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Articulo de referencia

Juno (nave espacial)

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Juno en configuración de lanzamiento

Juno es unasonda espacial de la NASA que orbita el planeta Júpiter . Construida por Lockheed Martin y operada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA , la nave espacial fue lanzada desde la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral el 5 de agosto de 2011 UTC , como parte del programa Nuevas Fronteras . [ 7 ] Juno entró en una órbita polar de Júpiter el 5 de julio de 2016, UTC, [ 5 ] [ 8 ] para comenzar una investigación científica del planeta . [ 9 ] Después de completar su misión, originalmente se planeó que Juno fuera desorbitada intencionalmente en la atmósfera de Júpiter , [ 9 ] pero desde entonces se ha aprobado que continúe orbitando hasta que se pierda el contacto con la nave espacial. [ 10 ] Continuará explorando Júpiter para estudiar los anillos jovianos y el área de las lunas interiores que no está bien explorada; [ 11 ] esta fase también incluirá sobrevuelos cercanos de las lunas Tebe [ 12 ] , Amaltea , Adrastea y Metis . [ 13 ]

La misión de Juno es medir la composición, el campo gravitatorio , el campo magnético y la magnetosfera polar de Júpiter . También busca pistas sobre cómo se formó el planeta, incluyendo si tiene un núcleo rocoso , la cantidad de agua presente en la atmósfera profunda, la distribución de masa y sus vientos profundos, que pueden alcanzar velocidades de hasta 620 km/h (390 mph) . [ 14 ]  

Juno es la segunda nave espacial en orbitar Júpiter, después del orbitador Galileo , propulsado por RTG , que orbitó de 1995 a 2003. A diferencia de todas las naves espaciales anteriores enviadas al Sistema Solar exterior y más allá —que utilizaban generadores termoeléctricos de radioisótopos para su alimentación— , Juno se alimenta con paneles solares , más comúnmente utilizados por satélites que orbitan la Tierra y trabajan en el Sistema Solar interior . [ 9 ] En consecuencia, Juno requirió las tres alas de paneles solares más grandes jamás desplegadas en una sonda planetaria (en el momento del lanzamiento). Estas desempeñan un papel fundamental en la estabilización de la nave espacial, así como en la generación de energía. [ 15 ]

En febrero de 2026, Juno seguía operativa y en contacto con la Tierra a través de la Red de Espacio Profundo de la NASA . [ 16 ]

Nomenclatura

El nombre de Juno proviene de la mitología griega y romana . El dios Júpiter se envolvía en un velo de nubes para ocultar sus travesuras, y su esposa, la diosa Juno , podía ver a través de las nubes y revelar la verdadera naturaleza de Júpiter. [ 17 ]

Una recopilación de nombres y acrónimos de misiones de la NASA se refería a la misión con el acrónimo inverso Jupiter Near-polar Orbiter . [ 18 ] Sin embargo, el propio proyecto lo ha descrito consistentemente como un nombre con asociaciones mitológicas [ 19 ] y no como un acrónimo. El nombre actual de la nave espacial hace referencia a la diosa romana Juno . [ 17 ] A Juno a veces se la llama New Frontiers 2 como la segunda misión del programa New Frontiers, [ 20 ] [ 21 ] pero no debe confundirse con New Horizons 2 , una misión New Frontiers propuesta pero no seleccionada.

Descripción general

Trayectoria interplanetaria de Juno ; marcas a intervalos de 30 días .
Animación de la trayectoria de la nave espacial Juno
Animación de la trayectoria de Juno desde el 5 de agosto de 2011. Juno · Tierra · Marte · Júpiter           

Juno fue seleccionada el 1 de junio de 2005 como la siguiente misión de New Frontiers después de New Horizons . [ 22 ] El deseo de una sonda a Júpiter era fuerte en los años previos, pero no había habido ninguna misión aprobada. [ 23 ] [ 24 ] El Programa Discovery había descartado la propuesta, algo similar pero más limitada, de Estructura Interior y Evolución Dinámica Interna de Júpiter (INSIDE Jupiter), [ 24 ] y el Orbitador Europa de principios de siglo fue cancelado en 2002. [ 23 ] La misión insignia Europa Jupiter System Mission estaba en desarrollo a principios de la década de 2000, pero los problemas de financiación hicieron que evolucionara hasta convertirse en el Explorador de Lunas Heladas de Júpiter de la ESA . [ 25 ]

Juno completó un viaje de cinco años a Júpiter, llegando el 5 de julio de 2016. [ 8 ] La nave espacial recorrió una distancia total de aproximadamente 2,8 × 10 ^ 9 km (19 UA; 1,7 × 10 ^ 9 mi) para llegar a Júpiter. [ 26 ] La nave espacial fue diseñada para orbitar Júpiter 37 veces durante el transcurso de su misión. Originalmente, se planeó que esto tomara 20 meses. [ 5 ] [ 6 ]   

