La misión Juno      

 

Escrito base: Matt Williams.

Traducción, actualización y comentarios: Jesús Guerrero.

Asociación Larense de Astronomía, ALDA.

 

Desde que Galileo lo observó por primera vez a través de un telescopio en 1610, Júpiter y su sistema de lunas han fascinado a la humanidad. Esto es lo que ha motivado que a medida que se mejoran las tecnologías de los viajes interplanetarios, varias misiones se hayan dirigido hacia este planeta. Con la excepción de la misión Galileo, todas las anteriores han realizado sobrevuelos en su viaje a las profundidades del Sistema Solar.

 

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Misión Juno (2011 – 2018)

 

        Estas misiones, sus operadores y la fecha de su sobrevuelo – o permanencia en órbita - son: Pioneer 10 (NASA, 3 dic 1973); Pioneer 11 (NASA, 4 dic 1974); Voyager 1 (NASA, 5 mar 1979); Voyager 2 (NASA, 9 jul 1979); Ulysses – lanzado desde el transbordador Discovery – (ESA, 8 feb 1992 y 4 feb 2004); Galileo (NASA, órbita desde 7 dic 1995 a 21 sep 2003); Cassini (ESA, 30 dic 2000) y New Horizons (NASA, 28 feb 2007).

 

La misión Juno de la NASA tiene un propósito diferente. Haciendo uso de un conjunto de instrumentos científicos, estudiará la atmósfera de Júpiter, su entorno magnético y los patrones climáticos, información que permitirá arrojar luz sobre la historia de su formación. En esencia, será la primera sonda desde la Galileo, que orbitará a Júpiter, enviando información sobre el gigante de gas a la Tierra.

 

La sonda Galileo pasó 7 años en órbita de Júpiter. Si se cumple lo previsto para la misión, en sólo 2 años, la Juno proporcionará mucha más información sobre la naturaleza del planeta, debido a la mejora sustancial en el instrumental científico. Si no hay extensiones de misión, los controladores de vuelo hundirán la sonda en las capas altas de su atmósfera en febrero de 2018.

 

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Sonda Juno en la alta atmósfera de Júpiter, a sólo 5.000 kilómetros en su máxima aproximación. Fuente: NASA/JPL-Caltech.

 

 

La misión Juno forma parte del programa New Frontiers (Nuevas Fronteras) de la NASA. Las otras dos misiones de este programa son la New Horizons, que sobrevoló al planeta enano Plutón en 2015 y la Osiris-Rex, que viaja al asteroide (101955) Bennu y se espera que en 2020 recoja muestras del mismo y las retorne en el 2023 a la Tierra.

 

        Previsto su lanzamiento para el 2009, restricciones presupuestarias de la NASA hicieron que se retrasará hasta el 2011. La sonda recibió el nombre de Juno en honor a la diosa romana, esposa de Júpiter, que fue capaz de mirar a través del velo de nubes con que Júpiter escondía sus frecuentes escapadas a la Tierra. Los organizadores de la misión también bautizaron la misma con el nombre de  JUpiter Near-polar Orbiter (Orbitador Polar Cercano de Júpiter), lo que produce el acrónimo de JUNO.

 

La misión Juno fue creada con el propósito específico de estudiar al planeta Júpiter, lo que redundará en una mejor comprensión sobre los procesos que desencadenaron en la formación del Sistema Solar. Desde hace algún tiempo, los astrónomos han comprendido que Júpiter jugó un papel importante en el desarrollo del Sistema Solar. Al igual que los otros gigantes de gas, estos planetas se formaron durante las primeras etapas de nuestro sistema planetario, antes de que el Sol tuviese la oportunidad de absorber o soplar los gases ligeros de la nebulosa primigenia. De aquí, que la composición de Júpiter podría decirnos mucho sobre el Sistema Solar. Del mismo modo, los astrónomos planetarios creen que los gigantes de gas desempeñaron un papel importante en el proceso de formación de los demás planetas, debido a sus enormes masas modelaron las órbitas de los demás componentes - planetas, asteroides y cometas - en el Sistema Solar.

