Problemas para Juno

La misión Juno, actualmente en órbita de Júpiter, se enfrenta a graves problemas que podrían mermar seriamente su misión científica. La NASA ha decidido cancelar el encendido del motor principal de la sonda previsto para el 19 de octubre. Con esta maniobra la nave debía pasar de una órbita con un periodo de 53,5 días a la órbita científica final con un periodo de 14 días. La agencia espacial ha retrasado el encendido del motor con el fin de poder tener más tiempo para analizar el comportamiento de dos válvulas problemáticas que forman parte del sistema de propulsión de la nave.

La sonda Juno alrededor de Júpiter (NASA).
La sonda Juno alrededor de Júpiter (NASA).

Tras cinco años de viaje por el sistema solar, Juno se situó en una órbita muy excéntrica (de 4000 kilómetros x 8 millones de kilómetros y 89,9º de inclinación) alrededor de Júpiter el pasado 5 de julio. Ese día el motor principal Leros-1b, de fabricación británica, se encendió durante 35 minutos, reduciendo la enorme velocidad de Juno en 1951 km/h, suficiente para que la nave fuese capturada por la gravedad del gigante joviano —durante esta maniobra Juno llegó a alcanzar el 0,02% de la velocidad de la luz (265.540 km/h con respecto a la Tierra)—.

La sonda completó la primera de las dos órbitas preliminares el 27 de agosto, cuando pudimos contemplar los polos de Júpiter en detalle gracias a la modesta cámara JunoCam. El 19 de octubre tendrá lugar el segundo paso de Juno por el perijovio —el punto más cercano de la órbita al planeta—, momento en el cual debía volver a encenderse el motor Leros-1b. En este caso la maniobra, denominada PRM (Period Reduction Maneuver) en el aséptico lenguaje a base de acrónimos de la NASA, debía tener una duración de 22 minutos para reducir la velocidad de la nave en 1260 km/h, lo que habría permitido alcanzar una órbita científica de 4000 kilómetros x 3,5 millones de kilómetros con un periodo de 14 días.

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Órbitas de la misión. En azul las órbitas científicas de 14 días. En verde la órbita de 53,5 días en la que se encuentra actualmente (NASA).

La decisión de dividir la maniobra de frenado alrededor de Júpiter en dos partes tenía como propósito reducir el tiempo de encendido del motor y dar más tiempo al control de la misión para verificar que los instrumentos y la sonda funcionaban correctamente. Originalmente estaba previsto que Juno se situase en una órbita preliminar con un periodo de 107 días antes de colocarse en la órbita científica, pero durante el vuelo se decidió aumentar el tiempo de encendido de la inserción orbital y cambiar esta órbita por dos órbitas preliminares de 53,5 días para, entre otros objetivos, ahorrar combustible. Toda la misión y los instrumentos científicos que lleva Juno han sido diseñados con estas órbitas científicas en mente. Desde la órbita actual Juno no podrá completar sus objetivos científicos previstos.

El sistema de propulsión de Juno emplea cuatro tanques con combustibles hipergólicos (1280 kg de hidracina y 752 kg de tetróxido de dinitrógeno al lanzamiento) que alimentan el motor Leros-1b, de 645 newtons de empuje. Este motor es similar al usado por las sondas Mars Global Surveyor (MGS), Mars Odyssey, NEAR y MESSENGER y se complementa con doce propulsores de pequeño tamaño agrupados en conjuntos de tres.

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Motor Leros-1b de Juno (NASA).
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El motor principal de Juno en acción (NASA).

No es la primera vez que Juno experimenta problemas con las válvulas de su sistema de presurización a base de helio. Para llegar a Júpiter Juno tuvo que realizar una maniobra de espacio profundo más allá de la órbita de la Tierra. La primera parte de esta maniobra tuvo lugar el 30 de agosto de 2012 y su duración fue de media hora, aumentando la velocidad de la nave en 1238 km/h y gastando 376 kg en el proceso. La segunda parte de esta maniobra debía tener lugar cuatro días después, pero tuvo que ser suspendida tras comprobar una presión excesiva en uno de los tanques de combustible.

