Galileo fue un programa espacial robótico estadounidense que estudió el planeta Júpiter y sus lunas , así como otros cuerpos del Sistema Solar . Bautizada con el nombre del astrónomo italiano Galileo Galilei , la nave espacial Galileo consistía en un orbitador y una sonda de entrada atmosférica . Fue puesta en órbita terrestre el 18 de octubre de 1989 por el transbordador espacial Atlantis en la misión STS-34 , y llegó a Júpiter el 7 de diciembre de 1995, después de sobrevuelos de asistencia gravitacional de Venus y la Tierra , y se convirtió en la primera nave espacial en orbitar Júpiter. La nave espacial luego lanzó la primera sonda para medir directamente su atmósfera . A pesar de sufrir importantes problemas de antena, Galileo logró el primersobrevuelo de asteroide , 951 Gaspra , y descubrió la primera luna de asteroide , Dactyl , alrededor de 243 Ida . En 1994, Galileo observó la colisión del cometa Shoemaker-Levy 9 con Júpiter.
Se registraron la composición atmosférica y las nubes de amoníaco de Júpiter , así como el vulcanismo y las interacciones del plasma en Ío con la atmósfera de Júpiter. Los datos recopilados por Galileo respaldaron la teoría de un océano líquido bajo la superficie helada de Europa , y hubo indicios de capas similares de agua salada líquida bajo las superficies de Ganímedes y Calisto . Se demostró que Ganímedes posee un campo magnético y la nave espacial encontró nuevas pruebas de exosferas alrededor de Europa, Ganímedes y Calisto. Galileo también descubrió que el débil sistema de anillos de Júpiter consiste en polvo de eventos de impacto en las cuatro pequeñas lunas interiores. También se cartografió la extensión y la estructura de la magnetosfera de Júpiter .
La misión principal concluyó el 7 de diciembre de 1997, pero el orbitador Galileo inició una misión extendida conocida como la Misión Galileo Europa (GEM), que duró hasta el 31 de diciembre de 1999. Cuando la GEM terminó, la mayor parte de la nave espacial estaba operando mucho más allá de sus especificaciones de diseño originales, habiendo absorbido tres veces la exposición a la radiación para la que había sido construida. Muchos de los instrumentos ya no operaban a su máximo rendimiento, pero todavía estaban funcionales, por lo que se autorizó una segunda extensión, la Misión Galileo Millennium (GMM). El 20 de septiembre de 2003, después de 14 años en el espacio y 8 años en el sistema joviano, la misión Galileo terminó enviando el orbitador a la atmósfera de Júpiter a una velocidad de más de 48 kilómetros por segundo (30 mi/s) para eliminar la posibilidad de contaminar las lunas con bacterias.
Júpiter es el planeta más grande del Sistema Solar , con más del doble de la masa de todos los demás planetas juntos. [6] La consideración de enviar una sonda a Júpiter comenzó ya en 1959, cuando el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA ) desarrolló cuatro conceptos de misión:
En 1969 se aprobaron dos misiones a Júpiter, la Pioneer 10 y la Pioneer 11 , y el Centro de Investigación Ames de la NASA recibió la responsabilidad de planificarlas. [8] La Pioneer 10 se lanzó en marzo de 1972 y pasó a 200 000 kilómetros (120 000 mi) de Júpiter en diciembre de 1973. Le siguió la Pioneer 11 , que se lanzó en abril de 1973 y pasó a 34 000 kilómetros (21 000 mi) de Júpiter en diciembre de 1974, antes de dirigirse a un encuentro con Saturno . [9] Les siguieron las naves espaciales más avanzadas Voyager 1 y Voyager 2 , que se lanzaron el 5 de septiembre y el 20 de agosto de 1977 respectivamente, y llegaron a Júpiter en marzo y julio de 1979. [10] [a]
Tras la aprobación de las misiones Voyager , el Grupo Científico Asesor para Misiones al Sistema Solar Exterior de la NASA consideró los requisitos para los orbitadores de Júpiter y las sondas atmosféricas. Observó que la tecnología para construir un escudo térmico para una sonda atmosférica aún no existía y, de hecho, las instalaciones para probar una en las condiciones encontradas en Júpiter no estarían disponibles hasta 1980. También existía preocupación por los efectos de la radiación en los componentes de la nave espacial, que se entenderían mejor después de que la Pioneer 10 y la Pioneer 11 hubieran realizado sus sobrevuelos. El sobrevuelo de la Pioneer 10 en diciembre de 1973 indicó que los efectos no eran tan graves como se temía. [13] La dirección de la NASA designó al JPL como el centro principal del Proyecto de la Sonda Orbital de Júpiter (JOP). [14] John R. Casani , que había dirigido los proyectos Mariner y Voyager , se convirtió en el primer director del proyecto. [15] La JOP sería la quinta nave espacial en visitar Júpiter, pero la primera en orbitarlo, y la sonda la primera en entrar en su atmósfera. [16]