La trayectoria de Juno utilizó un impulso de velocidad por asistencia gravitatoria de la Tierra, logrado mediante un sobrevuelo de la Tierra en octubre de 2013, dos años después de su lanzamiento el 5 de agosto de 2011. [ 27 ] La nave espacial realizó una maniobra de inserción orbital para reducir su velocidad lo suficiente como para permitir su captura. Se esperaba que realizara tres órbitas de 53 días antes de realizar otra maniobra el 11 de diciembre de 2016, que la llevaría a una órbita polar de 14 días llamada Órbita Científica. Debido a un problema sospechado en el motor principal de Juno , la maniobra programada para el 11 de diciembre de 2016 fue cancelada y Juno permaneció en su órbita de 53 días hasta el primer encuentro con Ganímedes de su Misión Extendida. [ 28 ] Esta misión extendida comenzó con un sobrevuelo de Ganímedes el 7 de junio de 2021. [ 29 ] [ 30 ] Los sobrevuelos posteriores de Europa y luego de Io redujeron el período orbital a 33 días para febrero de 2024. [ 31 ] [ 32 ]

Durante la misión científica, los instrumentos infrarrojos y de microondas medirán la radiación térmica que emana de las profundidades de la atmósfera de Júpiter . Estas observaciones complementarán estudios previos de su composición al evaluar la abundancia y distribución del agua y, por lo tanto, del oxígeno. Estos datos proporcionarán información sobre los orígenes de Júpiter. Juno también investigará la convección que impulsa los patrones de circulación natural en la atmósfera de Júpiter. Otros instrumentos a bordo de Juno recopilarán datos sobre su campo gravitatorio y magnetosfera polar . La misión Juno estaba planeada para concluir en febrero de 2018 después de completar 37 órbitas alrededor de Júpiter, pero ahora se ha extendido hasta 2025 para realizar otras 42 órbitas adicionales alrededor de Júpiter, así como sobrevuelos cercanos a Ganímedes, Europa e Io. [ 33 ] Posteriormente, se pretendía que la sonda fuera desorbitada y desintegrada en la atmósfera exterior de Júpiter [ 5 ] [ 6 ] para evitar cualquier posibilidad de impacto y contaminación biológica de una de sus lunas. [ 34 ]

trayectoria de vuelo

Juno espera su lanzamiento en 2011.

Lanzamiento

Juno fue lanzada a bordo de un Atlas V ( configuración 551 ) en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral (CCAFS), Florida , el 5 de agosto de 2011 a las 16:25:00 UTC. El Atlas V (AV-029) utilizó un motor principal RD-180 de fabricación rusa , alimentado con queroseno y oxígeno líquido . El motor principal se encendió y se sometió a una comprobación; luego, 3,8 segundos después, se encendieron los cinco propulsores de cohete sólido (SRB) auxiliares. Tras el agotamiento de los SRB, aproximadamente 93 segundos después del despegue, dos de los propulsores usados ​​se desprendieron del vehículo, seguidos 1,5 segundos después por los tres restantes. Cuando los niveles de calor descendieron por debajo de los límites predeterminados, la cofia de carga útil que protegía a Juno durante el lanzamiento y el tránsito a través de la parte más densa de la atmósfera se separó, aproximadamente 3 minutos y 24 segundos después del despegue. El motor principal del Atlas V se apagó 4 minutos y 26 segundos después del despegue. Dieciséis segundos después, la segunda etapa del Centaur se encendió y ardió durante unos 6 minutos, colocando al satélite en una órbita de estacionamiento inicial . [ 35 ] El vehículo se mantuvo en órbita durante unos 30 minutos, y luego el Centaur se volvió a encender para un segundo encendido de 9 minutos, colocando la nave espacial en una trayectoria de escape de la Tierra en una órbita heliocéntrica . [ 35 ]

Antes de la separación, la etapa Centauro utilizó motores de reacción a bordo para hacer girar a Juno hasta 1,4 rpm. Aproximadamente 54 minutos después del lanzamiento, la nave espacial se separó del Centauro y comenzó a extender sus paneles solares . [ 35 ] Tras el despliegue y bloqueo completos de los paneles solares, las baterías de Juno comenzaron a recargarse. El despliegue de los paneles solares redujo la velocidad de giro de Juno en dos tercios. La sonda gira para garantizar la estabilidad durante el viaje y para que todos los instrumentos de la sonda puedan observar Júpiter. [ 34 ] [ 15 ]

El viaje a Júpiter duró cinco años e incluyó dos maniobras orbitales en agosto y septiembre de 2012 y un sobrevuelo de la Tierra el 9 de octubre de 2013. [ 36 ] [ 37 ] Cuando llegó al sistema joviano , Juno había recorrido aproximadamente 19 unidades astronómicas (2.800 millones de kilómetros) . [ 38 ] 

Maniobras en el espacio profundo y sobrevuelo de la Tierra

América del Sur [ 39 ] vista por JunoCam durante su sobrevuelo de la Tierra en octubre de 2013.
Vídeo de la Tierra y la Luna tomado por la nave espacial Juno.

