Estado de la misión JUICE a Júpiter

¿Cuál será la próxima misión que estudie Europa, el satélite de Júpiter? A fecha de hoy la única misión aprobada en firme es JUICE (JUpiter ICy moons Explorer). JUICE es una sonda de la agencia espacial europea (ESA) que tiene como objetivo principal explorar Ganímedes, la mayor luna de Júpiter, pero también realizará dos sobrevuelos de Europa. La misión se encuentra en la etapa de desarrollo B2 y no despegará hasta 2022, pero poco a poco sigue adelante. Veamos cómo será esta fascinante misión que nos revelará el sistema joviano a partir de 2029.

Sonda JUICE (ESA).
Sonda JUICE (ESA).

JUICE tendrá una masa ligeramente superior a las cinco toneladas (5250 kg, 2200 kg sin combustible), con 218 kg de instrumentos científicos. Con el engañoso aspecto de un simple satélite de comunicaciones, JUICE será la primera sonda europea independiente que explore el sistema solar exterior. Puesto que la ESA no dispone de tecnología de generadores de radioisótopos (RTGs), empleará enormes paneles solares de 97 metros cuadrados —los de Rosetta alcanzan los 64 metros cuadrados y los de Juno 50 metros cuadrados— capaces de suministrar la energía necesaria a la distancia de la órbita de Júpiter (hasta 880 vatios).

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Diseño actual de JUICE (Airbus D&S).
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Dimensiones de JUICE (Airbus D&S).
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Partes de la sonda JUICE (Airbus D&S).

Por culpa de su gran masa, JUICE no puede ser enviada directamente hacia Júpiter, así que llevará a cabo un tortuoso recorrido por el sistema solar interior para realizar varias maniobras de asistencia gravitatoria. La sonda despegará el 20 de mayo de 2022 —la ventana de lanzamiento durará tres semanas— mediante un cohete Ariane 5 ECA y efectuará tres sobrevuelos de la Tierra (en 2023, 2024 y 2026), uno de Venus (2023) y otro de Marte (2025). O sea, al sobrevolar Marte la trayectoria es de tipo EVEMEGA, ligeramente diferente a las empleadas por otras misiones como Galileo (VEEGA, es decir, dos sobrevuelos de la Tierra y uno de Venus), Cassini (VVEJGA, con dos sobrevuelos de Venus y uno de la Tierra) o Juno (EGA, un único sobrevuelo de la Tierra). Las asistencias gravitatorias de Venus obligan a diseñar la nave para soportar el tórrido régimen de temperaturas que existen a esa distancia del Sol, por lo que la antena de ganancia principal de 2,4 metros de diámetro se usará como el parasol principal.

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Trayectoria de JUICE y sobrevuelos de la Tierra, Venus y Marte para llegar a Júpiter (ESA).
Elementos de la sonda que se emplearán como escudo térmico (Airbus D&S).
Elementos de la sonda que se emplearán como escudo térmico (Airbus D&S).

Por lo tanto JUICE necesitará unos siete años y medio para llegar a Júpiter. La inserción orbital alrededor del gigante joviano se producirá en octubre de 2029 mediante el motor principal de 425 newtons de empuje. Justo un año más tarde la sonda llevará a cabo sus dos únicos sobrevuelos de Europa a 400 kilómetros de distancia. Son solo dos, pero por culpa de los mismos la nave ha tenido que ser blindada frente a las altas dosis de radiación de las cercanías de Júpiter. De hecho, aunque solo estará tres años y medio en Júpiter, JUICE recibirá diez veces la dosis de un satélite que pase quince años en órbita geoestacionaria (que a su vez recibe dosis más elevadas que uno en órbita baja). A diferencia de otras sondas como Juno, JUICE usará plomo como principal material para proteger la electrónica de la nave.

Júpiter y los satélites galileanos (ESA).
Júpiter y los satélites galileanos (ESA).
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Huella de los dos sobrevuelos de Europa por parte de JUICE (ESA).
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Dosis de radiación acumulada por JUICE a lo largo de su misión (ESA).

Entre diciembre de 2030 y mayo de 2031 JUICE realizará catorce sobrevuelos de Calisto y doce de Ganímedes. Finalmente, la inserción orbital alrededor de Ganímedes ocurrirá en diciembre de 2032. JUICE se convertirá así en la primera sonda que orbite un satélite del sistema solar exterior (incluso si es aprobada, la sonda EMFM de la NASA a Europa no se situará en órbita, sino que realizará más de 40 sobrevuelos de este satélite). Posteriormente JUICE se colocará en una órbita circular de 5.000 kilómetros de altura. En mayo de 2033 su altura se habrá reducido hasta quedarse a tan solo 500 kilómetros y en septiembre de ese año la misión debe tocar a su fin, aunque no se puede descartar una fase extendida en función del estado de la sonda.