 

Sin embargo, para los astrónomos y científicos planetarios, todavía queda mucho por conocer acerca de este masivo gigante de gas. Por ejemplo, la estructura interna, su composición y los mecanismos que impulsan su campo magnético son todavía objeto de teoría. Debido a que Júpiter se formó al mismo tiempo que el Sol, sus composiciones químicas deben ser similares, pero las investigaciones han demostrado que Júpiter tiene más elementos pesados ​​que nuestro Sol, como por ejemplo el carbono y el nitrógeno.

 

Además, hay algunas preguntas sin respuesta acerca de cuándo y dónde se formó el planeta. Si bien el mismo se pudo haber formado en su actual órbita, algunas evidencias sugieren que podría haberse formado más lejos del Sol y migrar hacia el interior. Todas estas preguntas son las que esperan que responda la misión Juno.

 

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Técnicos instalan la bóveda de titanio de Juno.

Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/LMSS.

 

Instrumentación científica de la sonda.

La nave espacial Juno viene equipada con un conjunto de 8 instrumentos científicos que le permitirán estudiar aspectos tales como la atmósfera de Júpiter, el campo magnético y gravitatorio, los patrones climáticos, su estructura interna y su historia evolutiva. Estos instrumentos son:

 

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Equipo científico de la sonda Juno. Crédito: NASA.

 

Gravity Science (Medidor de gravedad): Este instrumento medirá la distribución de masas dentro de Júpiter haciendo uso de ondas de radio y midiendo en ellas su efecto Doppler. Esto permitirá crear un mapa de la gravedad. Pequeñas variaciones en la gravedad a lo largo de la trayectoria orbital de la sonda inducirán pequeños cambios en la velocidad. Los investigadores principales de este instrumento son John Anderson, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y Luciano Iess de la Universidad de Roma La Sapienza.

 

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Equipamiento científico de la sonda y tamaño comparativo con silueta humana. Crédito: NASA.

 

JunoCam (Cámara Juno): Esta cámara telescópica en luz visible permitirá obtener imágenes para la difusión pública y la educación, que proporcionará impresionantes imágenes de Júpiter y el Sistema Solar, pero funcionará durante sólo siete órbitas alrededor de Júpiter, debido a que la radiación y el campo magnético la afectarán. El encargado de este instrumento es Michael Malin, de Malin Space Science Systems.

 

Jovian Auroral Distributions Experiment, JADE (Experimento de Distribución Auroral de Júpiter): A partir de tres detectores de partículas energéticas, el instrumento JADE medirá la distribución angular, la energía y vector de velocidad de los iones de baja energía y electrones en las auroras de Júpiter. El investigador a cargo es David McComas, del Southwest Research Institute (SwRI).

 

Jupiter Energetic-particle Detector Instrument, JEDI (Instrumento Detector de Partículas Energéticas de Júpiter): similar al JADE, el JEDI medirá la distribución angular y el vector de velocidad de los iones y electrones, pero de alta energía y en la magnetosfera de Júpiter. El científico a cargo es Barry Mauk del Laboratorio de Física Aplicada de la NASA.

 

Jovian Infrared Auroral Mapper, JIRAM (Mapeador Auroral Infrarrojo de Júpiter): Operando en el infrarrojo cercano, este espectrómetro será responsable de la cartografía de las capas superiores de la atmósfera de Júpiter. Al medir el calor que se irradia hacia el exterior, determinará cómo las nubes ricas en agua pueden flotar por debajo de la superficie. También será capaz de evaluar la distribución de metano, vapor de agua, amoníaco y fosfina en la atmósfera de Júpiter. La científica responsable del equipo es Angioletta Coradini del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica.

 

Magnetometer (Magnetómetro): Este instrumento se utiliza para mapear el campo magnético de Júpiter y determinar la dinámica del interior del planeta. También determinará la estructura tridimensional de la magnetosfera polar. El investigador responsable es Jack Connemey del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA.

 

Microwave Radiometer, MWR (Radiómetro de Microondas): Este instrumento llevará a cabo mediciones de las ondas electromagnéticas que pasan a través de la atmósfera de Júpiter, así como también medirá la abundancia de agua y amoníaco en sus capas profundas. De este modo, se obtendrá un perfil de temperatura en los distintos niveles para determinar la profundidad de la circulación atmosférica de Júpiter. El encargado de este instrumento es Mike Janssen del JPL.

