stringtranslate.com

Explorador de las lunas heladas de Júpiter

Jupiter Icy Moons Explorer ( Juice , anteriormente JUICE [3] ) es una nave espacial interplanetaria que se dirige a la órbita y estudio de tres lunas heladas de Júpiter : Ganímedes , Calisto y Europa . Se prevé estudiar estas lunas de masa planetaria porque se cree que tienen importantes cuerpos de agua líquida debajo de sus superficies congeladas, lo que las haría potencialmente habitables para la vida extraterrestre . [4] [5]

Juice es la primera nave espacial interplanetaria a los planetas exteriores del Sistema Solar no lanzada por los Estados Unidos y la primera que orbitará una luna distinta a la de la Tierra . Lanzada por la Agencia Espacial Europea (ESA), desde el Centro Espacial de Guayana en la Guayana Francesa el 14 de abril de 2023, con Airbus Defence and Space como contratista principal, [6] [7] se espera que llegue a Júpiter en julio de 2031 después de cuatro asistencias gravitacionales y ocho años de viaje. [8] [9] En diciembre de 2034, la nave espacial entrará en órbita alrededor de Ganímedes para su misión científica de primer plano. [8] Su período de operaciones se superpondrá con la misión Europa Clipper de la NASA , que se lanzó en octubre de 2024.

Fondo

La misión comenzó como una reformulación de la propuesta Jupiter Ganymede Orbiter , que iba a ser el componente de la ESA de la cancelada Europa Jupiter System Mission – Laplace (EJSM-Laplace). [10] Se convirtió en candidata para la primera misión de clase L (L1) del Programa de Visión Cósmica de la ESA , y su selección se anunció el 2 de mayo de 2012. [11]

En abril de 2012, se recomendó Juice por sobre el telescopio de rayos X propuesto, el Telescopio Avanzado para Astrofísica de Altas Energías (ATHENA) y un observatorio de ondas gravitacionales ( Nuevo Observatorio de Ondas Gravitacionales (NGO)). [12] [13]

En julio de 2015, Airbus Defence and Space fue seleccionado como contratista principal para diseñar y construir la sonda, que se ensamblará en Toulouse , Francia . [14]

Se estima que para 2023 la misión costará a la ESA 1.500 millones de euros (1.600 millones de dólares). [15]

Astronave

Zumo en las instalaciones del Astrolabe de Airbus Defence and Space, 2023

Los principales factores que impulsan el diseño de la nave espacial están relacionados con la gran distancia al Sol, el uso de energía solar y el duro entorno de radiación de Júpiter. Las inserciones en órbita en Júpiter y Ganímedes y la gran cantidad de maniobras de sobrevuelo (más de 25 asistencias gravitacionales y dos sobrevuelos de Europa) requieren que la nave espacial lleve unos 3000 kg (6600 lb) de propulsor químico. [16] La capacidad total delta-V de la nave espacial es de unos 2700 m/s (6000 mph). [17]

Juice tiene una antena fija de alta ganancia de 2,5 metros de diámetro y una antena orientable de ganancia media; se utilizarán tanto la banda X como la banda K. Las velocidades de descarga de 2 Gb/día son posibles con antenas terrestres de espacio profundo. La capacidad de almacenamiento de datos a bordo es de 1,25 Tb. [1]

El motor principal de Juice es un propulsor bipropelente hipergólico ( monometilhidrazina y óxidos mixtos de nitrógeno ) de 425 N. Un aislamiento multicapa de 100 kg proporciona control térmico. La nave espacial está estabilizada en 3 ejes mediante ruedas de impulso. Se utiliza protección contra la radiación para proteger la electrónica de a bordo del entorno joviano [1] (la tolerancia a la radiación requerida es de 50 kilorad a nivel de equipo [17] ).

