevan las
partículas a placas microcanal como detectores, y JADE-I es similar, pero
optimizado para iones. En ambos, las partículas pasan primero por desviadores
electrostáticos que barren el campo de visión sin necesidad de partes móviles. Además,
JADE-I añade un espectrómetro de masa del tipo Tiempo de Vuelo, en el que es
capaz de averiguar qué partículas existen en el entorno joviano por el tiempo
que tardan en alcanzar el sensor, también una placa microcanal. Todo este
paquete está gestionado por un procesador AT697E, con 138 KB de PROM, 512 KB de
EEPROM y hasta 4 MB de SRAM para almacenar las instrucciones dadas a los
instrumentos. En la sonda, los JADE-Es están posicionados de tal forma que
escanean el plano de rotación de
Juno,
mientras que JADE-I lo hace de manera perpendicular a él. Su mayor trabajo lo
tendrá sobre los polos de Júpiter, de manera que sus estudios servirán para
crear representaciones de las auroras jovianas con una resolución de 50 km.,
además de detectar iones cargados positivamente de hidrógeno, helio oxígeno y
azufre, materiales eyectados por las erupciones volcánicas de Io. JEDI, el
Instrumento Detector de partículas Energéticas
Jovianas, tiene el encargo de
estudiar la interacción de las partículas energéticas que fluyen por el espacio
con el entorno joviano. Son en realidad tres detectores, dos situados en el
plano de rotación de
Juno (JEDI-90 y
JEDI 270), y el tercero, situado de manera perpendicular a él (JEDI-A180), y,
en esencia, son repeticiones del sistema PEPPSI que carga
New Horizons, con modificaciones para soportar el entorno de
Júpiter y evitar excesiva exposición al Sol. Su misión, medir la energía de las
partículas que entran en la magnetosfera joviana e interactúan con ella, y que
acaban generando las auroras del planeta. JADE y JEDI se complementarán
estudiando los distitnso rangos energéticos de las partículas que acaban
precipitadas sobre los polos de Júpiter para crear las auroras.
JIRAM, el
Cartógrafo Auroral Infrarrojo Joviano, es uno más de la serie de instrumentos
VIRTIS (
Cassini/VIMS-Vis,
Rosetta/VIRTIS,
Venus Express/VIRTIS,
Dawn/VIR),
adaptado a una
sonda rotatoria. Emplea un telescopio reflector tipo Schmidt de
160 milímetros de longitud focal (
f/3.7),
y desde ahí, la luz va a un divisor de haz, sirviendo así a dos detectores
distintos, una cámara y un espectrómetro, ambos infrarrojos, empleando cada uno
un sensor de mercurio-cadmio-telurio HgCdTe de 270 x 438 pixels. En la cámara,
el detector está dividido en dos áreas:
filtro L, centrado a 3.455 micrones (para obtener imágenes en alta resolución
de iones de hidrógeno excitados en las regiones polares), y filtro M, a 4.780
micrones (para observar puntos calientes en lo profundo de la atmósfera). Por su
parte, el espectrómetro podrá, mediante una abertura estrecha, registrar el
espectro infrarrojo entre 2 y 5 micrones, empleando una rejilla de difracción
plana y dos elementos ópticos correctores. El sistema es servido por un espejo
motorizado que introduce la luz en el sistema a la vez que trata de mantener la
imagen en el campo de visión. Dada la rotación de la sonda de 2 rpm, la escena
estará en el campo de visión completamente quieta durante solo 1.1 segundos. Un
par de radiadores servirán para enfriar los detectores hasta su temperatura
operativa. JIRAM será usado para estudiar la atmósfera joviana en y alrededor
de las auroras, profundizando hasta 70 km. bajo las capas altas de la atmósfera,
además de profundizar en los denominados puntos calientes, una serie de vacíos
descubiertos por la misión
Galileo,
tratando entender su estructura y origen. UVS, el Espectrógrafo Ultravioleta de
Juno, no es más que el cuarto en la
serie de
sistemas ultravioleta
Alice
(
Rosetta/
Alice,
New Horizons/
Alice,
Lunar Reconnaissance/LAMP), adaptado para su nueva situación en una