Después de viajar durante aproximadamente un año en una órbita elíptica heliocéntrica, Juno realizó dos maniobras en el espacio profundo (DSM), encendiendo su motor dos veces cerca del afelio (más allá de la órbita de Marte ) para cambiar su órbita [ 40 ] y regresar para pasar cerca de la Tierra a una distancia de 559 kilómetros en octubre de 2013. [ 36 ] La combinación de las DSM y el sobrevuelo de la Tierra resultante [ 41 ] ayudó a Juno a impulsarse hacia el sistema joviano en una maniobra llamada asistencia gravitatoria . [ 42 ] La nave espacial recibió un aumento de velocidad de más de 3,9 km/s (8700 mph) y se puso en rumbo a Júpiter. [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] El sobrevuelo también se utilizó como ensayo para que el equipo científico de Juno probara algunos instrumentos y practicara ciertos procedimientos antes de la llegada a Júpiter. [ 43 ]  

Inserción en la órbita de Júpiter

La gravedad de Júpiter aceleró la nave espacial que se aproximaba a unos 210 000 km/h (130 000 mph) . [ 5 ] El 5 de julio de 2016, entre las 03:18 y las 03:53 UTC hora recibida por la Tierra , una maniobra de inserción que duró 2102 segundos desaceleró a Juno en 542 m/s (1780 ft/s) [ 45 ] y cambió su trayectoria de un sobrevuelo hiperbólico a una órbita elíptica polar con un período de aproximadamente 53,5 días. [ 46 ] La nave espacial entró con éxito en órbita joviana el 5 de julio de 2016 a las 03:53 UTC. [ 4 ]    

Órbita y entorno

La órbita elíptica de Juno y los cinturones de radiación de Júpiter

La órbita polar inicial altamente elíptica de Juno la lleva a 4200 km (2600 mi) del planeta y a 8,1 × 10 ^ 6 km (5,0 × 10 ^ 6 mi) , mucho más allá de la órbita de Calisto . Se planeó una maniobra de reducción de excentricidad , llamada Maniobra de Reducción de Periodo, que pondría a la sonda en una órbita científica mucho más corta de 14 días. [ 47 ] Originalmente, se esperaba que Juno completara 37 órbitas durante 20 meses antes del final de su misión. Debido a problemas con las válvulas de helio que son importantes durante las igniciones del motor principal, los directores de la misión anunciaron el 17 de febrero de 2017 que Juno permanecería en su órbita original de 53 días, ya que la probabilidad de que una falla de encendido del motor pusiera a la nave espacial en una órbita mala era demasiado alta. [ 28 ] Juno completó solo 12 órbitas científicas antes del final de su plan de misión presupuestado, que finalizó en julio de 2018. [ 48 ] En junio de 2018, la NASA extendió la misión hasta julio de 2021.    

Las órbitas se planificaron cuidadosamente para minimizar el contacto con los densos cinturones de radiación de Júpiter , que pueden dañar la electrónica de la nave espacial y los paneles solares, aprovechando un hueco en la envoltura de radiación cerca del planeta, pasando por una región de radiación mínima. [ 9 ] [ 49 ] La bóveda de radiación de Juno , con paredes de titanio de 1 centímetro de espesor (tres veces más gruesas que el cuerpo de la nave espacial Galileo ), también ayuda a proteger la electrónica de Juno al reducir la radiación entrante en un factor de 800. [ 50 ] A pesar de la intensa radiación, JunoCam y el mapeador auroral infrarrojo joviano (JIRAM) fueron diseñados para soportar al menos ocho órbitas, mientras que el radiómetro de microondas (MWR) fue hecho para soportar al menos once órbitas. Todos los instrumentos están operativos a partir del perijovio 71. [ 51 ] Aunque el flujo de electrones cerca de Júpiter es aproximadamente diez veces mayor que alrededor de la luna Europa de Júpiter, [ 52 ] Juno seguirá recibiendo una dosis total de radiación menor en su órbita polar (20 Mrad hasta el final de la misión) [ 53 ] que la que recibió el orbitador Galileo en su órbita ecuatorial. Los subsistemas de Galileo resultaron dañados por la radiación durante su misión, incluido un LED en su sistema de registro de datos. [ 54 ]

Operaciones orbitales

Animación de la trayectoria de Juno alrededor de Júpiter desde el 1 de junio de 2016 hasta el 1 de octubre de 2028. Juno · Júpiter     
Ganímedes , fotografiado el 7 de junio de 2021 por Juno durante su misión extendida.

La nave espacial completó su primer sobrevuelo de Júpiter ( perijovio 1) el 26 de agosto de 2016 y capturó las primeras imágenes del polo norte del planeta. [ 55 ]

El 14 de octubre de 2016, días antes del perijovio 2 y la maniobra de reducción de período planificada, la telemetría mostró que algunas de las válvulas de helio de Juno no se abrían correctamente. [ 56 ] El 18 de octubre de 2016, unas 13 horas antes de su segundo acercamiento a Júpiter, Juno entró en modo seguro , un modo operativo que se activa cuando su computadora de a bordo encuentra condiciones inesperadas. La nave espacial apagó todos los sistemas no críticos y se reorientó para mirar hacia el Sol y así obtener la mayor cantidad de energía. Debido a esto, no se realizaron operaciones científicas durante el perijovio 2. [ 57 ]