La carga útil científica Juice tiene una masa de 280 kg e incluye el sistema de cámara JANUS, el espectrómetro de imágenes visibles e infrarrojas MAJIS, el espectrógrafo de imágenes ultravioleta UVS, la sonda de radar RIME, el altímetro láser GALA, el instrumento de ondas submilimétricas SWI, el magnetómetro J-MAG, el paquete de partículas y plasma PEP, el equipo de investigación de ondas de plasma y radio RPWI, el paquete de radiociencia 3GM, el instrumento de radiociencia PRIDE y el monitor de radiación RADEM. Un brazo desplegable de 10,6 metros sostendrá el J-MAG y el RPWI, y se utilizará una antena desplegable de 16 metros de largo para el RIME. Cuatro brazos de 3 metros llevan partes del instrumento RPWI. Los otros instrumentos están montados en el cuerpo de la nave espacial, o en el caso del 3GM, dentro del bus de la nave espacial . [1]

Cronología

Lanzamiento de la sonda espacial Juice de la ESA Ariane 5

Lanzamiento

Juice fue lanzado al espacio el 14 de abril de 2023 desde el Centro Espacial de Guayana en un cohete Ariane 5. Este fue el último lanzamiento de una misión científica de la ESA utilizando el vehículo Ariane 5, [18] y fue el penúltimo lanzamiento del cohete en total. [19]

El lanzamiento estaba previsto originalmente para el 13 de abril de 2023, pero debido al mal tiempo se pospuso. [20] Al día siguiente se realizó un segundo intento de lanzamiento, que tuvo lugar a las 12:14:36 ​​UTC. Después de que la nave espacial se separara del cohete, estableció una conexión de señal de radio con el suelo a las 13:04 UTC. Los paneles solares de Juice se desplegaron aproximadamente media hora después, lo que llevó a la ESA a considerar el lanzamiento un éxito. [18]

Trayectoria

Tras el lanzamiento, se planificarán múltiples asistencias gravitacionales para poner a Juice en una trayectoria hacia Júpiter: [8]

Juice pasará dos veces por el cinturón de asteroides . Se había propuesto un sobrevuelo del asteroide 223 Rosa en octubre de 2029, pero se abandonó para ahorrar combustible para la misión principal joviana. [21] [22] [23]

Las ayudas gravitacionales incluyen: [24]

Trayectorias del jugo
  Sol  ·   Tierra  ·   Jugo  ·   Venus  ·   223 Rosa  ·   Júpiter  ·   Ganimedes  ·   Calisto  ·   Europa

Resumen de las fases previstas de la misión a Júpiter

Las principales características del viaje de referencia a Júpiter se resumen a continuación (fuente: Tabla 5-2 de ESA/SRE(2014)1 [17] ). Este escenario suponía un lanzamiento a principios de junio de 2022, sin embargo, los requisitos delta-V son representativos debido a las configuraciones orbitales bastante cortas y repetitivas de Europa, Ganímedes y Calisto.

Objetivos científicos

Ganimedes visto desde la nave espacial Galileo
Sección de la superficie helada de Europa

El orbitador Juice realizará investigaciones detalladas en Ganímedes y evaluará su potencial para albergar vida . Las investigaciones de Europa y Calisto completarán un cuadro comparativo de estas lunas galileanas . [26] Se cree que las tres lunas albergan océanos internos de agua líquida , por lo que son fundamentales para comprender la habitabilidad de los mundos helados.

Los principales objetivos científicos para Ganimedes, y en menor medida para Calisto, son: [26]

En el caso de Europa, el enfoque se centra en la química esencial para la vida, incluidas las moléculas orgánicas , y en comprender la formación de las características de la superficie y la composición del material que no es hielo de agua. Además, Juice proporcionará el primer sondeo del subsuelo de la luna, incluida la primera determinación del espesor mínimo de la corteza helada sobre las regiones volcánicamente activas más recientes.

También se realizarán observaciones espacialmente resueltas más distantes de varios satélites irregulares menores y de la luna volcánicamente activa Io .

Instrumentos científicos

Instrumentos de jugo
Prueba de un modelo a escala 1:18 de la antena RIME de Juice en las instalaciones de Hertz, 2023

El 21 de febrero de 2013, tras un concurso, la ESA seleccionó 11 instrumentos científicos desarrollados por equipos científicos y de ingeniería de toda Europa, con participación de los EE. UU. [27] [28] [29] [30] Japón también contribuyó con varios componentes para los instrumentos SWI, RPWI, GALA, PEP, JANUS y J-MAG, y facilitará las pruebas. [31] [32] [33]

Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator (JANUS)

