Las próximas misiones a Júpiter: JUICE

Las primeras misiones jovianas fueron de sobrevuelo. Necesitamos esperar a Galileo para la primera indagación sistemática de todo el sistema de Júpiter y, a Juno para centrarnos en el propio planeta. Y, ¿cuál es el siguiente paso? Ir a por sus satélites galileanos.

Durante la década del 2000, tanto la NASA como la ESA empezaron a estudiar el modo de hacerlo. La agencia americana tenía la vista fijada en Europa, por los descubrimientos de Galileo realizados durante su misión. Pero, ¿y la agencia europea? Tirando a lo "fácil", escogió otro destino fascinante.

El mayor satélite natural del sistema solar orbita en torno al hermano mayor del sistema. Más grande incluso que Mercurio, a primera vista Ganímedes parece una prima hermana de la Luna, pero helada. Sin embargo, hay más de lo que se ve a simple vista, con un más que probable océano bajo su helada corteza y, en especial, su característica más única, su campo magnético. Ya hemos hablado de este lugar en profundidad, así que no nos extenderemos. Ya sólo estas dos características sobran y bastan para justificar un misión para explorarlo. El camino para lograrlo ha sido largo y tortuoso.

Fue hacia mediados y finales de la década del 2000, cuando la NASA y la ESA anunciaron planes conjuntos para el estudio de estos dos satélites jovianos, que también mencionamos aquí. El plan cayó, lo que no impidió que la agencia europea optara por seguir adelante con su sonda.

Perteneciente al programa Cosmic Visión, es la primera misión de gran formato de la agencia, bajo la designación L1, y con el nombre de JUICE, el Explorador de las Lunas Heladas de Júpiter. A primera vista, podría ser una reedición de Galileo, pero que va más allá. Se anunció en el 2012 con un lanzamiento previsto para la década siguiente. Pues bueno, ahí le tenemos, a días del lanzamiento.

JUICE es la mayor sonda interplanetaria desarrollada por la ESA, producida por un consorcio liderado

por Airbus. Sí, es de gran formato, y compleja, porque tiene que lidiar con varios retos, como el de la temperatura, la energía y la radiación. Plegada para el lanzamiento, ofrece unas dimensiones de 4.09 x 2.86 x 4.35 metros, pero una vez desplegada, aumentan a 16.89 x 37.1 x 13.7 metros, por la gran cantidad de apéndices desplegables. Su bus es la base de montaje de todo, albergando lo necesario para funcionar. Por ejemplo, cuenta con un potente ordenador que gestionará todas las operaciones de a bordo, contando con un alto grado de autonomía empotrada en su sistema operativo. A eso se le une un grabador de datos de estado sólido con una capacidad de 1.25 Tb de información, tanto telemetría de la sonda como datos científicos. Para transmitir todo, contará con un sistema de comunicaciones dual, de banda-X y banda-Ka, herencia de BepiColombo, acoplado a una antena de alta ganancia de dos metros y medio de diámetro, fija a la plataforma, una antena de media ganancia direccional, y antenas de baja ganancia. Estabilizada en sus tres ejes para su orientación, emplea lo típico: unidades de medición

inercial, ruedas de reacción, dos escáneres estelares, sensores solares, y un par de cámaras de navegación para las maniobras. En cuanto a la propulsión, un motor principal se ocupará de todas las maniobras más enérgicas, con uno intermedio para correcciones de rumbo y uno más modesto para maniobrar bla sonda si no puede usar sus ruedas de reacción, o para desaturarlas en servicio normal. Para su misión, lleva más de tres toneladas de combustible. JUICE es la segunda misión joviana en usar paneles solares para su generación de energía. De punta a punta, miden 27 metros, y cada uno de cinco secciones, tiene una inusual configuración de forma de cruz, con secciones de 2.5 x 3.5 metros. En total, contabiliza 23560 células, creando una superficie activa de 85 metros cuadrados, los mayores enviados fuera de la Tierra. Y para almacenarla, y soportar largos eclipses, contará con hasta cinco baterías de ion litio. Está fuertemente protegida contra la radiación, pero aunque no se acercará demasiado a lo más potente de los cinturones de radiación jovianos, siempre estará en cierto peligro. Por eso, muchos componentes han sido modificados para ser más tolerantes a la radiación, y las electrónicas están en una bóveda protectora. Y en cuanto a su protección termal, debe tener en cuenta tanto el calor del sistema solar interior como el frío del exterior. Para ello cuenta con mantas multicapa especiales, calentadores eléctricos y radiadores, además de contar con la antena principal como escudo térmico en las etapas más próximas al sol. La