El 11 de diciembre de 2016, la nave espacial completó el perijovio 3, con todos los instrumentos, excepto uno, en funcionamiento y enviando datos. Un instrumento, JIRAM, estaba apagado a la espera de una actualización del software de vuelo. [ 58 ] El perijovio 4 ocurrió el 2 de febrero de 2017, con todos los instrumentos en funcionamiento. [ 28 ] El perijovio 5 ocurrió el 27 de marzo de 2017. [ 59 ] El perijovio 6 tuvo lugar el 19 de mayo de 2017. [ 59 ] [ 60 ]

Aunque la vida útil de la misión está inherentemente limitada por la exposición a la radiación, casi toda esta dosis estaba prevista para ser adquirida durante los perijovios. A partir de 2017Se planeó mantener la órbita de 53,4 días hasta julio de 2018 para un total de doce perijovios de recolección de datos científicos. Al final de esta misión principal, se planeó que el proyecto pasara por un proceso de revisión científica por parte de la División de Ciencias Planetarias de la NASA para determinar si recibiría financiación para una misión extendida. [ 28 ] En junio de 2018, la NASA extendió el plan de operaciones de la misión hasta julio de 2021. [ 61 ]

misiones extendidas

En enero de 2021, la NASA extendió las operaciones de la misión hasta septiembre de 2025. [ 62 ] En esta fase, Juno comenzó a examinar las lunas principales de Júpiter : Ganímedes , Europa e Io. Un sobrevuelo de Ganímedes ocurrió el 7 de junio de 2021 a las 17:35 UTC , acercándose a 1038 km (645 mi) , la distancia más cercana a la que cualquier nave espacial se ha acercado a la luna desde Galileo en 2000. [ 29 ] [ 30 ] [ 63 ] Un sobrevuelo de Europa tuvo lugar el 29 de septiembre de 2022, a una distancia de 352 km (219 mi) . [ 64 ] [ 65 ] Juno realizó dos sobrevuelos de Io el 30 de diciembre de 2023 y el 3 de febrero de 2024, recopilando datos de observación sobre la actividad volcánica. A partir de abril de 2024, Juno comenzará una serie de experimentos para aprender más sobre la forma y la estructura interna de Júpiter. [ 66 ]    

La segunda misión extendida de Juno (EM2) comenzó en octubre de 2025 con una duración prevista de tres años. El investigador principal, Scott Bolton, señaló: «La nueva misión brinda a Juno la oportunidad de explorar nuevas regiones del sistema joviano y de dar seguimiento a los descubrimientos realizados durante sus misiones principales y la primera misión extendida. [...] Durante la EM2, Juno se adentrará en los cinturones de radiación internos de Júpiter, donde se encuentran los anillos y las lunas interiores. La EM2 ofrece la oportunidad de investigar exhaustivamente estos componentes y su compleja interacción, proporcionando un conjunto de datos único para comparar con otros sistemas de anillos de planetas gigantes, incluidos los gigantes de hielo». [ 67 ]

Desorbitación y desintegración planificadas

La NASA planeó originalmente desorbitar la nave espacial en la atmósfera de Júpiter después de completar 32 órbitas alrededor de Júpiter. La desorbitación controlada tenía como objetivo eliminar los desechos espaciales y los riesgos de contaminación de posibles lunas con vida (especialmente Europa) por microorganismos terrestres supervivientes a bordo de la nave espacial, de acuerdo con las directrices de protección planetaria de la NASA . [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] Desde entonces, la NASA ha extendido la misión dos veces, primero hasta septiembre de 2025 y luego hasta septiembre de 2028, y no se planea ninguna desorbitación. [ 71 ] [ 62 ] [ 67 ]

Equipo

Scott Bolton, del Southwest Research Institute en San Antonio , Texas , es el investigador principal y responsable de todos los aspectos de la misión. El Jet Propulsion Laboratory en California gestiona la misión y la Lockheed Martin Corporation fue responsable del desarrollo y la construcción de la nave espacial. La misión se lleva a cabo con la participación de varios socios institucionales. Entre los coinvestigadores se encuentran Toby Owen de la Universidad de Hawái , Andrew Ingersoll del Instituto Tecnológico de California , Frances Bagenal de la Universidad de Colorado en Boulder y Candy Hansen del Planetary Science Institute . Jack Connerney del Goddard Space Flight Center se desempeñó como líder de instrumentación. [ 72 ] [ 73 ]

Costo

El proyecto Juno se propuso originalmente con un costo aproximado de US$700 millones (año fiscal 2003) para un lanzamiento en junio de 2009 (equivalente a US$ 1225 millones en 2025 ). Las restricciones presupuestarias de la NASA resultaron en un aplazamiento hasta agosto de 2011 y un lanzamiento a bordo de un cohete Atlas V en la configuración 551. A partir de 2019Se proyectó que la misión costaría US$1.46 mil millones para operaciones y análisis de datos hasta 2022. [ 74 ]

Objetivos científicos

Júpiter fotografiado con el instrumento VISIR del Very Large Telescope , 2016. Estas observaciones ayudaron a planificar la misión Juno . [ 75 ]

El conjunto de instrumentos científicos de la nave espacial Juno permitirá: [ 76 ]