El nombre proviene del latín y significa "observación integral de Júpiter, sus amoríos y sus descendientes". [34] Se trata de un sistema de cámara para obtener imágenes de Ganímedes y partes interesantes de la superficie de Calisto a una resolución superior a 400 m/píxel (resolución limitada por el volumen de datos de la misión). Se investigarán objetivos seleccionados en alta resolución con una resolución espacial de 25 m/píxel hasta 2,4 m/píxel con un campo de visión de 1,3°. El sistema de cámara tiene 13 filtros pancromáticos, de banda ancha y estrecha en el rango de 0,36 μm a 1,1 μm, y proporciona capacidades de imágenes estereoscópicas. JANUS también permitirá relacionar mediciones espectrales, láser y de radar con la geomorfología y, por lo tanto, proporcionará el contexto geológico general.

Espectrómetro de imágenes de lunas y Júpiter (MAJIS [35] )

Un espectrógrafo de imágenes en el espectro visible e infrarrojo que opera desde 0,5 μm hasta 5,56 μm, con una resolución espectral de 3 a 7 nm, que observará las características de las nubes troposféricas y las especies menores de gas en Júpiter e investigará la composición de los hielos y minerales en las superficies de las lunas heladas. La resolución espacial será de hasta 75 m (246 pies) en Ganímedes y de unos 100 km (62 millas) en Júpiter.

Espectrógrafo de imágenes ultravioleta (UVS)

Un espectrógrafo de imágenes que opera en el rango de longitud de onda de 55 a 210 nm con una resolución espectral de <0,6 nm que caracterizará las exosferas y las auroras de las lunas heladas, incluidas las búsquedas de columnas en Europa, y estudiará la atmósfera superior y las auroras jovianas. Resolución de hasta 500 m (1600 pies) para observar Ganímedes y de hasta 250 km (160 mi) para observar Júpiter.

Instrumento de ondas submilimétricas (SWI)

Un espectrómetro que utiliza una antena de 30 cm (12 pulgadas) y trabaja en 1080–1275 GHz y 530–601 GHz con un poder de resolución espectral de ~10 7 que estudiará la estratosfera y la troposfera de Júpiter, y las exosferas y superficies de las lunas heladas.

Altímetro láser de Ganimedes (GALA)

Un altímetro láser con un tamaño de punto de 20 m (66 pies) y una resolución vertical de 10 cm (3,9 pulgadas) a 200 km (120 millas) destinado a estudiar la topografía de las lunas heladas y las deformaciones de las mareas de Ganímedes.

Radar para la exploración de lunas heladas (RIME)
La antena RIME en configuración plegada. Una fotografía "selfie" tomada poco después del lanzamiento por la cámara de monitoreo Juice 2 (JMC2), con la Tierra al fondo

Se utilizará un radar de penetración de hielo que funciona a una frecuencia de 9 MHz (ancho de banda de 1 y 3 MHz) emitido por una antena de 16 m (52 ​​pies); se utilizará para estudiar la estructura del subsuelo de las lunas jovianas hasta 9 km (5,6 mi) de profundidad con una resolución vertical de hasta 30 m (98 pies) en hielo.

Durante la puesta en servicio de la nave espacial después del lanzamiento, la antena RIME no logró desplegarse correctamente desde su soporte de montaje. [36] Después de varias semanas de intentos de liberar el instrumento, se desplegó con éxito el 12 de mayo del mismo año. [37]

Magnetómetro de jugos (J-MAG)
El subinstrumento escalar (MAGSCA), un magnetómetro óptico con bajo error absoluto , es parte de J-MAG

Juice estudiará los océanos subterráneos de las lunas heladas y la interacción del campo magnético joviano con el campo magnético de Ganímedes utilizando un magnetómetro sensible .

Paquete de entorno de partículas (PEP)

Un conjunto de seis sensores para estudiar la magnetosfera de Júpiter y sus interacciones con las lunas jovianas. PEP medirá iones positivos y negativos, electrones, gas neutro exosférico, plasma térmico y átomos neutros energéticos presentes en todos los dominios del sistema de Júpiter desde 1 meV a 1 MeV de energía.