Ames y JPL decidieron utilizar una nave espacial Mariner para el orbitador de Júpiter como las utilizadas para la Voyager en lugar de una nave espacial Pioneer . La Pioneer se estabilizó girando la nave espacial a 60 rpm , lo que proporcionó una vista de 360 grados de los alrededores, y no requirió un sistema de control de actitud . Por el contrario, la Mariner tenía un sistema de control de actitud con tres giroscopios y dos juegos de seis propulsores de chorro de nitrógeno . La actitud se determinó con referencia al Sol y Canopus , que se monitorearon con dos sensores rastreadores de estrellas primarios y cuatro secundarios . También había una unidad de referencia inercial y un acelerómetro . El sistema de control de actitud permitió a la nave espacial tomar imágenes de alta resolución, pero la funcionalidad se produjo a costa de un mayor peso: una Mariner pesaba 722 kilogramos (1592 libras) en comparación con solo 146 kilogramos (322 libras) para una Pioneer . [17]
El aumento de peso tuvo implicaciones. La nave espacial Voyager había sido lanzada por cohetes Titan IIIE con una etapa superior Centaur , pero Titan fue retirada después. A finales de la década de 1970, la NASA se centró en el desarrollo del transbordador espacial reutilizable , que se esperaba que dejara obsoletos a los cohetes desechables. [18] A finales de 1975, la NASA decretó que todas las futuras misiones planetarias serían lanzadas por el transbordador espacial. El JOP sería el primero en hacerlo. [19] Se suponía que el transbordador espacial tendría los servicios de un remolcador espacial para lanzar cargas útiles que requirieran algo más que una órbita terrestre baja , pero esto nunca fue aprobado. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF) desarrolló en cambio la Etapa Superior Interina (IUS) de combustible sólido , posteriormente rebautizada como Etapa Superior Inercial (con el mismo acrónimo), para ese propósito. [14]
El IUS se construyó de forma modular, con dos etapas, una grande con 9.700 kilogramos (21.400 libras) de combustible y otra más pequeña con 2.700 kilogramos (6.000 libras). Esto era suficiente para la mayoría de los satélites. También podía configurarse con dos etapas grandes para lanzar múltiples satélites. [20] Una configuración con tres etapas, dos grandes y una pequeña, sería suficiente para una misión planetaria, por lo que la NASA contrató a Boeing para el desarrollo de un IUS de tres etapas. [21] Un IUS de dos etapas no era lo suficientemente potente como para lanzar una carga útil a Júpiter sin recurrir a una serie de maniobras de asistencia gravitacional alrededor de los planetas para obtener velocidad adicional. La mayoría de los ingenieros consideraban que esta solución era poco elegante y a los científicos planetarios del JPL no les gustaba porque significaba que la misión tardaría meses o incluso años más en llegar a Júpiter. [22] [21] Los tiempos de viaje más largos implicaban que los componentes de la nave espacial envejecerían y posiblemente fallarían, y que la fuente de alimentación y el combustible a bordo se agotarían. Algunas de las opciones de asistencia gravitatoria también implicaban volar más cerca del Sol, lo que induciría tensiones térmicas que también podrían causar fallas. [23]
Se estimó que el JOP costaría 634 millones de dólares (equivalentes a 2.147 millones de dólares en 2023), y tuvo que competir por la financiación del año fiscal 1978 con el transbordador espacial y el telescopio espacial Hubble . Una exitosa campaña de lobby aseguró la financiación tanto para el JOP como para el Hubble a pesar de las objeciones del senador William Proxmire , presidente del Subcomité de Asignaciones de Agencias Independientes. [24] El Congreso de los Estados Unidos aprobó la financiación de la sonda orbital de Júpiter el 19 de julio de 1977, [25] y el JOP comenzó oficialmente el 1 de octubre de 1977, el inicio del año fiscal. [26] El director del proyecto Casani solicitó sugerencias para un nombre más inspirador para el proyecto a las personas asociadas con él. El nombre más votado fue para Galileo, después de Galileo Galilei , la primera persona en ver Júpiter a través de un telescopio y el descubridor de lo que hoy se conoce como las lunas galileanas en 1610. Se señaló en ese momento que el nombre también era el de una nave espacial en el programa de televisión Star Trek . En febrero de 1978, Casani anunció oficialmente la elección del nombre "Galileo". [24]