  • Determinar la proporción de oxígeno e hidrógeno , midiendo así la abundancia de agua en Júpiter, lo que ayudará a distinguir entre las teorías predominantes que vinculan la formación de Júpiter con el Sistema Solar.
  • Obtener una estimación más precisa de la masa del núcleo de Júpiter, lo que también ayudará a distinguir entre las teorías predominantes que vinculan la formación de Júpiter con el Sistema Solar.
  • Mapear con precisión el campo gravitatorio de Júpiter para evaluar la distribución de masa en su interior, incluyendo las propiedades de su estructura y dinámica.
  • Mapear con precisión el campo magnético de Júpiter para evaluar su origen y estructura, así como la profundidad a la que se genera. Este experimento también ayudará a los científicos a comprender la física fundamental de la teoría de la dinamo .
  • Mapear la variación en la composición atmosférica, la temperatura, la estructura, la opacidad de las nubes y la dinámica en función de presiones muy superiores a 100 bares (10 MPa; 1500 psi) en todas las latitudes.   
  • Caracterizar y explorar la estructura tridimensional de la magnetosfera polar y las auroras de Júpiter . [ 76 ]
  • Medir el arrastre del marco orbital , también conocido como precesión de Lense-Thirring causada por el momento angular de Júpiter, [ 77 ] [ 78 ] y posiblemente una nueva prueba de los efectos de la relatividad general relacionados con la rotación joviana. [ 79 ]

Instrumentos científicos

Los objetivos científicos de la misión Juno se están logrando con una carga útil de nueve instrumentos a bordo de la nave espacial: [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ] [ 83 ] [ 84 ]

Radiómetro de microondas (MWR)

Radiómetro de microondas

El radiómetro de microondas consta de seis antenas montadas en dos de los lados del cuerpo de la sonda. Realizarán mediciones de ondas electromagnéticas en frecuencias del rango de microondas : 600 MHz , 1,2, 2,4, 4,8, 9,6 y 22  GHz, las únicas frecuencias de microondas capaces de atravesar la densa atmósfera joviana. El radiómetro medirá la abundancia de agua y amoníaco en las capas profundas de la atmósfera hasta una presión de 200 bar (20 MPa; 2900 psi) o una profundidad de 500-600 km (310-370 mi) . La combinación de diferentes longitudes de onda y el ángulo de emisión debería permitir obtener un perfil de temperatura en varios niveles de la atmósfera. Los datos recopilados determinarán la profundidad de la circulación atmosférica. [ 85 ] [ 86 ] El MWR está diseñado para funcionar durante la órbita 11 de Júpiter. [ 87 ] (Investigador principal: Mike Janssen, Laboratorio de Propulsión a Chorro )     

Mapeador de auroras infrarrojas jovianas (JIRAM)

Mapeador de auroras infrarrojas jovianas

El espectrómetro mapeador JIRAM, que opera en el infrarrojo cercano (entre 2 y 5 μm), realiza estudios en las capas superiores de la atmósfera hasta una profundidad de entre 50 y 70 km (31 y 43 millas) , donde la presión alcanza de 5 a 7 bar (500 a 700 kPa) . JIRAM proporcionará imágenes de la aurora en la longitud de onda de 3,4 μm en regiones con abundantes iones H₃⁺ . Al medir el calor irradiado por la atmósfera de Júpiter, JIRAM puede determinar cómo fluyen las nubes de agua bajo la superficie. También puede detectar metano , vapor de agua , amoníaco y fosfina . No se requirió que este dispositivo cumpliera con los requisitos de resistencia a la radiación. [ 88 ] [ 89 ] [ 90 ] Se espera que el instrumento JIRAM opere durante la octava órbita de Júpiter. [ 87 ] (Investigador principal: Alberto Adriani, Instituto Nacional Italiano de Astrofísica )    

El espejo de compensación de giro de JIRAM está atascado desde PJ44, pero el instrumento está operativo. [ 91 ]

Magnetómetro (MAG)

REVISTA

La investigación del campo magnético tiene tres objetivos: mapear el campo magnético, determinar la dinámica del interior de Júpiter y determinar la estructura tridimensional de la magnetosfera polar. El experimento del magnetómetro consta del magnetómetro de puerta de flujo ( FGM ), que observará la intensidad y la dirección de las líneas del campo magnético, y la brújula estelar avanzada ( ASC ), que monitorizará la orientación de los sensores del magnetómetro. [ 82 ] (Investigador principal: Jack Connerney, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA )

Ciencia de la gravedad (GS)

Ciencia de la gravedad

El objetivo de medir la gravedad mediante ondas de radio es establecer un mapa de la distribución de masa en el interior de Júpiter. La distribución desigual de la masa en Júpiter induce pequeñas variaciones en la gravedad a lo largo de la órbita que sigue la sonda cuando se acerca a la superficie del planeta. Estas variaciones gravitatorias provocan pequeños cambios en la velocidad de la sonda. El objetivo de la radioastronomía es detectar el efecto Doppler en las emisiones de radio emitidas por Juno hacia la Tierra en las bandas Ka y X , rangos de frecuencia que permiten realizar el estudio con menos interferencias relacionadas con el viento solar o la ionosfera de Júpiter . [ 92 ] [ 93 ] [ 81 ] (Investigador principal: John Anderson, Laboratorio de Propulsión a Chorro ; Investigador principal (Traductor de banda Ka de Juno): Luciano Iess, Universidad Sapienza de Roma )