Investigación de ondas de plasma y radio (RPWI)

RPWI caracterizará el entorno de plasma y las emisiones de radio alrededor de la nave espacial, y está compuesto por cuatro experimentos: GANDALF, MIME, FRODO y JENRAGE. RPWI utilizará cuatro sondas Langmuir , cada una montada al final de su propio brazo dedicado y con una sensibilidad de hasta 1,6 MHz, para caracterizar el plasma, y ​​receptores en el rango de frecuencia de 80 kHz a 45 MHz para medir las emisiones de radio. [38] Este instrumento científico es bastante notable por utilizar a Sonic the Hedgehog como parte de su logotipo. [39] [40]

Gravedad y geofísica de Júpiter y las lunas galileanas (3GM)

3GM es un paquete de radiociencia que comprende un transpondedor Ka y un oscilador ultraestable . [41] 3GM se utilizará para estudiar el campo gravitatorio (hasta el grado 10) en Ganímedes y la extensión de los océanos internos en las lunas heladas, y para investigar la estructura de las atmósferas neutras y las ionosferas de Júpiter (0,1 – 800 m bar ) y sus lunas. 3GM lleva un reloj atómico construido en Israel "que medirá pequeñas oscilaciones en un haz de radio". [42] [43]

Experimento de radiointerferómetro planetario y Doppler (PRIDE)

El experimento generará señales específicas transmitidas por la antena de Juice y recibidas por interferometría de base muy larga para realizar mediciones precisas de los campos gravitacionales de Júpiter y sus lunas heladas.

