La sonda europea JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) fue lanzada el 14 de abril de 2023 con el objetivo de estudiar Júpiter y sus lunas heladas, con especial énfasis en Ganímedes. Sin embargo, no llegará al gigante joviano hasta julio de 2031. El motivo es que el cohete lanzador, un Ariane 5, no tenía potencia suficiente para enviar a una sonda tan pesada como JUICE directamente hasta Júpiter, por lo que, como la mayoría de sondas espaciales que se dirigen al Sistema Solar exterior, JUICE deberá sobrevolar varios planetas para efectuar maniobras de asistencia gravitatoria que le permitan ganar de forma «gratis» la energía necesaria. En concreto, JUICE sigue una trayectoria de tipo EVEEGA (Earth-Venus-Earth-Earth Gravity Assist), o sea, sobrevolando tres veces la Tierra y una vez Venus para llegar a Júpiter. Esta trayectoria equivale a llevar unas 60 toneladas de propelentes para maniobras propulsivas.
Como comparación, la sonda Europa Clipper de la NASA, lanzada más tarde, el 14 de octubre de 2024, llegará antes a Júpiter tras un sobrevuelo de Marte —ya realizado— y otro de la Tierra gracias al empleo de un lanzador más potente (Falcon Heavy). Pese a todo, no llegará mucho antes, apenas un año de diferencia (abril de 2030). Volviendo a JUICE, el primer sobrevuelo de la Tierra tuvo lugar el 20 de agosto de 2024 y, en realidad, se trató de un sobrevuelo doble de la Luna y de nuestro planeta. Era la primera vez que una sonda espacial pasaba cerca de la Luna —a 750 kilómetros de distancia— en una maniobra de este tipo, denominada LEGA (Lunar-Earth Gravity Assist). Por este motivo, a la trayectoria EVEEGA de JUICE a veces se le denomina LEVEE (Luna-Earth-Venus-Earth-Earth). A pesar de que la gravedad de la Luna no es significativa para viajes interplanetarios, el objetivo era afinar la trayectoria de la nave de cara al sobrevuelo de la Tierra, a unos 500 kilómetros de la superficie. El paso por la Tierra permitió cambiar la trayectoria de JUICE para el siguiente objetivo: el sobrevuelo de Venus.
El paso por Venus estaba previsto para el pasado 31 de agosto de 2025. Todo iba sobre la seda, pero el 16 de julio la sonda no se comunicó como estaba previsto con la Tierra. La estación de tierra de Cebreros en España debía recibir una señal de la sonda ese día a las 02:50 UTC, pero solo obtuvo silencio (debido a la distancia de la nave, el retraso en las comunicaciones era de 22 minutos, 11 minutos de ida y 11 de vuelta). La ESA intentó contactar con la sonda usando la antena de New Norcia en Australia, pero, una vez más, no hubo respuesta. Los encargados de la misión temieron que la nave hubiera entrado en «modo de supervivencia», un modo que se activa con el fallo de varios sistemas críticos. En este modo, que no debe confundirse con el tradicional modo seguro y que ha sido heredado de la misión Rosetta, la nave abandona su estabilización en tres ejes y comienza a girar lentamente al mismo tiempo que la antena de alta ganancia se mantiene orientada al Sol y la de media ganancia se mueve a una posición fija respecto a la nave. De este modo la antena de media ganancia hace un barrido con una señal de telemetría que puede ser captada cada hora desde la Tierra. Sin embargo, tampoco se pudo encontrar rastro de esta señal.
La situación era todavía más preocupante porque la sonda estaba en esos momentos cerca de la órbita de Venus, soportando unas temperaturas muy superiores a las que operará en la órbita de Júpiter. Si la nave estaba en una orientación inadecuada, determinadas partes del vehículo se podrían sobrecalentar y resultar dañadas. De hecho, la antena de alta ganancia FHGA (Fixed High Gain Antenna), de 2,54 metros de diámetro, se usa como parasol durante la fase de vuelo cerca de la órbita de Venus, y solo se emplea para las comunicaciones la antena de media ganancia o MGA, que es móvil (en dos ejes). JUICE comenzó a emplear esta antena en vez de la de alta ganancia en octubre de 2024, por lo que la tasa de transmisión se redujo significativamente, hasta unos 43 kilobits por segundo a principios de año. En cualquier caso, el equipo de Tierra decidió enviar órdenes a la sonda para que fueran captadas por las antenas de baja ganancia omnidireccionales, una estrategia habitual en estos casos. El plan B era esperar a que JUICE se resetease, un procedimiento previsto si la sonda no establecía comunicaciones con la Tierra en dos semanas, pero para entonces la nave podría haber sufrido algún daño permanente.