 

Radio and Plasma Wave Sensor, RPWS (Sensor de ondas de radio y plasma): El RPWS, también conocido como WAVES, medirá el espectro de radio y plasma en la región auroral de Júpiter. En el proceso, se identificará a las regiones de las corrientes de las auroras que definen las emisiones de radio del planeta y acelerar sus partículas aurorales. Investigador responsable William Kurth de la Universidad de Iowa.

 

Ultraviolet Spectrograph, UVS (Espectrógrafo Ultravioleta): El UVS registrará el tiempo de longitud de onda, la posición y la llegada de los fotones ultravioleta detectados, proporcionando imágenes espectrales de las emisiones aurorales UV en la magnetosfera polar. El investigador encargado es Randall Gladstone del SwRI.

 

Además de su serie científica, la nave espacial Juno lleva una placa conmemorativa dedicada a Galileo Galilei. La placa fue proporcionada por la Agencia Espacial Italiana y contiene un retrato de Galileo, así como una copia de los escritos de Galileo cuando observó las cuatro lunas mayores de Júpiter, conocidas en la actualidad como satélites galileanos.

 

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Placa sobre Galileo a bordo de la nave espacial Juno.  Crédito: NASA/JPL-Caltech/KSC.

 

El texto, escrito en italiano y transcrito del puño y letra de Galileo, dice:

 

"El día 11 se alinearon, y la estrella más cercana a Júpiter era la mitad del tamaño que la otra y mucho más cerca que durante las noches anteriores donde las tres estrellas observadas se veían de la misma dimensión y separadas a igual distancia; de modo que es evidente que alrededor de Júpiter hay tres estrellas que se mueven las cuales han permanecido invisibles para todos hasta este momento".

 

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Galileo, Juno y Júpiter, en figuras Lego. Fuente: NASA.

 

La nave también lleva tres figuritas de Lego que representan a Galileo, al dios romano Júpiter y su esposa Juno. La figura de Juno sostiene una lupa como signo de su búsqueda de la verdad, Júpiter sostiene el rayo como símbolo de su poder, y la figura de Galileo Galilei sostiene su famoso telescopio y un globo del planeta Júpiter. Lego hizo estas figuras de aluminio, en lugar del plástico habitual, para asegurarse de que sobrevivieran a las extremas condiciones del vuelo espacial.

 

Trayectoria de la misión.

La misión Juno despegó de la estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral el 5 de agosto de 2011, en un cohete Atlas V. Después de aproximadamente 1 minuto y 33 segundos, los cinco cohetes de combustible sólido (SRB) consumieron su contenido y fueron eyectados del cuerpo principal del Atlas V. Después de 4 minutos y 26 segundos del despegue, el motor principal Atlas V fue cortado, seguido 16 segundos después de la separación de la etapa superior del cohete Centaur.

 

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Hitos y trayectoria de la misión.

 

Después de un encendido que se prolongó durante 6 minutos, el Centaur fue puesto en su órbita de transferencia inicial. La nave voló por cerca de 30 minutos antes de que su motor se encendiera de nuevo durante 9 minutos para colocar a la nave en su trayectoria de escape de la Tierra. Unos 54 minutos después del lanzamiento, la nave espacial Juno se separó del cohete Centaur y comenzó a desplegar sus paneles solares.

 

Un año después del lanzamiento, entre agosto y septiembre de 2012, la nave espacial Juno llevó a cabo con éxito dos maniobras de espacio profundo, diseñadas para corregir su trayectoria. La primera maniobra (DSM-1) se produjo el 30 de agosto de 2012, con el disparo del motor principal durante unos 30 minutos y alterando su velocidad en unos 388 metros por segundo (m/s), unos 1.396,8 km/h. La segunda maniobra (DSM-2), realizada el 14 de septiembre, tuvo una duración y produjo un cambio de velocidad similar, disparando a la sonda a su maniobra de asistencia gravitacional con la Tierra. Estas maniobras de espacio profundo se produjeron a una distancia de 480 millones de kilómetros de la Tierra.

 

El sobrevuelo a la Tierra tuvo lugar el 9 de octubre de 2013, pasando a una altitud de 560 kilómetros y produciendo un incremento en la velocidad de la misma de 3,9 Km/s, unos 14.040 Km/h. este reimpulso disparó a Juno en trayectoria al planeta Júpiter.

 

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Imágenes en baja resolución del sistema Tierra-Luna, capturadas por la sonda Juno.