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Inclinación de la órbita de JUICE durante su misión (ESA).
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Órbitas de JUICE alrededor de Júpiter y sobrevuelos de Europa, Ganímedes y Calisto (ESA).
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Sobrevuelos de Europa, Ganímedes y Calisto (ESA).
Tipos de órbita alrededor de Ganímedes (ESA).
Tipos de órbita alrededor de Ganímedes (ESA).

Para el estudio del océano —u océanos— que Ganímedes puede tener en su interior es imprescindible el magnetómetro, que debe estudiar la compleja minimagnetosfera del satélite (creada por la interacción del campo inducido por el campo magnético de Júpiter con el campo magnético creado por la propia luna). Con el fin de evitar la propia interferencia electromagnética de la sonda el magnetómetro estará en un mástil a 10,6 metros del cuerpo de la nave. Este magnetómetro será construido en España por la empresa SENER.

La magnetosfera de Ganímedes (ESA).
La magnetosfera de Ganímedes (ESA).

JUICE es la primera misión de tipo L (o sea, large, ‘grande’) del programa Cosmic Vision de la ESA. Aunque fue aprobada formalmente en 2012 con la denominación actual, la misión se remonta a la década pasada, cuando la NASA y la ESA acordaron explorar el sistema de Júpiter con dos sondas complementarias dentro de la misión EJSM (Europa Jupiter System Mission): la NASA suministraría el orbitador de Europa JEO (Jupiter Europa Orbiter) y la ESA el de Ganímedes JGO (Jupiter Ganymede Orbiter). JEO debía ser un orbitador de gran tamaño alimentado por RTGs, pero la NASA decidió cancelarlo de golpe y porrazo y la ESA se quedó abandonada a su suerte. Pese a todo, la agencia europea tomó la decisión de seguir adelante con JGO, aunque la sonda se adaptaría a la falta de colaboración norteamericana. Renacida con el nombre de JUICE, se optó por añadir dos sobrevuelos de Europa para aumentar su interés científico —ahora cuestionada— y compensar en parte la cancelación de JEO. En julio de 2015 la empresa Airbus Defence and Space fue seleccionada como contratista principal.

Desde el punto de vista de la habitabilidad, el océano de Ganímedes no es tan interesante como el de Europa porque se cree que está situado entre dos capas de hielo, mientras que el de Europa puede estar en contacto con el fondo rocoso y, por tanto, con hipotéticas fuentes termales. No obstante, un gran número de mundos en el Universo deben ser similares a Ganímedes, así que su estudio es clave para entender las posibilidades que tiene la vida de surgir en la Galaxia. Y JUICE será una pieza fundamental para desentrañar este misterio.

Sonda JUICE (Airbus D&S).
Sonda JUICE (Airbus D&S).
Instrumentos de JUICE (ESA).
Instrumentos de JUICE (ESA).
Segundo conjunto de instrumentos de JUICE (ESA).
Segundo conjunto de instrumentos de JUICE (ESA).

26 Comentarios

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JordiJordi

Tener que esperar 12 años (como mínimo) es mortal… el Ariane 5 es el cohete más potente que se puede usar? Con un SLS se podría acortar el viaje de ida?

JordiJordi

Vaya ante todo que sé que el SLS no está disponible aun, es solo por saber si con ese vector operativo podríamos ahorrarnos alguna asistencia gravitacional

FacundoFacundo

De llegar a materializarse el SLS, su ENORME costo difícilmente justifique una misión de este tipo…

raimundoraimundo

Supongo que no habría mucha diferencia. Para llegar a Júpiter las ventanas y la asistencia gravitatoria juegan un papel mucho mas importante.

CarlosCarlos

Con el SLS muy difícil por su costo pero y con el Falcón havey 50 toneladas sepodria reducir el tiempo de viaje?

elemepeelemepe

Daniel, Puede que diga una tonteria, pero ¿no sería factible enviar un segundo lanzador con una etapa que se acople con la sonda y proporcione el impulso necesario para una trayectoria directa? (se me viene a la cabeza el Agena de los Gemini, por ejemplo). No se que Delta-V hará falta, pero supongo que cualquier lanzador actual que pueda poner en LEO 10-15tm sería suficiente, ¿estoy en lo cierto Daniel? . Las citas orbitales son ya algo “rutinario”. Incluso se podria hacer con supervisión directa de los astronautas de la ISS. Estoy seguro que en cuanto a costes no supondria un incremento porque el ahorro de tiempo de viaje, diseño de equipos para una menor vida, blindaje, etc compensaria el coste añadido del segundo vector.
Daniel, das muy bien en la radio, pero por favor, no dejes de escribir.
Un abrazo.