Para mejorar la fiabilidad y reducir los costes, los ingenieros del proyecto decidieron cambiar de una sonda atmosférica presurizada a una ventilada, de modo que la presión en el interior de la sonda fuera la misma que en el exterior, extendiendo así su vida útil en la atmósfera de Júpiter, pero esto añadió 100 kilogramos (220 libras) a su peso. Se añadieron otros 165 kilogramos (364 libras) en cambios estructurales para mejorar la fiabilidad. Esto requirió combustible adicional en el IUS, pero el IUS de tres etapas tenía un sobrepeso con respecto a sus especificaciones de diseño, de unos 3.200 kilogramos (7.000 libras). [27] [28] [29] Para levantar el Galileo y el IUS de tres etapas se necesitó una versión ligera especial del tanque externo del transbordador espacial , el orbitador del transbordador espacial despojado de todo el equipo no esencial y los motores principales del transbordador espacial (SSME) funcionando a pleno nivel de potencia, el 109 por ciento de su nivel de potencia nominal. [21] [b] Para funcionar a este nivel de potencia fue necesario desarrollar un sistema de refrigeración de los motores más elaborado. Se plantearon dudas sobre si los motores podrían funcionar al 109 por ciento antes de la fecha de lanzamiento, por lo que se reemplazó un vuelo directo por una maniobra asistida por gravedad utilizando Marte. [29]
Los planes preveían que el transbordador espacial Columbia lanzara Galileo en la misión STS-23 , programada tentativamente para algún momento entre el 2 y el 12 de enero de 1982, [31] siendo esta la ventana de lanzamiento cuando la Tierra, Marte y Júpiter se alinearon para permitir que Marte se usara para la maniobra de asistencia gravitatoria. [28] Para 1980, los retrasos en el programa del transbordador espacial retrasaron la fecha de lanzamiento de Galileo hasta 1984. [32] Si bien un tirachinas a Marte todavía era posible en 1984, ya no sería suficiente. [33]
La NASA decidió lanzar Galileo en dos misiones separadas: el orbitador en febrero de 1984 y la sonda un mes después. El orbitador estaría en órbita alrededor de Júpiter cuando llegara la sonda, lo que le permitiría desempeñar su papel de relevo. Esta configuración requería una segunda misión del transbordador espacial y la construcción de una segunda nave espacial portadora para la sonda que la llevara a Júpiter, y se estimó que costaría 50 millones de dólares adicionales (equivalentes a 169 millones de dólares en 2023), pero la NASA esperaba poder recuperar parte de esto mediante una licitación competitiva. El problema era que, si bien la sonda atmosférica era lo suficientemente liviana como para lanzarse con el IUS de dos etapas, el orbitador de Júpiter era demasiado pesado para hacerlo, incluso con la asistencia gravitatoria de Marte, por lo que aún se necesitaba el IUS de tres etapas. [34] [33]
A finales de 1980, el precio del IUS había aumentado a 506 millones de dólares (equivalentes a 1.714 millones de dólares en 2023). [20] La USAF podía absorber este sobrecosto en el desarrollo del IUS de dos etapas (y de hecho previó que podría costar mucho más), pero la NASA se enfrentó a una cotización de 179 millones de dólares (equivalentes a 606 millones de dólares en 2023) para el desarrollo de la versión de tres etapas, [21] que era 100 millones de dólares (equivalentes a 339 millones de dólares en 2023) más de lo que había presupuestado. [35] En una conferencia de prensa el 15 de enero de 1981, Robert A. Frosch , el administrador de la NASA , anunció que la NASA retiraba el apoyo al IUS de tres etapas y optaba por una etapa superior Centaur G Prime porque "no hay otra etapa superior alternativa disponible en un cronograma razonable o con costos comparables". [36]
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El Centaur ofrecía muchas ventajas sobre el IUS. La principal era que era mucho más potente. La sonda y el orbitador podían recombinarse, y la sonda podía ser enviada directamente a Júpiter en dos años de tiempo de vuelo. [21] [22] La segunda era que, a pesar de esto, era más suave que el IUS, porque tenía un menor empuje. Esto reducía la posibilidad de dañar la carga útil. En tercer lugar, a diferencia de los cohetes de combustible sólido que se quemaban por completo una vez encendidos, un Centaur podía apagarse y encenderse de nuevo. Esto le daba flexibilidad, lo que aumentaba las posibilidades de una misión exitosa y permitía opciones como sobrevuelos de asteroides. El Centaur era probado y confiable, mientras que el IUS aún no había volado. La única preocupación era sobre la seguridad; los cohetes de combustible sólido se consideraban más seguros que los de combustible líquido, especialmente los que contenían hidrógeno líquido . [21] [22] Los ingenieros de la NASA estimaron que las características de seguridad adicionales podrían tardar hasta cinco años en desarrollarse y costar hasta 100 millones de dólares (equivalente a 339 millones de dólares en 2023). [35] [34]