plataforma rotatoria. En esencia es idéntico al resto de hermanos (formado por
un espejo primario paraboloide fuera de ejes de aluminio recubierto de níquel (
f/3), sirviendo a una rejilla de
difracción holográfica también de aluminio recubierta de níquel (ambas
secciones recubiertas por fluoruro de magnesio sobre aluminio para una óptima
reflectividad) y un detector de placa microcanal sirviendo a un fotocátodo de
ioduro de cesio), siendo un espectrógrafo del tipo círculo Rowland, siendo la
placa microcanal de diseño cilíndricamente curvado. Hay tres diferencias
notables entre los instrumentos anteriores y el UVS de
Juno. El primero es su apertura. En vez de estar frente al espejo
primario, se encuentra donde está el puerto de brillo de aire del
Alice de
New Horizons. De dimensiones similares, dentro hay un espejo
inclinado 45º para permitir introducir la luz en el sistema. Además, este
espejo de escaneo está motorizado, permitiendo un movimiento de +30º y -30º
para permitir mantener todo el tiempo posible la escena en el detector a medida
que la sonda rota sobre sí misma. Otra diferencia es su detector, ya que dada
la inmensa cantidad de radiación que existe, se ha recurrido a un nuevo tipo de
placa microcanal, denominada XDL (línea de retraso cruzado) que, además de ser
resistente a la radiación, proporciona mejor resolución espacial, entre otros
beneficios. De la misma forma que el sensor CCD de la cámara de luz visible de
Galileo, el sensor de UVS está envuelto
por una protección consistente en láminas de Tántalo, para reducir todavía más
la exposición a la radiación. El sistema está diseñado para observar el
ultravioleta lejano y el ultravioleta extremo entre los 68 y los 210
nanómetros. La tercera diferencia es que sus electrónicas están situadas en la
bóveda de electrónica, y todas las operaciones las gestiona un procesador 8051,
de 32Kb de PROM, 128Kb de EEPROM y 128Kb de SRAM. El propósito del instrumento
es el de observar las auroras jovianas en luz ultravioleta y, en conjunción con
los instrumentos JADE y JEDI, comprender la relación entre las auroras, las
partículas que entran, y la magnetosfera. El sistema de radio ciencia, o GS (Ciencia
de Gravedad), apunta a obtener la información necesaria para entender la
estructura interna de Júpiter cartografiando el campo gravitatorio joviano. Para
ello, usará su sistema de comunicaciones emitiendo dos emisiones de radio (banda-X
y banda-Ka) para ello.
The Waves, el
experimento de ondas de radio y plasma de
Juno,
pretende medirlas para comprender las interacciones entre el campo magnético,
la atmósfera y la magnetosfera joviana. Para ello dispone de dos sensores, la
antena dipolar eléctrica (las dos antenas que nacen de la parte baja de la
plataforma, en forma de V, de cuatro metros de punta a punta), y la bobina de
búsqueda magnética (que consiste en un cable sumamente delgado enrollado 10.000
veces alrededor de un núcleo de 15 centímetros). Y para acabar,
JunoCam. Ya lo contamos en su día, y es que este sistema no es un instrumento científico, sino una
herramienta de divulgación, como las MoonKAM de
GRAIL. El objetivo es involucrar al público para que éstos se descarguen y procesen las imágenes enviadas y después, compartirlas. JunoCam es un sistema de luz visible basado en la cámara MARDI de
Curiosity, adaptada para soportar en cierta medida la radiación joviana. consiste en un sistema óptico refractor de 14 elementos y 11 milímetros de longitud focal (siendo los cinco primeros resistentes a la radiación) sirviendo a un detector CCD con 1600 x 1200 pixels de superficie activa, todo envuelto en una carcasa de titanio para reducir la exposición a la radiación. El sistema además posee cuatro filtros: longitud de onda roja (600-800 nanómetros), longitud
de onda verde (500-600 nanómetros), longitud de onda azul (420-520 nanómetros) y una banda infrarroja dedicada a la absorción del metano (0.88-0.90 micrones). estos filtros están situados sobre el CCD en una