carga útil suponen 280 kg. de instrumentación para un total de doce investigaciones. La cámara de a bordo se llama JANUS, acrónimo (en latín) de Observación Comprensiva de Júpiter, sus Asuntos Amorosos y sus Descendientes, es un sistema reflector con un sistema óptico de tres espejos fuera de ejes, al estilo de las cámaras OSIRIS de la sonda Rosetta. Una rueda de filtros de trece posiciones permitirá realizar observaciones en luz visible y en infrarrojo cercano de los objetivos a estudiar, con resoluciones que van de los diez kilómetros para el planeta, a los 2.4 metros para Ganimedes. Un sensor de gran formato estará protegido para la radiación. MAJIS, el Espectrómetro de Imágenes de los Satélites y Júpiter, indagará en la composición de todo lo que escanee, en un amplio abanico de longitudes de onda desde 0.4 a 5.7 micrones en el visible y en el infrarrojo. Se especializa tanto en minerales como en el estudio de los materiales helados, además de servir como sensor meteorológico para el planeta. En Júpiter su resolución será de cien kilómetros, y de hasta setenta y cinco metros en Ganímedes. JUICE-UVS es el Espectrógrafo Ultravioleta de la sonda. Contribución de la NASA, es la primera unidad de la segunda generación de sensores ultravioleta Alice diseñados para New Horizons y estrenado por Rosetta y que ha sido especialmente modificado para los estudios de las lunas jovianas. Fuertemente protegido de la radiación, se usará en los satélites para estudiar las exosferas, las auroras que puedan producirse, y de las posibles plumas de material que se sospecha que salen del interior de Europa. En Júpiter, se dedicará a su atmósfera y en sus potentes auroras. Para el planeta, la resolución será de 250 kilómetros, para los satélites, de hasta 500 metros, en longitudes de onda de 55 a 210 nanómetros. Interesante es SWI, el Instrimento de Ondas Submilimétricas. Una antena receptora de treinta centímetros de diámetros recibirá la energía en esta banda espectral para indagar acerca de las superficies y exosferas de los satélites, y en Júpiter, de la distribución de la temperatura, la composición y la dinámica de su atmósfera. GALA, el Altímetro Láser de Ganímedes, se dedicará a levantar un mapa topográfico del satélite, en una arquitectura semejante a la del BELA de BepiColombo. Una de las novedades más interesantes de la misión es RIME, el Radar para la Exploración de las Lunas Heladas, penetrará hasta nueve kilómetros de hielo para indagar qué se oculta ahí abajo, obteniendo una resolución vertical de treinta metros. Si hay océanos allí abajo, RIME los detectará. J-MAG, el Magnetómetro de JUICE, apunta a caracterizar el potente campo magnético jovianos, el de Ganímedes, y cómo interactúan. Los sensores, para mayor limpieza en sus mediciones, se sitúan en un mástil de 10.6 metros de largo. PEP, en Paquete de Entorno de Partículas, conjuga seis sensores (uno de la NASA) que estudiarán en profundidad la magnetosfera jovianas y cómo interactúa con los satélites, detectando iones, electrones, gas neutral exosférico, átomos neutrales energéticos y plasma termal. RPWI, la investigación de Ondas de Radio y Plasma, se dedicará al estudio del entorno de plasma y las emisiones de radio naturales producidos alrededor de la sonda, usando cuatro sensores llamados GANDALF, MIME, FRODO y JENRAGE. Entre los sensores de este paquete, contará con cuatro sondas Langmuir, cada una situada en un mástil exclusivo de dos metros y medio de largo. 3GM es el sistema de radio ciencia llamado Gravedad y Geofísica de Júpiter y las lunas Galileanas. Conectado al transpondedor de banda-Ka y su oscilador ultraestable, se usará para sondear el interior del planeta y los satélites y ver cómo son por dentro. También está PRIDE, Interferómetro y Experimento Doppler Radio Planetario, estará conectado con antenas terrestres para, junto con 3GM, para el estudio de la gravedad de los distintos cuerpos que estudie en el sistema jovianos, usando interferometría de base muy larga. Y para acabar, RADEM, un monitor de radiación que tomará datos continuamente sobre la cantidad de radiación que le rodea, lo que puede activar las respuestas de protección dentro de la sonda. Una vez repostada y lista, desplaza una masa de 6042 kg. No es un peso pluma. 