En febrero de 1981, el JPL se enteró de que la Oficina de Administración y Presupuesto (OMB) estaba planeando importantes recortes al presupuesto de la NASA, y estaba considerando cancelar Galileo . La USAF intervino para salvar a Galileo de la cancelación. El JPL tenía una experiencia considerable con naves espaciales autónomas que podían tomar sus propias decisiones. [37] Esto era una necesidad para las sondas del espacio profundo, ya que una señal de la Tierra tarda de 35 a 52 minutos en llegar a Júpiter, dependiendo de la posición relativa de los planetas en sus órbitas. [38] La USAF estaba interesada en proporcionar esta capacidad a sus satélites, para que pudieran determinar su actitud utilizando sistemas de a bordo en lugar de depender de estaciones terrestres , que no estaban "endurecidas" contra las armas nucleares , y podían tomar medidas evasivas independientes contra las armas antisatélite . También estaba interesada en la forma en que el JPL estaba diseñando Galileo para soportar la intensa radiación de la magnetosfera de Júpiter , ya que esto podría usarse para endurecer los satélites contra el pulso electromagnético de las explosiones nucleares. El 6 de febrero de 1981, Strom Thurmond , presidente pro témpore del Senado , escribió directamente a David Stockman , director de la OMB, argumentando que Galileo era vital para la defensa de la nación. [39] [40]
En diciembre de 1984, Casani propuso añadir un sobrevuelo del asteroide 29 Amphitrite a la misión Galileo . Al trazar un curso hacia Júpiter, los ingenieros querían evitar los asteroides. Poco se sabía sobre ellos en ese momento, y se sospechaba que podrían estar rodeados de partículas de polvo. Volar a través de una nube de polvo podría dañar la óptica de la nave espacial y posiblemente también otras partes de la nave espacial. Para estar seguros, el JPL quería evitar los asteroides al menos a 10.000 kilómetros (6.200 millas). La mayoría de los asteroides en las proximidades de la trayectoria de vuelo, como 1219 Britta y 1972 Yi Xing, tenían solo unos pocos kilómetros de diámetro y prometían poco valor científico cuando se observaban desde una distancia segura, pero 29 Amphitrite era uno de los más grandes, y un sobrevuelo incluso a 10.000 kilómetros (6.200 millas) podría tener gran valor. El sobrevuelo retrasaría la llegada de la nave espacial a la órbita de Júpiter del 29 de agosto al 10 de diciembre de 1988, y el gasto de combustible reduciría el número de órbitas de Júpiter de once a diez. Se esperaba que esto añadiera entre 20 y 25 millones de dólares (equivalentes a entre 50 y 62 millones de dólares en 2023) al coste del proyecto Galileo . El sobrevuelo número 29 de Amphitrite fue aprobado por el administrador de la NASA, James M. Beggs , el 6 de diciembre de 1984. [41] [42]
Durante las pruebas, se descubrió contaminación en el sistema de anillos colectores y escobillas de metal utilizados para transmitir señales eléctricas alrededor de la nave espacial, y se devolvieron para ser refabricados. El problema se atribuyó a un clorofluorocarbono utilizado para limpiar las piezas después de la soldadura. Se había absorbido y luego se liberó en un entorno de vacío. Se mezcló con los residuos generados a medida que las escobillas se desgastaban y causó problemas intermitentes con la transmisión de señales eléctricas. También se detectaron problemas en el rendimiento de los dispositivos de memoria en un entorno de radiación electromagnética. Se reemplazaron los componentes, pero luego surgió un problema de perturbación de lectura , en el que las lecturas de una ubicación de memoria perturbaban el contenido de las ubicaciones adyacentes. Se descubrió que esto había sido causado por los cambios realizados para hacer que los componentes fueran menos sensibles a la radiación electromagnética. Cada componente tuvo que ser retirado, probado nuevamente y reemplazado. Todos los componentes de la nave espacial y las piezas de repuesto recibieron un mínimo de 2000 horas de prueba. Se esperaba que la nave espacial durara al menos cinco años, tiempo suficiente para llegar a Júpiter y realizar su misión. El 19 de diciembre de 1985, partió del JPL en Pasadena, California , en la primera etapa de su viaje, un viaje por carretera al Centro Espacial Kennedy en Florida . [43] La misión Galileo estaba programada para STS-61-G el 20 de mayo de 1986, utilizando el transbordador espacial Atlantis . [44] [45]
El JPL construyó la nave espacial Galileo y gestionó el programa Galileo para la NASA, pero la empresa alemana Messerschmitt-Bölkow-Blohm suministró el módulo de propulsión y Ames gestionó la sonda atmosférica, que fue construida por la Hughes Aircraft Company . En el lanzamiento, el orbitador y la sonda juntos tenían una masa de 2562 kg (5648 lb) y medían 6,15 m (20,2 pies) de altura. Había doce experimentos en el orbitador y siete en la sonda atmosférica. El orbitador estaba propulsado por un par de generadores termoeléctricos de radioisótopos de fuente de calor de propósito general (GPHS-RTG) alimentados por plutonio-238 que generaban 570 vatios en el lanzamiento. La sonda atmosférica tenía una batería de litio-azufre con una capacidad nominal de 730 vatios-hora. [c] [47]