Experimento de Distribuciones Aurorales Jovianas (JADE)

JADE

El detector de partículas energéticas JADE medirá la distribución angular, la energía y el vector de velocidad de iones y electrones de baja energía (iones entre 13 eV y 20 keV, electrones de 200 eV a 40 keV) presentes en la aurora de Júpiter. En JADE, al igual que en JEDI, los analizadores de electrones están instalados en tres lados de la placa superior, lo que permite medir frecuencias tres veces mayores. [ 81 ] [ 94 ] (Investigador principal: David McComas , Southwest Research Institute )

Instrumento detector de partículas energéticas jovianas (JEDI)

JEDI

El detector de partículas energéticas JEDI medirá la distribución angular y el vector de velocidad de iones y electrones de alta energía (iones entre 20 keV y 1 MeV, electrones entre 40 y 500 keV) presentes en la magnetosfera polar de Júpiter. JEDI cuenta con tres sensores idénticos dedicados al estudio de iones específicos de hidrógeno , helio , oxígeno y azufre . [ 81 ] [ 95 ] (Investigador principal: Barry Mauk, Laboratorio de Física Aplicada )

Sensor de ondas de radio y plasma (ondas)

Sensor de ondas de radio y plasma

Este instrumento identificará las regiones de corrientes aurorales que definen las emisiones de radio jovianas y la aceleración de las partículas aurorales mediante la medición de los espectros de radio y plasma en la región auroral. También observará las interacciones entre la atmósfera y la magnetosfera de Júpiter . El instrumento consta de dos antenas que detectan ondas de radio y plasma. [ 82 ] (Investigador principal: William Kurth, Universidad de Iowa )

Espectrógrafo ultravioleta (UVS)

Espectrógrafo ultravioleta

El instrumento UVS registrará la longitud de onda, la posición y el tiempo de llegada de los fotones ultravioleta detectados durante el tiempo en que la rendija del espectrógrafo observe Júpiter en cada giro de la nave espacial. El instrumento proporcionará imágenes espectrales de las emisiones aurorales UV en la magnetosfera polar. [ 82 ] (Investigador principal: G. Randall Gladstone, Southwest Research Institute )

JunoCam (JCM)

JunoCam

Una cámara/telescopio de luz visible, incluida en la carga útil para facilitar la educación y la divulgación pública ; posteriormente se reutilizó para estudiar la dinámica de las nubes de Júpiter, particularmente las de los polos. [ 96 ] Se preveía que funcionaría solo durante ocho órbitas de Júpiter, finalizando en septiembre de 2017 [ 51 ] debido a la radiación y el campo magnético dañinos del planeta, [ 87 ] [ 97 ] durante la órbita 47 de Juno, la cámara comenzó a mostrar indicios de daño por radiación. Para la órbita 56, casi todas las imágenes estaban corruptas; la causa se identificó como un regulador de voltaje dañado. Al recocer la cámara a una temperatura de 25  °C (77  °F), la cámara volvió a funcionar. Junocam se somete a esta operación periódicamente y, a julio de 2025, sigue en funcionamiento. [ 98 ] (Investigador principal: Michael C. Malin , Malin Space Science Systems )

Ubicación de los instrumentos científicos de Juno
Modelo 3D interactivo de Juno

Componentes operativos

Autobús satélite

El bus satélite de Juno , su caja principal de electrónica y propulsión, es un prisma hexagonal . [ 2 ]

Paneles solares

Prueba de iluminación en uno de los paneles solares de Juno .

Juno es la primera misión a Júpiter y al Sistema Solar Exterior que utiliza paneles solares en lugar de los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) utilizados por Pioneer 10 , Pioneer 11 , el programa Voyager , Ulysses , Cassini-Huygens , New Horizons y el orbitador Galileo . [ 99 ] [ 100 ] Una vez en órbita alrededor de Júpiter, Juno recibe solo el 4% de la luz solar que recibiría en la Tierra , pero la escasez mundial de plutonio-238 en ese momento, [ 101 ] [ 102 ] [ 103 ] [ 104 ] así como los avances realizados en la tecnología de células solares en las últimas décadas, hacen que sea económicamente preferible utilizar paneles solares de tamaño práctico para proporcionar energía a una distancia de 5 UA del Sol . [ 105 ]

La nave espacial Juno utiliza tres paneles solares dispuestos simétricamente alrededor de la nave. Poco después de salir de la atmósfera terrestre, se desplegaron los paneles. Dos de los paneles tienen cuatro segmentos articulados cada uno, y el tercer panel tiene tres segmentos y un magnetómetro . Cada panel mide 2,7 x 8,9 m (8 pies 10 pulgadas x 29 pies 2 pulgadas) [ 106 ] , lo que proporciona 50 metros cuadrados (540 pies cuadrados ) de células activas [ 107 ] [ 108 ] , la mayor superficie de cualquier sonda espacial de la NASA en el momento del lanzamiento. [ 17 ]       