El lanzamiento de JUICE supone el fin de una época para la ESA, porque será la última vez que el potente Ariane 5-ECA se eleve por los cielos de Kourou, evento que ocurrirá a no más tardar del día 13. Así, tras veintiocho minutos de proceso, la sonda volará libre.

Los primeros diecisiete días los usará para el despliegue de todos sus apéndices, mientras sus controladores se preparan para el largo viaje que le espera. Su trayecto, como toda sonda que va para quedarse allí necesita impulso para ganar velocidad, por lo que necesita realizar varios sobrevuelos planetarios. Durante los casi ocho años de travesía, realizará cinco, los dos primeros en agosto del 2024 a la Luna y

a la Tierra, en una maniobra inusual e inédita, que sólo se producirá si se lanza antes del día 18. Si no, sólo a la Tierra. El siguiente será un año después, aproximadamente, a Venus, para volver a la Tierra otras dos veces más, en septiembre del 2026 y enero de 2029. Entrará en el cinturón de asteroides dos veces, pero nada más que se se ha identificado una oportunidad de sobrevuelo asteroidal, en octubre del 2029 al asteroide 223 Rosa, un tipo C de casi 83 km de diámetro. Y la llegada a Júpiter, para julio del 2031.

La tarea científica arrancará seis meses antes de la inserción orbital, y el primer sobrevuelo a un satélite, Ganímedes concretamente, acaecerá siete horas y media antes de entrar en órbita, en el primero de los treinta y cinco sobrevuelos lunares. De ellos, sólo dos serán a Europa, el primero en julio del 2032, antes de una secuencia de encuentros con Calixto los cuales, además de estudiar este satélite, cambiará la inclinación de la órbita elíptica de la sonda que permitirá estudiar de lejos los polos jovianos. A continuación, la última secuencia de acercamientos a Calixto y Ganímedes corregirá la trayectoria de JUICE para hacerla más circular, usando la gravedad jovianas, y así ayudar para la inserción orbital a Ganímedes, que debería producirse en diciembre del 2034, estando primero en una órbita polar elíptica para, después, en una órbita circular, tal vez a 500 km de altitud.

Son muchos los misterios que todavía encierran tanto Júpiter cono sus satélites galileanos, y JUICE apunta a resolver algunos de ellos. Está potentemente equipada para ello, y de la larga lista de preguntas por responder, estas son las cinco principales: ¿Como son los mundos oceánicos de Júpiter? ¿Por qué Ganímedes es tan único? ¿Cómo el complejo entorno jovianos dio forma a los satélites, y vice versa? ¿Cómo es un gigante de gas típico, cómo se forma, y cómo funciona? Y, ¿podría haber, o haber habido, vida en el sistema joviano? Para ello, no perderá de vista nada de lo que ocurra, incluyendo a la dinámica luna Io y, además, trabajar en concierto con la misión de la NASA Europa Clipper, con su lanzamiento previsto, si no hay retrasos, para octubre del 2024.

Pues ya veis, al final el círculo se cierra, porque al final tendremos dos sondas estudiando no sólo Júpiter, sino dos de sus satélites más interesantes. ¿Podemos pedir más?