Véase también

Referencias

  1. ^ abcdefg «NASA – NSSDCA – Nave espacial – Detalles». Archivo coordinado de datos científicos espaciales de la NASA . Archivado desde el original el 10 de noviembre de 2021. Consultado el 16 de abril de 2023 . Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
  2. ^ "Agencia Espacial Europea: despegue de la misión a las lunas heladas de Júpiter". BBC News . 14 de abril de 2023. Archivado desde el original el 14 de abril de 2023 . Consultado el 14 de abril de 2023 .
  3. ^ "Juice, explorando las lunas heladas de Júpiter". The Planetary Society . Consultado el 30 de abril de 2023 .
  4. ^ Clark, Stuart (5 de marzo de 2023). «'Es como encontrar agujas en un pajar': la misión para descubrir si las lunas de Júpiter albergan vida». The Guardian . Archivado desde el original el 7 de marzo de 2023. Consultado el 7 de marzo de 2023 .
  5. ^ "ESA—Selección de la misión L1" (PDF) . ESA . ​​17 de abril de 2012. Archivado (PDF) desde el original el 16 de octubre de 2015 . Consultado el 19 de abril de 2012 .
  6. ^ "La sonda Juice de la ESA despega en busca de los secretos de las lunas heladas de Júpiter". ESA . ​​Archivado desde el original el 14 de abril de 2023 . Consultado el 16 de abril de 2023 .
  7. ^ "JUICE. En busca de vida en las lunas heladas de Júpiter". www.airbus.com . 27 de octubre de 2021. Archivado desde el original el 13 de abril de 2023 . Consultado el 16 de abril de 2023 .
  8. ^ abcdefgh «El viaje de Juice y el recorrido por el sistema Júpiter». ESA . ​​29 de marzo de 2022. Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2022 . Consultado el 3 de abril de 2022 .
  9. ^ "Explorador de lunas heladas de Júpiter (JUICE)". Archivo coordinado de datos de ciencia espacial de la NASA . NASA. 28 de octubre de 2021. Archivado desde el original el 10 de noviembre de 2021. Consultado el 10 de noviembre de 2021 .
  10. ^ "JUICE (JUpiter ICy moons Explorer): una misión liderada por Europa al sistema de Júpiter" (PDF) . Copernicus.org . Archivado (PDF) del original el 21 de noviembre de 2011 . Consultado el 8 de agosto de 2011 .
  11. ^ Amos, Jonathan (2 de mayo de 2012). «ESA selects 1bn-euro Juice probe to Jupiter». BBC News . Archivado desde el original el 11 de mayo de 2020. Consultado el 20 de junio de 2018 .
  12. ^ Lakdawalla, Emily (18 de abril de 2012). "JUICE: ¿La próxima misión europea a Júpiter?". The Planetary Society . Archivado desde el original el 1 de mayo de 2012. Consultado el 2 de mayo de 2012 .
  13. ^ Amos, Jonathan (19 de abril de 2012). «Los astrónomos decepcionados siguen luchando». BBC News . Archivado desde el original el 18 de junio de 2019. Consultado el 20 de junio de 2018 .
  14. ^ "Preparación para construir la misión Júpiter de la ESA". ESA Science & Technology . Agencia Espacial Europea . 17 de julio de 2015. Archivado desde el original el 2 de octubre de 2015 . Consultado el 28 de octubre de 2015 .
  15. ^ Rainbow, Jason (20 de enero de 2023). "La sonda espacial europea JUICE con destino a Júpiter está lista para su lanzamiento en abril".
  16. ^ "JUICE—Spacecraft". ESA Science & Technology . Agencia Espacial Europea . 16 de marzo de 2012. Archivado desde el original el 10 de mayo de 2013 . Consultado el 20 de abril de 2012 .
  17. ^ abcd «Informe del estudio de definición de JUICE de la ESA/SRE(2014)1 (Libro Rojo)». ESA . ​​Consultado el 1 de mayo de 2024 .
  18. ^ abc «La sonda Juice de la ESA despega en busca de los secretos de las lunas heladas de Júpiter». ESA . ​​14 de abril de 2023. Archivado desde el original el 14 de abril de 2023 . Consultado el 14 de abril de 2023 .
  19. ^ Foust, Jeff (14 de abril de 2023). «Ariane 5 lanza la misión JUICE de la ESA a Júpiter». SpaceNews . Consultado el 18 de abril de 2023 .
  20. ^ @Arianespace (13 de abril de 2023). "El vuelo #VA260 de hoy se ha retrasado debido a las condiciones meteorológicas (riesgo de rayos) a la hora de despegue programada desde el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa. El vehículo de lanzamiento Ariane 5 y su pasajero JUICE se encuentran en condiciones estables y seguras" ( Tweet ) . Consultado el 16 de abril de 2023 – vía Twitter .
  21. ^ Avdellidou, C.; Pajola, M.; Lucchetti, A.; Agostini, L.; Delbo, M.; Mazzotta Epifani, E.; Bourdelle De Micas, J.; Devogèle, M.; Fornasier, S.; Van Belle, G.; Bruot, N.; Dotto, E.; Ieva, S.; Cremonese, G.; Palumbo, P. (2021). «Caracterización del asteroide del cinturón principal (223) Rosa» (PDF) . Astronomía y Astrofísica . 656 : L18. Código Bib : 2021A&A...656L..18A. doi : 10.1051/0004-6361/202142600 . S2CID  244753425.