La masa combinada de los tres paneles es de casi 340 kg (750 lb) . [ 15 ] Si los paneles estuvieran optimizados para operar en la Tierra, producirían de 12 a 14 kilovatios de potencia. Solo se generaron unos 486 vatios cuando Juno llegó a Júpiter, y se proyecta que esta cantidad disminuya a cerca de 420 vatios a medida que la radiación degrade las celdas. [ 109 ] Los paneles solares permanecerán expuestos a la luz solar de forma continua desde el lanzamiento hasta el final de la misión, excepto por períodos cortos durante el funcionamiento del motor principal y los eclipses de Júpiter. Una unidad central de distribución y accionamiento de energía monitorea la energía generada por los paneles solares y la distribuye a instrumentos, calentadores y sensores de experimentos, así como a baterías que se cargan cuando hay energía excedente disponible. Dos baterías de iones de litio de 55 Ah , capaces de soportar el entorno de radiación de Júpiter, proporcionan energía cuando Juno pasa por un eclipse. [ 110 ]  

Telecomunicaciones

Instalación de la antena parabólica de alta ganancia de Juno

Juno utiliza señalización en banda ("tonos") para varias operaciones críticas, así como para informar sobre el estado durante el modo crucero, [ 111 ] pero se espera que se utilice con poca frecuencia. Las comunicaciones se realizan a través de las antenas de 34 m (112 pies) y 70 m (230 pies) de la Red del Espacio Profundo (DSN) de la NASA , utilizando un enlace directo en banda X. [ 110 ] El procesamiento de comandos y datos de la nave espacial Juno incluye una computadora de vuelo capaz de proporcionar aproximadamente 50 Mbit/s de rendimiento de instrumentos. Los subsistemas de ciencia gravitacional utilizan el seguimiento Doppler y el autoajuste en banda X y banda K a . [ 112 ]     

Debido a las limitaciones de telecomunicaciones, Juno solo podrá devolver unos 40 megabytes de datos de JunoCam durante cada período orbital de 11 días, lo que limita el número de imágenes que se capturan y transmiten durante cada órbita a entre 10 y 100, dependiendo del nivel de compresión utilizado. [ 113 ]La cantidad total de datos transmitidos en cada órbita es significativamente mayor y se utiliza para los instrumentos científicos de la misión; JunoCam está destinada a la divulgación pública y, por lo tanto, es secundaria a los datos científicos. Esto es comparable a la misión Galileo anterior que orbitó Júpiter, la cual capturó miles de imágenes [ 114 ] a pesar de su baja velocidad de datos de 1000 bit/s (al nivel máximo de compresión) debido a la falla de su antena de alta ganancia .

El sistema de comunicación también se utiliza como parte del experimento de Gravity Science . [ 115 ]

Propulsión

Juno utiliza un motor principal LEROS 1b con propelente hipergólico , fabricado por Moog Inc. en Westcott, Buckinghamshire , Inglaterra. [ 116 ] Utiliza aproximadamente 2000 kg (4400 lb) de hidracina y tetróxido de nitrógeno para la propulsión, incluyendo 1232 kg (2716 lb) disponibles para la inserción en órbita de Júpiter y maniobras orbitales posteriores. El motor proporciona un empuje de 645 newtons . La tobera del motor está encerrada en un escudo de escombros fijado al cuerpo de la nave espacial y se utiliza para las principales maniobras de encendido. Para el control de la orientación del vehículo ( control de actitud ) y para realizar maniobras de corrección de trayectoria, Juno utiliza un sistema de control de reacción (RCS) monopropelente que consta de doce pequeños propulsores montados en cuatro módulos de motor. [ 110 ]    

Placa y minifiguras de Galileo

Placa de Galileo Galilei

Juno lleva una placa a Júpiter, dedicada a Galileo Galilei . La placa fue proporcionada por la Agencia Espacial Italiana (ASI) y mide 7,1 x 5,1 cm (2,8 x 2,0 pulgadas) . Está hecha de aluminio de grado aeroespacial y pesa 6 g (0,21 oz) . [ 117 ] La placa muestra un retrato de Galileo y un texto escrito de su puño y letra en enero de 1610, mientras observaba lo que más tarde se conocería como las lunas galileanas . [ 117 ] El texto se traduce como:    

El día 11 se encontraba en esta formación, y la estrella más cercana a Júpiter tenía la mitad del tamaño de las otras y estaba muy cerca de las demás, de modo que durante las noches anteriores las tres estrellas observadas parecían tener las mismas dimensiones y estar igualmente distantes entre sí; por lo que resulta evidente que alrededor de Júpiter hay tres estrellas en movimiento invisibles hasta ahora para todos.