Blue_HypergiantBlue_Hypergiant

Al contrario, seria mucho más caro. En cuanto al blindaje, seguiría necesitando el mismo, simplemente por los sobrevuelos a Europa, la duración de los instrumentos no creo que afectara mucho porque la sonda pasa la mayor parte del tiempo en hibernación, además habría que rediseñar la sonda para hacerla capaz de acoplarse en órbita con el impulsor, sin contar todo el dinero que implicaría un segundo lanzamiento.
Esas cosas o se planean desde el principio con ello en mente, o mejor olvidarse y tragarse los 7 años de viaje con resignación, jeje.

Saludos

U-95U-95

Si hay algo que detesto de la exploración espacial son los tiempos de los que se habla típicamente. Trece años de nada para una simple sonda a Júpiter -simple comparado con una misión tripulada seria, que es algo que justificaría ese tiempo-.

Pedro

Veo que a todos los que estamos por aquí nos fastidia el tiempo que va a tardar en llegar y deseamos “algo” que permita que lo haga antes.

Un cohete más potente queda excluido. Europa no tiene nada más potente que un Ariane 5, como mucho la versión más potente del futuro Ariane 6 pero no hay mucha diferencia. Se podría recurrir al SLS, el Falcon Heavy o el New Glenn pero todos son cohetes de EE.UU. y la misión es europea. A menos que la NASA decida involucrarse (a estas alturas es algo muy improbable) no es aceptable que los contribuyentes europeos paguen por un cohete yanqui.

Lanzarla en dos bloques, como comentaba elemepe, es factible, pero dispararía los costes. De entrada, pagar por dos lanzamientos (cada uno a unos 200M$). Luego habría que fabricar los depósitos de combustible, los sistemas de acoplamiento (automático o en la ISS), rediseñar la JUICE para soportar todo este trajín sin poder desplegar sus paneles solares…

A mi juicio, existe una opción mucho más sencilla y económica. La JUICE tendrá 97 m^2 de paneles solares que, si multiplicamos por la constante solar (1.361 W/m^2) nos dan 132.017 W. Poniendo una eficiencia de los paneles solares del 25% (una estimación conservadora), nos da 33.004 W de potencia eléctrica en órbita terrestre. Más que suficiente para ponerle unos buenos motores iónicos que acorten sensiblemente el viaje (en comparación, Dawn tiene 10.000W de potencia eléctrica en órbita terrestre). No se trata de una tecnología cara ni arriesgada así que, sinceramente, no entiendo porqué no la aprovechan.

Saludos

GabrielGabriel

Lo de los motores iónicos seguramente hubiese sido una buena idea, pero a estas alturas el diseño de la sonda debe estar ya definido. No creo que se puedan agregar elementos tan importantes

jmorenobsjmorenobs

Las fechas mas o menos encajan para un “Cornerstone” de la ESA
La sonda del Programa Cientifico Horizont 2000 de 1984 fue seleccionada en 1993, despego en 2004 y llego a su destino en 2014, Rosetta, total 30 años de desarrollo
La sonda del Programa Horizonte 2000+ de 1994, fue seleccionada en 2000, despeguara si todo va bien en 2018 y llegara a Mercurio en 2024, Bepi-Colombo, 30 años tambien
La sonda del Programa Cosmic Vision de 2004, es esta, JUICE, fue seleccionada en 2015, despegara en 2022 si no hay retrasos y llegara en 2030, 26 años y hay margen
Lo malo es que no hay otro programa cientifico para 2014.

jose-londonjose-london

Cuales fueron los criterios científicos a favor de mandar la sonda a Ganímenedes? y no a Europa, Calisto o Ío?

Daniel Marín

Comparado con Calisto, que el océano interno de Ganímedes es más voluminoso y su temperatura interna es mayor. Alrededor de Europa e Ío hay demasiada radiación para que JUICE pueda sobrevivir. Habría que rediseñar la sonda.

xKxK

..Ganímedes es el satélite natural conocido mas grande del Sistema Solar, ademas de ser el único que tiene campo magnético propio.
Varias sondas han sobrevolado a Ganímedes: la Pioneer’s, las Voyager’s, la Galileo, y la New Horizons, pero ‘de lejitos’.. claro aportaron información importante de este satélite sobre todo la sonda Galileo, que puso en evidencia la existencia de un campo magnético propio y la posibilidad de la existencia de un océano interno. pero de todas maneras poco se conoce de este satélite natural.
Juno ya esta en Jupiter, la NASA tiene planes para ir a Europa,
¿por que sno conocer en mas en detalle a Ganímedes?: esta sonda lo hará..