Los instrumentos de la sonda incluían sensores para medir la temperatura y la presión atmosféricas. Había un espectrómetro de masas y un detector de abundancia de helio para estudiar la composición atmosférica, y un detector de silbidos para medir la actividad de los rayos y el cinturón de radiación de Júpiter. Había sensores magnetométricos, un detector de ondas de plasma, un detector de partículas de alta energía , un detector de polvo cósmico y joviano, y un contador de iones pesados . Había un espectrómetro de mapeo de infrarrojo cercano para imágenes multiespectrales para el análisis químico atmosférico y de la superficie lunar, y un espectrómetro ultravioleta para estudiar los gases. [47]
El 28 de enero de 1986, el transbordador espacial Challenger despegó en la misión STS-51-L . Una falla del cohete propulsor sólido a los 73 segundos de vuelo destrozó la nave espacial, lo que provocó la muerte de los siete miembros de la tripulación. [48] El desastre del transbordador espacial Challenger fue el peor desastre espacial de Estados Unidos hasta ese momento. [49] El impacto inmediato en el proyecto Galileo fue que no se pudo cumplir la fecha de lanzamiento de mayo porque los transbordadores espaciales se quedaron en tierra mientras se investigaba la causa del desastre. Cuando volvieran a volar, Galileo tendría que competir con los lanzamientos de alta prioridad del Departamento de Defensa , el sistema de satélites de seguimiento y retransmisión de datos y el telescopio espacial Hubble. Para abril de 1986, se esperaba que los transbordadores espaciales no volvieran a volar antes de julio de 1987 como muy pronto, y Galileo no podría ser lanzado antes de diciembre de 1987. [50]
La Comisión Rogers sobre el desastre del Challenger emitió su informe el 6 de junio de 1986. [50] Fue crítico con los protocolos de seguridad y la gestión de riesgos de la NASA. [51] En particular, destacó los peligros de una etapa Centaur-G. [52] El 19 de junio de 1986, el administrador de la NASA, James C. Fletcher, canceló el proyecto Shuttle-Centaur. [53] Esto se debió solo en parte a la mayor aversión al riesgo de la administración de la NASA a raíz del desastre del Challenger ; la administración de la NASA también consideró el dinero y la mano de obra necesarios para que el transbordador espacial volviera a volar, y decidió que no había recursos suficientes para resolver los problemas persistentes con el transbordador-Centaur también. [54] Los cambios en el transbordador espacial resultaron más extensos de lo previsto, y en abril de 1987, el JPL fue informado de que Galileo no podría lanzarse antes de octubre de 1989. [55] La nave espacial Galileo fue enviada de regreso al JPL. [56]
Sin Centaur, parecía que no habría forma de llevar a Galileo a Júpiter. Durante un tiempo, la periodista científica de Los Angeles Times, Usha Lee McFarling, señaló que "parecía que el único viaje de Galileo sería al Instituto Smithsoniano ". [57] El coste de mantenerlo listo para volar en el espacio se calculó entre 40 y 50 millones de dólares al año (equivalentes a 94 y 118 millones de dólares en 2023), y el coste estimado de todo el proyecto había ascendido a 1.400 millones de dólares (equivalentes a 3.000 millones de dólares en 2023). [58]
En el JPL, el director de diseño de la misión Galileo y jefe del equipo de navegación, Robert Mitchell, reunió a un equipo formado por Dennis Byrnes, Louis D'Amario, Roger Diehl y él mismo para ver si podían encontrar una trayectoria que permitiera a Galileo llegar a Júpiter utilizando únicamente un IUS de dos etapas. A Roger Diehl se le ocurrió la idea de utilizar una serie de asistencias gravitacionales para proporcionar la velocidad adicional necesaria para llegar a Júpiter. Esto requeriría que Galileo pasara por Venus y luego por la Tierra dos veces. A esto se le denominó trayectoria de asistencia gravitacional Venus-Tierra-Tierra (VEEGA, por sus siglas en inglés). [59]
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La razón por la que nadie había considerado antes la trayectoria VEEGA era que el segundo encuentro con la Tierra no le daría a la nave espacial ninguna energía extra. Diehl se dio cuenta de que esto no era necesario; el segundo encuentro simplemente cambiaría su dirección para ponerla en curso hacia Júpiter. [59] Además de aumentar el tiempo de vuelo, la trayectoria VEEGA tenía otro inconveniente desde el punto de vista de la Red de Espacio Profundo (DSN) de la NASA: Galileo llegaría a Júpiter cuando estuviera en el alcance máximo desde la Tierra, y el alcance máximo significaba una intensidad de señal mínima. Tendría una declinación de 23 grados sur en lugar de 18 grados norte, por lo que la estación de seguimiento sería el Complejo de Comunicación del Espacio Profundo de Canberra en Australia, con sus dos antenas de 34 metros y una de 70 metros. Una declinación hacia el norte podría haber sido apoyada por dos sitios, en Goldstone y Madrid . Las antenas de Canberra se complementaron con la antena de 64 metros en el Observatorio Parkes . [60] [61]