Se efectuaron hasta seis intentos de ordenar a la sonda que orientase la antena de media ganancia hacia la Tierra, sin éxito. Luego se probó con órdenes para encender de nuevo el sistema de comunicaciones de la nave. Tampoco hubo suerte. Tras veinte horas de sufrimiento, una orden para activar el amplificador de la señal de la sonda permitió recibir la señal de JUICE en la Tierra. La sonda no había sufrido daños aparentes durante el periodo de desconexión. ¿Qué había pasado? Según la ESA, la culpa fue de un error en el software que controla el reloj interno de la nave. Este reloj se resetea cada 16 meses, algo normal, pero el software que controla la activación del amplificador también depende de este reloj. Y, sin que lo supiera el equipo de la misión, si la orden de activar el amplificador coincide con un reseteo, el amplificador permanece inactivo, por lo que la sonda emite una señal demasiado débil para ser captada desde la Tierra. La solución pasa por una o varias modificaciones al software, aunque la ESA todavía no ha decidido cuál es la mejor opción. Tampoco está claro si el fallo del software del reloj podría afectar a otros sistemas de la sonda.
Este ha sido el segundo percance importante que sufre JUICE tras el fallo en el despliegue de la antena de radar del experimento RIME en abril de 2023. Afortunadamente, la antena pudo ser finalmente desplegada y el equipo de la misión respiró tranquilo. Sin esta antena, que medirá el espesor y las propiedades de las cortezas de hielo de Europa, Ganímedes y Calisto, el retorno científico de la misión se habría visto seriamente comprometido. En definitiva, lo ocurrido con la pérdida de la señal de JUICE ha sido una bonita historia de superación tecnológica. Aunque no tan bonita desde el punto de vista de las relaciones públicas, pues la Agencia Espacial Europea no se dignó a mencionar este fallo hasta el 25 de agosto, más de un mes después de haber tenido lugar.
El 31 de agosto a las 05:28 UTC JUICE pasó por el punto más cercano a Venus de su trayectoria, a 5080 kilómetros de distancia de la superficie del planeta. JUICE se convierte así en la tercera sonda con destino a Júpiter que efectúa una maniobra de asistencia gravitatoria usando Venus después de las sondas Galileo y Cassini. Desgraciadamente, no se tomaron fotos del evento. Debido a las altas temperaturas, las cámaras de la sonda no se activaron para evitar daños. En enero de 2026, una vez dejadas atrás las elevadas temperaturas de la órbita venusina, la antena de alta ganancia de JUICE volverá a apuntar a la Tierra y la sonda volverá a disfrutar de una mayor tasa de transmisión de datos. En septiembre de 2026 la sonda sobrevolará la Tierra y alcanzará casi toda la Delta-V para llegar a la órbita de Júpiter, pero, como el planeta gigante no se encontrará aún en la posición adecuada, JUICE efectuará un sobrevuelo adicional en enero de 2029. Una vez llegue a Júpiter en 2031, JUICE llevará a cabo 35 sobrevuelos de Europa, Ganímedes y Calisto en un total de 62 órbitas alrededor del gigante joviano (en algunas órbitas no habrá sobrevuelos), antes de entrar en órbita de Ganímedes, donde estará unos diez meses.
Referencias:
- https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Juice/Juice_rerouted_to_Venus_in_world_s_first_lunar-Earth_flyby
¿Alguien sabe si se pudo hacer algún estudio de Venus o, definitivamente, la sonda pasó muy lejos para instrumentos además de los ópticos?
Creo que no… ni cámaras ni instrumentos.
Gran artículo, Daniel. Totalmente de acuerdo con la crítica a la ESA (¿por qué esperar tanto?)
Muy buena la coña de la JAXA. 😂
Aunque con sobresaltos, el largo camino de la Beppi, hacia Mercurio, y de esta Juice a Júpiter, sigue adelante. Seguimos cruzando los dedos para que lleguen sanas y salvas y nos den la ciencia que se merece.