La nave espacial también transporta tres minifiguras de Lego que representan a Galileo Galilei, al dios romano Júpiter y a su hermana y esposa, la diosa Juno . En la mitología romana, Júpiter se envolvía en un velo de nubes para ocultar sus travesuras. Juno era capaz de ver a través de las nubes y revelar la verdadera naturaleza de Júpiter. La minifigura de Juno sostiene una lupa como símbolo de la búsqueda de la verdad, y Júpiter sostiene un rayo. El tercer miembro de la tripulación de Lego, Galileo Galilei, lleva su telescopio consigo en el viaje. [ 118 ] Las figuras fueron producidas en colaboración entre la NASA y Lego como parte de un programa de divulgación para inspirar el interés de los niños en la ciencia, la tecnología, la ingeniería y las matemáticas (STEM). [ 119 ] Aunque la mayoría de los juguetes de Lego están hechos de plástico, Lego fabricó especialmente estas minifiguras de aluminio para soportar las condiciones extremas del vuelo espacial. [ 120 ]

Resultados científicos

Entre los primeros resultados, Juno recopiló información sobre los relámpagos jovianos que revisó teorías anteriores. [ 121 ] Juno proporcionó las primeras imágenes del polo norte de Júpiter, así como información sobre las auroras, el campo magnético y la atmósfera de Júpiter. [ 122 ]

En 2021, el análisis de la frecuencia de impactos de polvo interplanetario (principalmente en la parte posterior de los paneles solares), mientras Juno pasaba entre la Tierra y el cinturón de asteroides, indicó que este polvo, que causa la luz zodiacal , proviene de Marte , en lugar de cometas o asteroides que provienen del sistema solar exterior, como se pensaba anteriormente. [ 123 ]

La sonda Juno realizó numerosos descubrimientos que ponen en entredicho las teorías existentes sobre la formación de Júpiter. Al sobrevolar los polos de Júpiter, Juno captó imágenes de cúmulos de ciclones estables presentes en ellos. [ 124 ] Descubrió que la magnetosfera de Júpiter es irregular y caótica. Mediante su radiómetro de microondas, Juno halló que las bandas rojas y blancas visibles en Júpiter se extienden cientos de kilómetros hacia la atmósfera joviana, a pesar de que el interior de Júpiter no está mezclado de manera uniforme. Esto ha dado lugar a la teoría de que Júpiter no posee un núcleo sólido, como se creía anteriormente, sino un núcleo "difuso" compuesto de fragmentos de roca e hidrógeno metálico . Este peculiar núcleo podría ser el resultado de una colisión ocurrida en las primeras etapas de la formación de Júpiter. [ 125 ]

En abril de 2020, Juno detectó un impacto de meteorito en Júpiter , con una masa estimada de 250–5000  kg. [ 126 ]

Los resultados de Juno sobre las tormentas sugieren que son mucho más altas de lo esperado, con algunas extendiéndose 60 millas (100 kilómetros) por debajo de la cima de las nubes y otras, incluyendo la Gran Mancha Roja, extendiéndose más de 200 millas (350 kilómetros). Con Juno viajando a baja altura sobre la capa de nubes de Júpiter a aproximadamente 130 000  mph (209 000 km/h), los científicos de Juno pudieron medir cambios de velocidad tan pequeños como 0,01 milímetros por segundo utilizando una antena de seguimiento de la Red del Espacio Profundo de la NASA, desde una distancia de más de 400 millones de millas (650 millones de kilómetros). Esto permitió al equipo limitar la profundidad de la Gran Mancha Roja a unas 300 millas (500 kilómetros) por debajo de la cima de las nubes. Los nuevos resultados muestran que los ciclones son más cálidos en la parte superior, con densidades atmosféricas más bajas, mientras que son más fríos en la parte inferior, con densidades más altas. Los anticiclones, que giran en la dirección opuesta, son más fríos en la parte superior pero más cálidos en la inferior. [ 127 ]

Juno observó el impacto de una erupción solar severa en el sistema joviano en octubre de 2024. Esta erupción de clase X1.8 redujo la magnetosfera de aproximadamente 80 radios de Júpiter a 30 radios de Júpiter hacia el interior, la compresión más significativa jamás observada en el planeta. [ 128 ] La misma erupción solar impactó la Tierra a principios de mes, provocando que las auroras fueran visibles tan al sur como Arizona en Estados Unidos y tan al norte como Queensland en Australia. [ 129 ] [ 130 ]

Cronología

Júpiter

Lunas

Véase también

Notas

  1. ↑ Se esperaba oficialmente que la extensión de la misión durara solo hasta el 17 de septiembre de 2025, o hasta el final de su vida útil.

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  • Sitio web oficial
  • Misión Juno en el Instituto de Investigación del Suroeste
  • La misión Juno forma parte del programa de exploración del sistema solar de la NASA.
  • Lista de reproducción Why With Nye enYouTube,Bill Nyehabla sobre la ciencia detrás deJunoa Júpiter.
  • Sitio web de procesamiento de imágenes de JunoCam
  • Animación del sobrevuelo del perijove 15 realizada por Gerald Eichstädt (ver canal para más información).
  • Animación del sobrevuelo del perijove 16 realizada por Gerald Eichstädt y Seán Doran (ver los álbumes 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 20 , 21 , 23 , 24 y 25 para más información) .
  • Álbum de imágenes de Juno por Kevin M. Gill