Inicialmente se pensó que la trayectoria VEEGA exigía un lanzamiento en noviembre, pero D'Amario y Byrnes calcularon que una corrección a mitad de curso entre Venus y la Tierra permitiría también un lanzamiento en octubre. [62] Tomar una ruta tan indirecta significaba que Galileo necesitaría sesenta meses para llegar a Júpiter en lugar de sólo treinta, pero llegaría. [57] Se consideró la posibilidad de utilizar el sistema de lanzamiento Titan IV de la USAF con su etapa superior Centaur G Prime. [63] Esto se mantuvo como respaldo durante un tiempo, pero en noviembre de 1988 la USAF informó a la NASA que no podía proporcionar un Titan IV a tiempo para la oportunidad de lanzamiento de mayo de 1991, debido a la acumulación de misiones de alta prioridad del Departamento de Defensa. [64] Sin embargo, la USAF suministró el IUS-19, que originalmente había sido destinado a una misión del Departamento de Defensa, para su uso en la misión Galileo . [65]
A medida que se acercaba la fecha de lanzamiento de Galileo , los grupos antinucleares , preocupados por lo que percibían como un riesgo inaceptable para la seguridad pública debido al plutonio en los módulos GPHS-RTG de Galileo , solicitaron una orden judicial que prohibiera el lanzamiento de Galileo . [66] Los RTG eran necesarios para las sondas del espacio profundo porque tenían que volar distancias desde el Sol que hacían impráctico el uso de la energía solar. [67] Se habían utilizado durante años en la exploración planetaria sin contratiempos: los satélites experimentales Lincoln 8/9 del Departamento de Defensa tenían un 7 por ciento más de plutonio a bordo que Galileo , y las dos naves espaciales Voyager llevaban cada una el 80 por ciento de la carga de plutonio de Galileo . [68] En 1989, el plutonio se había utilizado en 22 naves espaciales. [69]
Los activistas recordaron el accidente del satélite nuclear soviético Kosmos 954 en Canadá en 1978, y el desastre del Challenger , aunque no implicó combustible nuclear, aumentó la conciencia pública sobre los fallos de las naves espaciales. Ningún RTG había realizado nunca un vuelo no orbital más allá de la Tierra a corta distancia y a alta velocidad, como exigía la trayectoria VEEGA de Galileo . Esto creó la posibilidad de un fracaso de la misión en el que Galileo chocara con la atmósfera de la Tierra y dispersara plutonio. El científico planetario Carl Sagan , un firme partidario de la misión Galileo , escribió que "no hay nada absurdo en ninguno de los dos lados de este argumento". [67]
Antes del desastre del Challenger , el JPL había realizado pruebas de choque en los RTG que indicaban que podían soportar una presión de 14.000 kilopascales (2.000 psi) sin fallar, lo que habría sido suficiente para soportar una explosión en la plataforma de lanzamiento. Se consideró la posibilidad de agregar blindaje adicional, pero se rechazó, principalmente porque agregaría una cantidad inaceptable de peso extra. [70] Después del desastre del Challenger , la NASA encargó un estudio sobre los posibles efectos si tal evento ocurriera con Galileo a bordo. Angus McRonald, un ingeniero del JPL, concluyó que lo que sucedería dependería de la altitud a la que se rompiera el transbordador espacial. Si la combinación Galileo / IUS cayera libre del orbitador a 27.000 metros (90.000 pies), los RTG caerían a la Tierra sin fundirse y caerían al Océano Atlántico a unos 240 kilómetros (150 millas) de la costa de Florida. Por otro lado, si el orbitador se rompiera a una altitud de 98.700 metros (323.800 pies), viajaría a 2.425 metros por segundo (7.957 pies/s) y las carcasas RTG y los módulos GPHS se derretirían antes de caer al Atlántico a 640 kilómetros (400 millas) de la costa de Florida. [71] [72]
La NASA concluyó que la probabilidad de un desastre era de 1 en 2.500, aunque los grupos antinucleares pensaban que podría ser tan alta como 1 en 430. [66] [73] La NASA evaluó el riesgo para un individuo en 1 en 100 millones, aproximadamente dos órdenes de magnitud menos que el peligro de ser asesinado por un rayo. [74] La posibilidad de una reentrada involuntaria a la atmósfera durante las maniobras VEEGA se calculó en menos de 1 en 2 millones, [68] pero un accidente podría haber liberado un máximo de 11.568 curios (428.000 GBq ). Esto podría resultar en hasta 9 muertes por cáncer por cada 10 millones de personas expuestas. [75]