Por desgracia, el departamento de relaciones públicas de la ESA siempre ha sido un poco desastre.
Pero un buen momento para volver a ver y escuchar el link de su lanzamiento que el “mítico y querido” Pelau tuvo a bien compartir en su día.
https://www.youtube.com/live/MvHcGmQPcsI?feature=shared
ESA me la bebo hoy (también)
Me parece dificilísimo hacer un directo tan bien organizado.
Y un seguimiento tan bien explicado por Daniel y su Danipedia que procura tantas horas de disfrute y aprendizaje en esta pequeña aldeaespaciotrastornada.
Gracias por tanto.
Pregunta de profano:
¿No se puede usar el sistema Tierra-Luna para sobrevuelos repetidos muy cercanos y así ganar Delta-V?
O sea: enviar la sonda hacia la Luna, a un sobrevuelo extremadamente cercano (aprovechando que no tiene atmósfera) a la superficie para maximizar la asistencia de su débil gravedad. Rodeas la Luna y regresas hacia la Tierra para un sobrevuelo de ésta lo más cercano posible, rodeándola y volviendo a la Luna… y así varias veces.
¿Eso sería útil? ¿Cuánta veces sería posible usar ese sistema antes de que la alta velocidad de la sonda impidiese «doblar» la trayectoria de ésta de vuelta hacia la Tierra? ¿Se ganaría una Delta-V significativa?
Si ganas delta v ya te sales del sistema Tierra-Luna: la velocidad para llegar a la Luna está muy próxima a la velocidad de escape, pero las sondas interplanetarias ya suelen ir con velocidad de escape al ser lanzadas. Un esquema así solo serviría para ahorrar un poco de combustible si quieres llegar a la velocidad de escape, pero eso no tiene demasiado sentido si lo que quieres es un viaje interplanetario (sigues necesitando o toneladas de combustible adicionales o más sobrevuelos planetarios posteriores). La velocidad en un sobrevuelo no se almacena para luego poder usarla cuando uno quiera.
Como dice Klaus, en un vuelo interplanetario se suele buscar tener un lanzamiento que ya saque a la nave directamente del sistema Tierra Luna. Y en caso de llegar a la Luna, ya estás cerca del escape.
Podría ser interesante en caso de una nave con propulsión eléctrica que se lanzara a una órbita terrestre (ya fuera por tener un peso exagerado o por no tener presupuesto para contratar un lanzador exclusivo y requerir ir de pasajero de un lanzamiento para otra nave. Estas naves, que son muy eficientes en su propulsión, irían luego poco a poco subiendo su apogeo (el punto más lejano a la tierra de su órbita), hasta conseguir escapar la Tierra, para luego seguir impulsando alrededor del Sol para llegar a su destino. Dentro de esa secuencia, una asistencia de la Luna en el momento adecuado podría permitir ahorrar algo de propulsante y/o conseguir escapar la órbita de la Tierra ya con algo de velocidad con respecto a ella.
la sonda JUICE se lanzó el 14 de abril de 2023,
fue justo después del lanzamiento que “sudaron frío” los de la ESA por varias semanas pues la antena RIME no se desplegó adecuadamente.
la sonda JUICE en agosto de 2024 realizó sobrevuelo primero a la Luna y luego la Tierra, primera vez que se realizaba este tipo de asistencia gravitatoria; con la Luna incrementó su velocidad en unos 0,9 km/s con respecto al Sol, y luego con la Tierra redujo la velocidad con respecto al Sol en unos 4.8 km/s; lanzando la nave espacial hacia Venus.
la maniobra varió en unos 100º la trayectoria de JUICE, y el ahorro de combustible fue de unos 150 kg.
.. tiempo después acercándose a Venus otra vez a “sudar frío”: no comunicaciones.
Gracias, Klaus y Nac2.
KARI, ahora KASA, quería utilizar la Luna para enviar con su cohete Nuri, satélites a GEO…utilizando la Luna y su DV para que el satélite ganará la velocidad necesaria para llegar hasta GEO…
s2 Noel…
Pero para llegar a GEO se necesita menos Delta-V que para llegar a la Luna…¿no?
Entonces ¿Qué sentido tiene irse hasta La Luna para ingresar en una órbita que esta 10 veces más cerca y que no requiere tanta velocidad?