placa que los dispone en forma de tiras que cubren los 1600 pixels de ancho pero solo 155 filas de alto. Como
Juno es una sonda rotatoria, para la construcción de imágenes se emplea el método "Pushframe", en el que en este caso, la propia rotación de la sonda construye las tiras de imágenes. Sin embargo, la rotación es elevada, lo que pondría en riesgo la creación de imágenes nítidas. Con exposiciones de 400 milisegundos, acabarían emborronadas, por lo que se aplicará un proceso informático llamado TDI (integración por retraso de tiempo), mediante 100 complejos pasos. Este es el mismo método final usado por la cámara HiRISE de
Mars Reconnaissance Orbiter para obtener las impresionantes instantáneas que recoge. Al estar en órbita polar sobre Júpiter, obtendrá secuencias de los polos jovianos con increíble nitidez, con una resolución de 50 km., aunque en los pasos por los perigeos esta mejorará, alcanzando los 3 km. La cámara está controlada por sus propias electrónicas, que incorporan un buffer de memoria de 128 MB para almacenar, y luego descargar, las imágenes tomadas. Lo más interesante es que, partiendo de las primeras imágenes que tome (y de las que han hecho astrónomos aficionados) el público podrá elegir las zonas de la atmósfera de Júpiter más interesantes a ver y estudiar. En el momento del lanzamiento, la sonda desplazaba una masa de 3625 kg.
Desde su lanzamiento hasta ahora, todas las operaciones han sido tranquilas, salvo por el tiempo alrededor de su único sobrevuelo, practicado a la Tierra el 9 de octubre del 2013, pasando a unos 500 km. de la superficie. Durante el crucero, supimos un detalle operacional acerca de los paneles solares. Son tres paneles solares, formados por 11 secciones en total. Pues bien, la sonda tiene la cualidad de poder desconectar varias de estas secciones, para poder simular las operaciones en torno a Júpiter, además de reducir así la generación energética, ya que sus necesidades son modestas, de solo 450 vatios, y a medida que se aleja del Sol, se han ido reacoplando. en fin, lo dicho, lo más importante antes de la inserción orbital
fue el sobrevuelo terrestre, en el que no solo cogió el impulso final para dirigirse a Júpiter, también probó varios instrumentos, el más obvio el sistema
JunoCam, demostrando su habilidad de tomar imágenes tanto sobre la Tierra como de la Luna, mediante sus cuatro filtros. Lo más notable, sin embargo fue la detección de señales morse emitidas en ondas de radio por radioaficionados saludando a la sonda, tras una campaña iniciada por la NASA. Esto demostró la potencia de este sistema, y de lo que será capaz de hacer en un entorno tan "sónico" como el joviano.
Lo importante es antes que nada la inserción orbital, y para ello empleará su propulsor principal, el Leros-1B, el mismo tipo usado en varias misiones marcianas y en
MESSENGER en Mercurio. Para insertarse en órbita, el motor funcionará durante 35 minutos, tras incrementar el ratio de rotación de 2 rpm a 5, situándose tras esto en una órbita polar extremadamente elíptica de 53.5 días de duración. Esta es la primera desviación con respecto al plan original, que preveía una órbita de 107 días antes de una maniobra de reducción del apogeo. Este cambio proporcionará más tiempo para comprender cómo responde
Juno al entorno joviano, y verificar las operaciones de la instrumentación. Pasará dos órbitas en esta trayectoria, la primera para verificación, y la segunda, como preparativo para la Maniobra de Reducción de Periodo. Será la última vez que use su motor principal para bajar a una órbita de 14 días (11 originalmente) que será en la que tome los datos. Durará 22, y al tiempo usará tanto el MWR como los magnetómetros y los ASC para tomar datos e imágenes durante la maniobra.