Mortadelo y FilemónMortadelo y Filemón

Definición: Ecosfera -> Lugar en el que puede funcionar una sonda que no desagrade demasiado a los ecologistas. Con semejantes paneles está claro que el límite de la ecosfera es la órbita de Júpiter. La sonda Cassini que actualmente está fuera de la ecosfera tuvo a sus protestones.

phobosphobos

Se debe tener en cuenta que cuanto más rápido vaya la sonda luego… ¡HAY QUE FRENARLA! para que quede finalmente en órbita a Ganímedes. Bastante tendrá la sonda según se acerque a Júpiter con contrarestar su gravedad y desacelerar lo suficiente para acomodarse al destino. Para ello hay que que ir despacito, sin prisas.

En esta ocasión no hay un ‘aerofrenado’ estilo la película (bastante buena) 2010 Odisea Dos. Ojalá se pudiera hacer.

Pedro

Hola Phobos.

La cuestión es que entre el lanzamiento (2022) y la órbita de transferencia a Júpiter (2026) la sonda va a pasar 4 años haciendo carambolas cósmicas para ganar velocidad. Una vez realiza el último sobrevuelo de la Tierra, la sonda pasa a tener una órbita de transferencia tipo Hohmann normal y corriente y llega a Júpiter aproximadamente en dos años y medio.

No se plantea llegar a Júpiter a toda velocidad sino si merece o no la pena pasar 4 años haciendo asistencias gravitatorias (el resto del tiempo de viaje, insisto, es una Hohmann normal y corriente). Con un gran cohete como el SLS tal vez se podría colocar a la JUICE directamente en una Hohmann y llegar en 2-3 años en vez de 7-8 (es lo que se pretende para la Europa Multiple-Flyby Mission de la NASA, aunque es más pequeña que la JUICE). Y mediante propulsión iónica habría que acelerar la sonda un tiempo (pongamos 1-2 años) hasta que alcance una Hohmann que la lleve a Júpiter (¿2 años más?).

Así pues, la órbita de transferencia va a ser igual con un cohete gigante y similar con un motor iónico. En todos los casos se pretende llegar con la órbita que conlleva la menor energía posible y no habría que frenar de más para colocarse en órbita de Júpiter.

Saludos

Stewie GriffinStewie Griffin

Bueno, cabe pensar para los que tengan mono de que si China sigue en la progresión que se infiere, lance algo con algún tipo de propulsión (o sea: más presupuesto) que salga después y que llegue antes. Pero estamos hablando para dentro de 10 años con suerte, evidentemente. Y hay una razón para hacer así las cosas.

El primer defensor de los billares orbitales soy yo. Es más barato (y efectivo). Que se produzcan lapsos de exploración se debe más bien a tener pocos proyectos que al tipo de estrategia seguida. Ahora, llega un momento que si se lanzan las cosas con cuentagotas y de pones en travesías de ocho años, el ahorro que va por un lado del vector se te va por el otro en la durabilidad excepcional de los componentes. Estamos hablando de fabricar bichos que operen a 180 grados bajo cero en ambiente de alta radiación y que duren lo mínimo 15 años, sin mantenimiento, con tasa de error CERO para los sistemas principales. No existe parangón en la industria civil ni militar.

Me parece que estamos tensando la cuerda un poco demasié por uno de los lados.

Peter GriffinPeter Griffin

Bueno hombre, imagino que los ingenieros han tomado buena cuenta de ello y tienen la tecnología preparada para soportarlo, aunque nada está exhento de fallo., ahí está la Cassini y la New Horizons, aguantando duramente y llevan tecnología más anticuada.

En industria he visto electrónica aguantando durante años en condiciones duras de verdad y no creas que fueran condiciones mejores que el espacio, de echo la radiación no debería ser problema con una buena pared de plomo.

juanjuan

No se si en la residencia para ancianos tendré Internet para ver las fotos y demás, vaya plazos…….2030 sino hay retrasos

tricomaxtricomax

Molaría acoplarse a algún cometa que pase de camino y usarlo después para frenar de manera eficiente despegando en sentido opuesto a la marcha desde su superficie.

FERNANDO GENERALEFERNANDO GENERALE

me encanta esta mision ,pero esperemos que el acenso de los populistas anticientificos no de por el traste con todo el projeto .
PD: daniel me párese que para 2022 el se usara el ariane 6 A64

ikitonet

Yo creo que la cuestión del tiempo no sería tan importante para todos si por otro lado tuvieramos más misiones. Me daría igual esperar 20 años para ver terminar una misión si lanzáramos una cada año :(

RómuloFernándezRómuloFernández

Estoy con todos, los plazos se hacen insoportablemente largos. Creo que habría que empezar a sistematizar la construcción de motores iónicos con todos sus componentes , incluso de cada motor nuevo que se consiga que sea eficiente, para llegar a construirlos en serie o casi. Además de pensar en la reutilización, la modularidad y el mantenimiento en órbita. Ello permitiría hacer un poco más ‘rutinario’ el lanzamiento de sondas y más flexible el diseño de las misiones.
Vamos, digo yo, que soy lego.

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