¿Me he perdido algo?
No siendo experto en flight dynamics diria que no. Primero, órbitas mas allá de la Luna son muy inestables. Segundo, lanzando un satelite hacia la luna, no se aprovecha la capacidad del lanzador para ya sacarte fuera de la órbita de la Tierra. Esa energía la tendría que poner el satélite. Ademas, para sacarle jugo a una asistencia gravitatoria, tienes que llegar con una velocidad relativa grande al cuerpo del que haces el flyby. Si no se sale del sistema tierra luna, esa velocidad ni existe, porque te mueves con el sistema tierra-luna.
Si que he visto ejemplos de asistencias de la Luna a sondas que vienen de fuera (e.g, comet I hara un flyby de la Luna viniendo desde L2 Tierra-Sol)
Gracias, Billy.
Por aquéllas, estuve charlando un momento con ChatGPT al respecto y me brindó unos cuantos números interesantes que apoyan lo que has explicado.
Robar Delta-V lunar, dada su baja velocidad de traslación (+- 1km/s) es mucho menos útil que robarla a Venus o a la Tierra, que andan por 30 o 40 km/s de velocidad heliocéntrica.
Me ha quedado claro. Gracias de nuevo!
Por curiosidad, ¿está lejos la antena de Cebreros del casco urbano del pueblo? (sospecho que sí)
Búscala en Google Maps, y así te puedes hacer una idea cabal de la situación de ambas ubicaciones.
https://maps.app.goo.gl/2QJCcts5jWefFyxd6
12 minutos, 12 kilómetros
https://maps.app.goo.gl/HihyZmHZsKwv5rty8
Y a su vez ESA antena está a 19 minutos y 19 km de las de la NASA.
Gracias, está lejos del casco urbano cómo es de esperar y aunque hubiera alguna senda para ir hasta ahí y verla desde fuera no sería para ir una tarde. Juraría haberla visto desde la peña Cenicientos de todas maneras mirando hacia el Norte.
Se puede ir a la NASA a pie/en bici desde Colmenar del Arroyo, aunque es una caminata con cuestas y de 8 kilómetros para ir más lo mismo para volver por mucho que valga la pena. Con hasta ciervos.
El entorno tiene pinta de estar bien, para senderismo. Hace unos años estuve en las de la NASA, en el museo, pero en plan familiar (vamos, que no aparqué el coche a la sombra de la 70 metros porque la barrera y los guardias se interpusieron XDXDXD, pero era toda mi intención).
Hasta ciervos con astas !
Han tenido antenas.
Al pie a pie.
observarlas o verlas sin casco (urbano)
«A falta de imágenes reales del sobrevuelo…» jaja
y preciosa imagen infográfica e inspirada de la antena de cebreros y los «luceros del actual alba» ya alejándose de su geminal conjunción.
Bonitos cielos estas madrugadas de agosto se han contemplado.
«Sin embargo, no llegará al gigante joviano hasta julio de 2031. El motivo es que el cohete lanzador, un Ariane 5, …»
¿No evaluaron la posibilidad de usar por ejemplo un Falcon Heavy con mas del triple de masa a LEO? ¿O la eficiencia, el sentido comun y retorno cientifico pesaban menos a que el lanzador fuera un Ariane?
Salvo que sea una colaboración y esa hubiera sido la aportación de la NASA, no. No se plantea.
El primer FH despegó en 2018. JUICE empezó a desarrollarse a partir de 2015. Habría que haber adaptado la nave original al FH, con los consiguientes sobrecostes, y todo para ser lanzada mediante un cohete nuevo de fiabilidad incierta, frente al historial de buen funcionamiento del Ariane 5. Además, como dice Pochi, para las sondas puramente europeas se prefiere usar vectores europeos, como es lógico. Hay toda una serie de ventajas y desventajas a valorar, pero en este caso claramente la opción era el Ariane 5.
Tampoco habrías ahorrado tanto, no? Sólo un par de años de viaje.
No creo que merezca la pena comparado con gastarte 200 millones en un FH, que no generan empleos en Europa.
Dani, muchas gracias por echar la equivalencia de las 60t de combustible del sobrevuelo a Venus, estas referencias ayudan mucho a entender las magnitudes. Estos tiempos de espera soon realmente frustrantes.