Aunque
no se diga claramente, este es un cambio motivado por los estudios realizados acerca de la radiación joviana, que parece que puede ser más peligroso de lo anticipado. Con esta nueva órbita se prevé reducir la exposición a la radiación, alargando la misión de 15 a 20 meses, y pasando de 30 órbitas a 32. Esto traerá un beneficio no anticipado antes del lanzamiento de la sonda. Con ello, con solo ocho órbitas, se habrá podido construir un mapa básico tanto de gravedad como magnético, permitiendo luego obtener mediciones de cada vez más resolución. Si en algo es novedosa la órbita de
Juno alrededor de Júpiter es que será polar, algo nunca antes intentado allí, lo que permitirá tomar datos en todas las latitudes, y además permitirá a JunoCam obtener imágenes de los polos. Las únicas que tenemos las tomó
Pioneer 11 en su sobrevuelo de diciembre de 1974 (siendo, además, la que más se ha acercado al planeta), y el sistema que las tomó no era el ideal para esa tarea. con los años, y el avance tecnológico, permitirán que un sistema moderno, aunque relativamente sencillo, tome mejores secuencias de esas zonas poco conocidas del hermano mayor del sistema.
La órbita definitiva, de 14 días de duración, llevará a
Juno a un perigeo joviano de hasta 4.200 km. sobre la capa superior de nubes, y un apogeo de estará más allá de la órbita del satélite galileano más exterior, Calixto. Durante los pasos por el perigeo, la sonda recorrerá el trayecto de polo a polo de norte a sur, y esa mínima distancia, junto con la aproximación polar, permitirá evitar lo más peligroso de los potentísimos cinturones de radiación jovianos. Cuando esté en ella, obtendrá la información suficiente como para responder a algunas de estas preguntas, si no todas: ¿Cómo se formó Júpiter?; ¿Cuánta agua (y oxígeno) posee?; ¿Cómo está estratificado el interior y cuál es su estructura interna?; ¿Rota como un cuerpo sólido, o su interior profundo rota a distinta velocidad?; ¿Posee un núcleo denso, y si lo tiene, cuán grande es?; ¿Cómo y dónde se genera en inmenso campo magnético?; ¿Cómo están las estructuras atmosféricas, como la Gran Mancha Roja, relacionadas al movimiento del interior profundo?; ¿Cuáles son los procesos físicos que alimentan las auroras jovianas?; y ¿qué apariencia tienen los polos jovianos vistos de cerca? Un programa cargadito.
¿Y por qué
Juno se llama así? Está relacionado con la mitología griega, y romana. En ella, Zeus (Júpiter) estaba huyendo de su esposa y hermana, Hera (Juno) que ya se estaba cansando de los ligues que su esposo estaba teniendo. Para ocultarse de ella y su mal humor, Zeus se envolvió en un velo de nubes para que Hera pasara de largo y no le encontrara. Sin embargo, Hera, desde el Monte Olimpo, le pilló, atravesando su velo de nubes. En esencia, es lo que
Juno va a hacer con Júpiter. Por cierto, para los
amantes de los Lego, a bordo de la sonda van tres figuras de estos míticos juegos de construcción. Una representa a Júpiter, con un rayo en una de sus manos, la segunda retrata a Juno, con una lupa en la mano, que significa su búsqueda de la verdad, y la tercera, retrata a Galileo, con un modelo del planeta en una mano, y una representación de su telescopio en la otra. Un detalle menor, pero simpático.
Bueno, esto es todo lo que teníamos que contar. Con apenas una semana para llegar, todo está preparado, y la sonda ya está tomando
nuevas imágenes.
Juno es la novena sonda en investigar Júpiter, aunque solo la segunda en hacerlo desde órbita. No os preocupeis, ya que, cuando su misión acabe, a principios del 2018, tendremos en fase de construcción las próximas sondas que viajen al hermano mayor del sistema, con objetivos distintos, una a Ganímedes, y otra a Europa. Sin embargo, la Bella Dama del Espacio tendrá todavía mucho que decir, y estaremos aquí para relatarlo.
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