La STS-34 fue la misión designada para lanzar Galileo , programada para el 12 de octubre de 1989, en el transbordador espacial Atlantis . [76] La nave espacial fue entregada al Centro Espacial Kennedy por un convoy de camiones de alta velocidad que partió del JPL en mitad de la noche. Se temía que los camiones pudieran ser secuestrados por activistas antinucleares o terroristas tras el plutonio, por lo que la ruta se mantuvo en secreto de antemano para los conductores, y condujeron durante la noche y el día siguiente y solo se detuvieron para comprar comida y combustible. [77]
Los esfuerzos de último minuto de tres grupos ambientalistas (el Instituto Crístico , la Coalición de Florida para la Paz y la Justicia y la Fundación sobre Tendencias Económicas ) para detener el lanzamiento fueron rechazados por el Circuito del Distrito de Columbia por razones técnicas en lugar de los méritos del caso, pero en una opinión concurrente, la presidenta del Tribunal Supremo Patricia Wald escribió que si bien el desafío legal no era frívolo , no había evidencia de la afirmación de los demandantes de que la NASA había actuado indebidamente al compilar la evaluación ambiental de la misión. El 16 de octubre, ocho manifestantes fueron arrestados por invadir el Centro Espacial Kennedy; tres fueron encarcelados y los cinco restantes liberados. [78] [79] El juez federal Oliver Gasch dictaminó el 21 de octubre que el lanzamiento era de interés público, ya que cancelarlo costaría al público $ 164 millones y aumentaría el conocimiento del sistema solar. [80]
El lanzamiento se retrasó dos veces; primero por un controlador de motor principal defectuoso que obligó a posponerlo al 17 de octubre, y luego por las inclemencias del tiempo, que hicieron necesario posponerlo al día siguiente, [81] pero esto no fue una preocupación ya que la ventana de lanzamiento se extendió hasta el 21 de noviembre. [78] Atlantis finalmente despegó a las 16:53:40 UTC el 18 de octubre y entró en una órbita de 343 kilómetros (213 millas). [81] Galileo se desplegó con éxito a las 00:15 UTC el 19 de octubre . [50] Después del encendido del IUS, la nave espacial Galileo adoptó su configuración para vuelo en solitario y se separó del IUS a las 01:06:53 UTC el 19 de octubre. [82] El lanzamiento fue perfecto y Galileo pronto se dirigió hacia Venus a más de 14.000 km/h (9.000 mph). [83] El Atlantis regresó a la Tierra sano y salvo el 23 de octubre. [81]
El encuentro con Venus el 9 de febrero se realizó a la vista de los complejos de comunicaciones del espacio profundo de Canberra y Madrid de la DSN . [84] El acercamiento más cercano de Galileo a Venus se produjo a las 05:58:48 UTC del 10 de febrero de 1990, a una distancia de 16.106 km (10.008 mi). [82] Debido al efecto Doppler , la velocidad de la nave espacial en relación con la Tierra se pudo calcular midiendo el cambio en la frecuencia portadora de la transmisión de la nave espacial en comparación con la frecuencia nominal. [85] Los datos Doppler recopilados por la DSN permitieron al JPL verificar que la maniobra de asistencia gravitatoria había sido exitosa y que la nave espacial había obtenido el aumento esperado de 2,2 km/s (1,4 mi/s) en la velocidad. Desafortunadamente, tres horas después del sobrevuelo, la estación de seguimiento en Goldstone tuvo que cerrarse debido a los fuertes vientos y se perdieron los datos Doppler. [84]
Como Venus estaba mucho más cerca del Sol de lo que la nave espacial había sido diseñada para operar, se tuvo mucho cuidado para evitar daños térmicos. En particular, la antena de alta ganancia de banda X (HGA) no se desplegó, sino que se mantuvo plegada como un paraguas y apuntando lejos del Sol para mantenerla a la sombra y fresca. Esto significó que las dos pequeñas antenas de baja ganancia de banda S (LGA) tuvieron que ser utilizadas en su lugar. [86] Tenían un ancho de banda máximo de 1.200 bits por segundo (bit/s) en comparación con los 134.000 bit/s esperados de la HGA. A medida que la nave espacial se alejaba de la Tierra, la recepción requirió el uso de las antenas parabólicas de 70 metros de la DSN, en detrimento de otros usuarios, que tenían menor prioridad que Galileo . Aun así, la tasa de telemetría de enlace descendente cayó a 40 bit/s a los pocos días del sobrevuelo de Venus, y en marzo había bajado a solo 10 bit/s. [84] [87]
Venus había sido el foco de muchos vuelos automatizados, sondas, globos y módulos de aterrizaje, más recientemente la nave espacial Magallanes de 1989, y Galileo no había sido diseñado con Venus en mente. No obstante, había observaciones útiles que podía hacer, ya que llevaba algunos instrumentos que nunca habían volado en naves espaciales a Venus, como el espectrómetro de mapeo de infrarrojo cercano (NIMS). [87] Las observaciones telescópicas de Venus habían revelado que había ciertas partes del espectro infrarrojo que los gases de efecto invernadero en la atmósfera venusiana no bloqueaban, haciéndolas transparentes en estas longitudes de onda. Esto permitió al NIMS ver las nubes y obtener mapas de las latitudes ecuatoriales y medias del lado nocturno de Venus con una resolución de tres a seis veces la de los telescopios terrestres. [88] El espectrómetro ultravioleta (UVS) también se desplegó para observar las nubes venusianas y sus movimientos. [88] [89] [90]