El equipo de la misión decidió cambiar el perfil del encendido para reducir la temperatura de la conducción de helio problemática y reducir así la presión en los tanques. El 14 de septiembre se produjo la segunda parte de la maniobra con éxito y la velocidad de la nave aumentó en otros 1397 km/h. Pero desde entonces el control de la misión ha estado con la mosca detrás de la oreja en cuanto a las válvulas del sistema de presurización se refiere. Y hace bien, porque fallos similares han condenado a otras naves en el pasado (sin ir más lejos, ahí tenemos a Akatsuki y sus problemas para entrar en órbita de Venus).

Las buenas noticias son que la NASA dispone de casi 54 días para arreglar el problema, ya que el siguiente paso por el perijovio será el 11 de diciembre. Al menos durante el sobrevuelo del 19 de octubre todos los instrumentos de la sonda estarán operativos. Pero es un consuelo menor. Si Juno no logra situarse en su órbita científica de 14 días podemos despedirnos de la misión tal y como fue concebida inicialmente. Esta órbita científica fue calculada con sumo cuidado para cumplir el objetivo principal de estudiar el interior de Júpiter gracias al experimento de gravedad GRAV y analizar la cantidad de agua y amoniaco en la atmósfera mediante el radiómetro MWR. En la órbita actual Juno no podrá alcanzar con el instrumento GRAV la resolución necesaria para conocer el interior de Júpiter ni será capaz de estudiar la magnetosfera del planeta con el detalle adecuado (obviamente se obtendrán resultados científicos de interés, pero no serán los esperados).

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Vista del polo sur de Júpiter el pasado 27 de agosto por la cámara JunoCam de Juno (NASA/SwRI/MSSS/Matt Brealey).

En esta órbita el resto de instrumentos, como JIRAM o JunoCam, podrán proporcionar más o menos la misma información, aunque cada paso por el perijovio durará menos de las cuatro horas previstas inicialmente (o sea, menos tiempo de observación por cada instrumento). No obstante, el tiempo de espera entre cada paso será casi cuatro veces mayor. Y aquí es donde nos encontramos con el segundo problema. La misión Juno tiene los días contados debido a las altas dosis de radiación que debe sufrir en cada paso por el perijovio por culpa de los monstruosos cinturones de radiación de Júpiter. Por eso la sonda solamente tenía previsto describir 37 órbitas antes de ser destruida de forma controlada contra la atmósfera de Júpiter el 20 de febrero de 2018. E incluso si la NASA logra situar la sonda en la órbita científica de 14 días habrá que tener en cuenta el impacto en la vida útil que tendrá el haber pasado 53,5 días en esta órbita preliminar.

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Instrumentos científicos de Juno (NASA).

A pesar de que en esta órbita de 53,5 días las dosis de radiación son ligeramente menores, siguen siendo brutales, por lo que es casi imposible que la misión principal pueda prolongarse cuatro veces más sin que la sonda no falle. A este grave inconveniente debemos añadir que las órbitas científicas debían pasar por un punto distinto de Júpiter en cada perijovio y permitir estudiar toda su superficie, algo imposible desde la órbita de 53,5 días. Por último, los protocolos de protección planetaria obligan a que la sonda sea destruida antes de que la NASA pierda el control y no pueda garantizar que vaya a chocar contra Europa, Ganímedes o Calisto en un futuro. ¿Hasta cuándo podrá la NASA garantizar que Juno está bajo control en esta órbita?

En definitiva, crucemos los dedos de aquí al 11 de diciembre. Solo si Juno alcanza su órbita final podremos saber a ciencia cierta si Júpiter tiene un núcleo sólido o cómo se formó exactamente el mayor planeta del sistema solar.