 

Durante el sobrevuelo a la Tierra, el magnetómetro de Juno (MAG) logró capturar algunas imágenes de baja resolución de la Tierra y la Luna. Estas imágenes fueron tomadas mientras que la sonda se encontraba a 966.000 kilómetros de la Tierra - aproximadamente tres veces la distancia Tierra-Luna.

 

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Imagen en alta resolución de la Tierra, capturada durante el sobrevuelo.

 

El sobrevuelo de la Tierra también se utilizó como un ensayo por el equipo científico de la sonda Juno, para probar algunos de los instrumentos de la nave espacial y de practicar ciertos procedimientos que se deben hacer una vez que la sonda llegue a Júpiter.

 

En órbita de Júpiter.

Después de casi 5 años de viaje (1.795 días – 4 años 10 meses y 28 días) la nave espacial Juno arriba al sistema de Júpiter el 4 de julio de 2016. La nave ha recorrido 2.805 millones de kilómetros (18,7 Unidades Astronómicas). Los controladores de vuelo realizaron las maniobras para colocar la sonda en órbita polar alrededor del gigante gaseoso. La órbita será elíptica y tendrá dos puntos clave: un Periastro (el punto más cercano al planeta) con unos 4.300 kilómetros y un Apoastro, más lejos que la órbita de Calisto – la más distante de las grandes lunas de Júpiter, a 1.882.700 kilómetros.

 

Esta órbita impedirá que la nave espacial entre en contacto por largo tiempo con los cinturones de radiación de Júpiter, permitiendo al tiempo realizar estudios en primer plano de la atmósfera polar del planeta, además de su magnetosfera y campo gravitatorio. La nave espacial pasará los próximos dos años realizando las 37 órbitas previstas en su programación inicial.

 

La sonda ha realizado mediciones del campo magnético de Júpiter (iniciadas el 24 de junio de 2016), cuando cruzó el arco externo de la magnetosfera del planeta. Después de haber realizado la transición entre un entorno dominado por el viento solar a uno dominado por la magnetosfera de Júpiter, los instrumentos de la nave revelaron algunos datos interesantes sobre el repentino cambio en la densidad de las partículas.

 

Para poder ingresar en órbita elíptica polar de Júpiter, los controladores tuvieron que activar durante 35 minutos el motor principal de la nave, conocido como Júpiter Orbital Inserción (o JOI).

 

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Juno – Posición el 03de julio 2016.

 

El 10 de julio de 2016, la sonda Juno transmite su primera imagen desde la órbita, después de encender su conjunto de instrumentos científicos. Las imágenes fueron tomadas cuando la nave se encontraba a 4,3 millones de kilómetros de Júpiter y en el tramo de alejamiento de su primera órbita de captura de 53,5 días. El color de la imagen muestra las características atmosféricas de Júpiter, incluyendo la famosa Gran Mancha Roja, y tres de las cuatro lunas más grandes del planeta masivo - Io, Europa y Ganímedes, de izquierda a derecha en la imagen.

 

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Primera imagen transmitida por la sonda Juno.

 

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Región del polo norte de Júpiter desde la nave espacial Juno. Imagen tomada el 27 de agosto, cuando se encontraba a

703.000 kilómetros de distancia. Créditos: NASA/JPL-Caltech/SwRI.

 

 

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Vista del polo sur de Júpiter a una distancia de 94.500 km. Imagen capturada durante su

Primer vuelo de aproximación el 27 de agosto de 2016.

Créditos: NASA/JPL-Caltech/SwRI/

 

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Close-up en infrarrojo de las auroras del polo sur de Júpiter. Imagen capturada durante

su primer vuelo de aproximación el 27 de agosto de 2016.

Créditos: NASA/JPL-Caltech/SwRI/

 

 

Fin de la Misión.

La misión Juno está configurada para concluir en febrero de 2018, después de completar 37 órbitas de Júpiter. En este punto, y si no hay extensiones de misión, la sonda será conducida a una trayectoria que la hará quemarse en la atmósfera exterior de Júpiter. Al igual que con la sonda espacial Galileo, esta circunstancia fue planificada de esa manera para evitar cualquier posibilidad de impacto y contaminación biológica con una de las lunas de Júpiter.

 

Fuentes:

http://www.nasa.gov/mission_pages/juno/main/index.html

https://www.missionjuno.swri.edu/

http://www.universetoday.com/129605/juno-mission/