  22. ^ Warren, Haygen (20 de marzo de 2023). «A medida que se acerca el lanzamiento, el director del proyecto JUICE analiza las trayectorias y la ciencia». NASASpaceFlight.com . Archivado desde el original el 12 de abril de 2023. Consultado el 12 de abril de 2023 .
  23. ^ Agencia Espacial Europea [@ESA_JUICE] (14 de diciembre de 2023). "🧃 Es hora de otra visita al bar #ESAJuice 😉 A un 8⃣% del camino hacia Júpiter, tenemos una actualización sobre nuestro viaje. Habíamos estado considerando desviar ligeramente a Juice para visitar un asteroide en ruta a #Júpiter. Para maximizar el combustible para nuestra misión principal (el recorrido alrededor del gigante gaseoso y sus lunas heladas), hemos decidido no realizar este sobrevuelo del asteroide" ( Tweet ) – vía Twitter .
  24. ^ "JUICE (JUpiter ICy moons Explorer)" (PDF) . Asociación de Investigación Espacial de Universidades . Agencia Espacial Europea. Marzo de 2012. Archivado (PDF) desde el original el 9 de enero de 2014 . Consultado el 18 de julio de 2013 .
  25. ^ "Los cinturones de radiación de Júpiter y cómo sobrevivir a ellos". www.esa.int .
  26. ^ ab «JUICE—Objetivos científicos». ESA Science & Technology . Agencia Espacial Europea . 16 de marzo de 2012. Archivado desde el original el 8 de junio de 2013 . Consultado el 20 de abril de 2012 .
  27. ^ "ESA elige instrumentos para su Jupiter Icy Moon Explorer". ESA Science & Technology . ESA . ​​21 de febrero de 2013. Archivado desde el original el 1 de noviembre de 2013 . Consultado el 17 de junio de 2013 .
  28. ^ "Carga útil científica JUICE". ESA Science & Technology . Agencia Espacial Europea . 7 de marzo de 2013. Archivado desde el original el 22 de abril de 2014 . Consultado el 24 de marzo de 2014 .
  29. ^ "Los instrumentos JUICE". Centro Nacional de Estudios Espaciales . 11 de noviembre de 2013. Archivado desde el original el 24 de marzo de 2014. Consultado el 24 de marzo de 2014 .
  30. ^ "Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE): Science objectives, mission and instruments" (PDF) . Asociación de Investigación Espacial de Universidades . 45.ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria (2014). Archivado (PDF) desde el original el 24 de marzo de 2014 . Consultado el 24 de marzo de 2014 .
  31. ^ "JUICE-JAPAN". JAXA . Archivado desde el original el 14 de julio de 2020 . Consultado el 14 de julio de 2020 .
  32. ^ Saito, Y.; Sasaki, S.; Kimura, J.; Tohara, K.; Fujimoto, M.; Sekine, Y. (1 de diciembre de 2015). "Estado actual de la participación japonesa en el programa Jupiter Icy Moons Explorer "JUICE"". Resúmenes de la reunión de otoño de la AGU . 2015 : P11B–2074. Código Bibliográfico :2015AGUFM.P11B2074S. Archivado desde el original el 14 de abril de 2023 . Consultado el 10 de noviembre de 2019 .
  33. ^ "木星氷衛星探査衛星 JUICE - 日本が JUICE で目指すサイエンス" [Júpiter Ice Moon Exploration Satellite JUICE - Ciencia a la que Japón aspira con JUICE] (PDF) . JAXA . Archivado desde el original (PDF) el 12 de noviembre de 2019 . Consultado el 14 de abril de 2023 .
  34. Köhler, Ulrich (diciembre de 2021). «Of Distant Moons and Oceans» (PDF) . Centro Aeroespacial Alemán . pp. 34–37. Archivado (PDF) del original el 26 de mayo de 2022. Consultado el 13 de agosto de 2022 .
  35. ^ Poulet et al. Espectrómetro de imágenes de lunas y Júpiter (MAJIS) en Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-024-01057-2
  36. ^ "Continúan los trabajos para desplegar la antena Juice RIME". www.esa.int . Consultado el 5 de mayo de 2023 .
  37. ^ "La antena RIME de Juice se libera". www.esa.int . Consultado el 12 de mayo de 2023 .
  38. ^ "Carga útil - JUICE - Cosmos". www.cosmos.esa.int . Consultado el 10 de junio de 2024 .
  39. " [El equipo de radioobservación instalado en la sonda del satélite de hielo de Júpiter llega a Júpiter con 'Sonic the Hedgehog']. Universidad de Tohoku . Archivado desde el original el 21 de enero de 2023 . Consultado el 21 de enero de 2023 .
  40. ^ Plunkett, Luke (3 de octubre de 2019). «Actual Space Mission elige a Sonic The Hedgehog como mascota oficial». Kotaku . Archivado desde el original el 3 de octubre de 2019 . Consultado el 21 de enero de 2023 .
  41. ^ Shapira, Aviv; Stern, Avinoam; Prazot, Shemi; Mann, Rony; Barash, Yefim; Detoma, Edoardo; Levy, Benny (2016). "Un oscilador ultraestable para el experimento 3GM de la misión JUICE". 2016 European Frequency and Time Forum (EFTF) . pp. 1–5. doi :10.1109/EFTF.2016.7477766. ISBN . 978-1-5090-0720-2.S2CID2489857  .​
  42. ^ "Instrumento israelí con destino a Júpiter - Weizmann Wonder Wander - Noticias, artículos y descubrimientos". Weizmann Wonder Wander - Noticias, artículos y descubrimientos del Instituto de Ciencias Weizmann . 7 de enero de 2016.
  43. ^ "La ESA lanzará JUICE a Júpiter, con tecnologías e investigación científica israelíes". סוכנות החלל הישראלית .

Enlaces externos