Referencias:

  • https://www.missionjuno.swri.edu/news/next-jupiter-pass

26 Comentarios

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JxJx

¿problemas?,
La NASA decidió postergar el encendido de los motores de la nave espacial JUNO para el cambio de órbita hasta el 9 de diciembre (próximo Perijovio).
La decisión puede deberse puede a un problema real
..ó a que no quiere la NASA que coincida con la llegada de la mision de la ESA:TGO-SCHIAPARELLI (EXOMARS: PARTE 1- 2016).

Juan Carlos Hernandez

No creo que quieran arriesgar la misión solo por protagonismo contra la ESA… El resultado sería un tiro por la culata, pero no me sorprende que de inmediato afloren teorías de conspiración como la que propones. Así es la gente: ansiosa de intrigras y fantasía.

CWCW

No es cuestión de molestarse, es que si dices una chorrada sin sentido es normal que no se te de coba.

PacoPaco

Su comentario no es una chorrada, tú paranoia conspirativa sí lo es.

Rengel

No le veo la logica, arriesgarse a retrazar casi dos meses una maniobra en una mision con margenes tan reducidos solo para no coincidir en tiempo con una mision de otra agencia espacial en otro planeta…

Stewie GriffinStewie Griffin

No, los problemas son de verdad. El fabricante en realidad es Moog, una empresa americana (el motor lo hace una filial británica) especializada más o menos en lo que está fallando: sistemas hidráulicos. Fabrican componentes de tales sistemas (circuitos, válvulas, servomecanismos…) de toda la vida para la industria aeronáutica, que no es ninguna broma, y los motores Leros que hacen (viene siendo “un sistema hidráulico con cámara de combustión”, he puesto comillas) los usan mayormente satélites, por lo que he estado mirando, y por supuesto agradezco que me corrijan, tengo la sospecha de que estos motores han estado funcionando en condiciones muy distintas a las que se enfrenta la JUNO.

U-95U-95

Lo unico esperable es que los ingenieros de la NASA encuentren maneras de solucionarlo y la misión no se estropee. No sería la primera vez que esa gente es capaz de solucionar algo.

LokenLoken

En el momento que se detecta una anomalía o algún parámetro está fuera de los valores nominales, las cosas se ponen muy feas en el lado control de misión, ahora mismo estarán como locos analizando todos los posibles escenarios y metiendo toda la presión del mundo a los proveedores para que expliquen porque los sistemas no están funcionando perfectamente.

Teniendo en cuenta lo mucho que se juegan en la próxima maniobra, este dañada alguna válvula o no, querrán estar seguros de que cuando den al botón de encendido están haciendo el mejor movimiento. Sería impagable ver la tensión que tiene que haber en la espera de la confirmación telemétrica de que la maniobra ha ido bien.

¿Alguien sabría decir si una inserción con una órbita intermedia sería posible o viable?

JxJx

NOTICIAS DE EXOMARS 2016:

18:43 CEST: enlace de telemetría completa con ExoMars / TGO.
El módulo de Schiaparelli fue liberado del Trace Gas Orbiter (TGO) a las 14:42 GMT (16:42 CEST) como estaba previsto. Todo va bien a lo planeado.

Próximos eventos :
19 Octubre: Inserción en órbita del TGO, y entrada, descenso y aterrizaje de Schiaparelli,. (entrada atmosférica esperada a las 14:42 GMT / 16:42 CEST, aterrizaje a las 14:48 GMT / 16:48 CEST)
20 Octubre: Actualización del estado del Schiaparelli; se esperan imágenes del descenso.
21+ Octubre: continuos reportes del estado del Schiaparelli hasta el fin de la misión.
Comienzo misión científica y de telecomunicaciones del TGO.

JxJx

NOTICIAS DE CHINA:

Lunes 17 de octubre (en China): lanzamiento de la sexta misión espacial tripulada en la historia espacial de China. (23.30 GMT – Domingo).
Shenzhou-11, es la nave que transportará a los dos astronautas que integran la misión. y se acoplara con el nuevo laboratorio espacial chino, el Tiangong-2.
La nave es propulsada por por un cohete modelo Larga Marcha-2F, lanzado con éxito el pasado 15 de septiembre.
30 días dura la misión.

Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

Daniel, aparte de Juno, ¿hay alguna otra misión a Júpiter o sus lunas en marcha?

FedericoFederico

Me parece te faltaron 2 ceros en la velocidad con respecto a la luz.
Envés de 0,02 sería 0,00024
Lo que es muy buena noticia, nos queda mucho por acelerar!

Slds,

Pedro

Esperemos que al final puedan resolver la anomalía y la Juno quede en la órbita prevista. Lo que no sé -no lo he visto comentado en ningún sitio- es:
—Si esto puede afectar a la iluminación de los paneles solares (recordemos que la Juno se diseñó para que el sol le diera siempre, incluso cuando pasa detrás de Júpiter).
—Si va a tener que usar el motor principal en el futuro. No veo “grandes” cambios de órbita una vez esté en su órbita de trabajo definitiva pero tampoco las veo exactamente iguales, no sé si se debe a que realmente enciende el motor, es una mera cuestión del sistema de referencia (heliocéntrico en vez de jovicéntrico) o es que la órbita cambia por perturbaciones orbitales. Yo me decanto a que en realidad la órbita no cambia pero parece que no por una cuestión del sistema de referencia, pero no lo sé seguro.

Saludos

Pedro

Pues siguen sin decidirse…

http://spaceflightnow.com/2016/10/28...em-lingers/

En el perijove de diciembre NO van a encender el motor para reducir el periodo orbital. Con suerte, lo harán en febrero:

“Officials originally said when they announced Juno’s valve issue that the Oct. 19 orbit adjust burn, called the period reduction maneuver, could occur as the spacecraft’s next flyby Dec. 11. Scientists now expect the next flyby, or perijove, to purely collect science data, and the period reduction maneuver is expected no sooner than the following encounter with Jupiter in early February.”

Si es que lo hacen en algún momento…

“and managers have not ruled out keeping Juno in its current 53.5-day orbit indefinitely.”

No queda claro qué pasará si al final se queda en la órbita actual. Por un lado dicen que cumplirán objetivos…

“We can obtain all of the science goals of Juno even if we stay in a 53-day orbit,” Bolton said. “Each pass has the same value that a 14-day orbit would have had. We were changing to 14 days primarily because we wanted the science faster, but there was no requirement to do that.”

pero por otro anuncian que, bueno, la sonda será eclipsada por Júpiter en la órbita número 20 y no tienen claro que sobreviva.

“If we stay in the capture orbit of 53.5 days, around orbit 20, we will experience an eclipse of about six hours and the spacecraft is not designed for that, so it’ll get very cold, and the batteries could be depleted, and it’s not clear it could recover from that.”

Esperemos que al final haya suerte.

Alejandro Pastrana GarcíaAlejandro Pastrana García

Hola Daniel, y gracias por el blog:
Una cuestión menor:
¿No se considera suficiente el paso por los cinturones de radiación para considerar a Juno biológicamente inerte?

Si a las condiciones “normales” del espacio le sumamos la radiación acumulada en el viaje y la “feidora joviana” me parece que no hay microorganismo que lo resista

Saludos

José PJosé P

Daniel, o cualquiera que esté en tema: Justamente la sonda Aktsuki logró ponerse en órbita de venus gracias a sus motores de maniobra, ya que el motor principal falló (claro que la órbita no fue la misma).
Está la NASA pensando hacer algo parecido o no es posible técnicamente?
Saludos!

GerGer

Todavía no tengo claro si sería una desgracia para Occidente perder la sonda.. o al ver que china empieza a adelantarnos en todos los campos, nos espolea y nos quita tontería está que tenemos. En serio, esperemos que la gente de la NASA resuelva el problema. Un saludo

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