Ojalá puedas ir el jueves a Coffee Break a hablarnos de esta misión. ME ENCANTA ESCUCHARTE!
Yo también vi el coffee con la aportación de Daniel.
Gran artículo, Daniel, y con informaciones que muchos desconocíamos.
Sin duda, alguien debió respirar muy aliviado cuando se solventaron estas incidencias técnicas que mencionas.
Sería una verdadera lástima que una misión tan ambiciosa y a tan largo plazo viera comprometidas sus posibilidades de éxito por problemas como estos.
Lo dicho, un excelente trabajo en un excelente blog.
+1
(Iba al comentario de Episteme)
¡Muy buen artículo!
Respecto a la LEGA, no se utiliza solo para afinar la posición del punto más cercano con respecto a la Tierra (esta es una corrección que se puede conseguir casi gratis con pequeñas maniobras en los meses previos a un flyby). La principal utilidad es que, al hacer un flyby con respecto a la Luna, se busca aumentar la velocidad relativa con respecto a la Tierra, lo que a su vez permite amplificar el efecto del flyby a la Tierra en la órbita de la nave con respecto al Sol. Es como darle un empujoncito extra a la nave, bajando el propelente total necesitado para llegar a Jupiter.
En este paper de varios integrantes del departamento de análisis de mission de la ESA se habla en detalle de una metodología que se usa para buscar estas oportunidades y sus pros y contras.
https://re.public.polimi.it/bitstream/11311/1287658/1/BASSD01-24.pdf
molaría usar un vehículo modificado específico para portar sondas de alto tonelaje, una especie de starship pero con bahía de carga ampliada y con una etapa de impulso desechable para darle el impulso extra al sistema solar externo sin necesidad de tantas asistencias gravitatorias.
Yo a veces me imagino un SS desechable, que recarga en orbita y sale pitando, cuando se el acaba el combustible, abre la bodega y de ella sale una tercera etapa desechable con un único raptor3 de vacío, 70-80tn de combustible y en su extremo una sonda como esta de 6-10tn…, si además se le añaden un par de maniobras como la del articulo…el cacharro te alcanza una velocidad que se planta en Neptuno en «menos que canta un gallo»
Con el CZ-10 los chinos pueden lanzar una 25 Tm fuera de la órbita terrestre, no? Si utilizan la crash stage como etapa impulsora y en vez del módulo lunar pones una sonda como esta de 6 Tm o más pesada, también lo tienen resuelto.
Eso sí, no creo que el CZ-10 y la etapa impulsora sean baratos. Así que tendría que ser una sonda única, la verdad.
Pregunto si alguien sabe ¿cuanto es la «alta temperatura» que hay a 5080 km de Venus?
Ni idea, entiendo que esa temperatura será más por la cercanía al Sol que por la cercanía a Venus y que lo de alta temperatura es en relación a la temperatura en el vecindario de Júpiter, no porque sea mucho más alta, pero vaya ud a saber si estar a 5080km de Venus influye mucho (bueno, en un eclipse imagino que si al bloquear la radiación solar)
Preguntando a ChatGPT el supuesto de qué temperatura aproximada soporta un satélite artificial colocado en la orbita de venus y de Júpiter pero en oposición a dichos planetas (para ver cuanta diferencia de temperatura hay por radiación solar a las distancias orbitales de ambos me dice que en órbita Venusiana, el exterior del satélite en el lado encarado al sol alcanzaría unos 200º C y en órbita Joviana en torno a -100º C.
Gracias, supongo también que el efecto térmico de Venus a esa distancia es irrelevante
Suelo ser tolerante con los fallos. Pero este fallo de no activar el amplificador tras el reset, parece demasiado básico. ¿Quién hizo el software y quién lo revisó? En fin … Policarpo en modo troll anti-programadores.
Despues de leerme la nota de la esa sigo sin enterarme. Se supone que hay un timer interno que se resetea cada 16 meses, y ese mismo timer se usa como base para la activación periódica del amplificador para enviar telemetría, y si coinciden los dos eventos entonces a partir de ahí la tarea del amplificador se rompe y ya no se ejecuta más. ¿Es correcto?
Si es así, es un defecto en cierta manera predecible. No sé que kernel RTOS estarán usando pero estos problemas deberían estar ya previstos por el fabricante y documentados. Los programadores de la esa parece que no han tenido eso en cuenta.