Otro conjunto de observaciones se llevó a cabo utilizando el detector de partículas energéticas (EPD) de Galileo cuando Galileo se movió a través del arco de choque causado por la interacción de Venus con el viento solar . El campo magnético de la Tierra hace que el arco de choque ocurra a unos 65.000 kilómetros (40.000 millas) de su centro, pero el campo magnético débil de Venus hace que ocurra casi en la superficie, por lo que el viento solar interactúa con la atmósfera. [91] [92] Se realizó una búsqueda de rayos en Venus utilizando el detector de ondas de plasma , que detectó nueve ráfagas que probablemente fueron causadas por rayos, pero los esfuerzos para capturar una imagen de un rayo con el sistema de imágenes de estado sólido (SSI) no tuvieron éxito. [90]
Galileo realizó dos correcciones de rumbo entre el 9 y el 12 de abril y el 11 y el 12 de mayo de 1990, para alterar su velocidad en 35 metros por segundo (110 pies/s). [62] La nave espacial sobrevoló la Tierra dos veces; la primera vez a una distancia de 960 km (600 mi) a las 20:34:34 UTC del 8 de diciembre de 1990. [82] Esto fue 8 km (5 mi) más alto de lo previsto, y el tiempo de aproximación más cercano fue dentro de un segundo de la predicción. Fue la primera vez que una sonda espacial profunda había regresado a la Tierra desde el espacio interplanetario. [62] Un segundo sobrevuelo de la Tierra fue a 304 km (189 mi) a las 15:09:25 UTC del 8 de diciembre de 1992. [82] Esta vez la nave espacial pasó a un kilómetro de su punto de mira sobre el Atlántico Sur. Esto fue tan preciso que se canceló una corrección de curso programada, ahorrando así 5 kilogramos (11 libras) de propulsor. [93]
Los encuentros con la Tierra brindaron la oportunidad de realizar una serie de experimentos. Se realizó un estudio del arco de choque de la Tierra cuando Galileo pasó por el lado diurno de la Tierra. El viento solar viaja a una velocidad de 200 a 800 kilómetros por segundo (120 a 500 mi/s) y es desviado por el campo magnético de la Tierra , creando una cola magnética en el lado oscuro de la Tierra de más de mil veces el radio del planeta. Galileo realizó observaciones cuando pasó por la cola magnética del lado oscuro de la Tierra a una distancia de 56.000 kilómetros (35.000 mi) del planeta. La magnetosfera estaba bastante activa en ese momento, y Galileo detectó tormentas magnéticas y silbidos causados por rayos. [94] [95]
El NIMS se empleó para buscar nubes mesósfericas , que se pensaba que eran causadas por el metano liberado por procesos industriales. El vapor de agua en las nubes descompone el ozono en la atmósfera superior. Normalmente, las nubes solo se ven en septiembre u octubre, pero Galileo pudo detectarlas en diciembre, una indicación de un posible daño a la capa de ozono de la Tierra. [95]
Carl Sagan, reflexionando sobre la cuestión de si la vida en la Tierra podría detectarse fácilmente desde el espacio , ideó una serie de experimentos a finales de la década de 1980 utilizando los instrumentos de teledetección de Galileo durante el primer sobrevuelo de la Tierra de la misión en diciembre de 1990. Después de la adquisición y el procesamiento de los datos, Sagan publicó un artículo en Nature en 1993 detallando los resultados del experimento. Galileo había encontrado lo que ahora se conoce como los "criterios de Sagan para la vida". Estos incluían una fuerte absorción de luz en el extremo rojo del espectro visible (especialmente sobre los continentes ) por la clorofila en las plantas fotosintetizadoras; bandas de absorción de oxígeno molecular como resultado de la actividad de las plantas; bandas infrarrojas causadas por aproximadamente 1 micromol por mol de metano (un gas que debe reponerse mediante actividad volcánica o biológica) en la atmósfera; y transmisiones de ondas de radio de banda estrecha moduladas no características de ninguna fuente natural conocida. Los experimentos de Galileo fueron, por lo tanto, los primeros controles científicos en la ciencia recién nacida de la teledetección astrobiológica . [96]
En ruta al segundo sobrevuelo gravitacional de la Tierra de Galileo , la nave espacial sobrevoló el polo norte lunar el 8 de diciembre de 1992, a una altitud de 110.000 kilómetros (68.000 millas). El polo norte había sido fotografiado antes, por la Mariner 10 en 1973, pero las cámaras de Galileo , con sus imágenes de 1,1 kilómetros (0,68 millas) por píxel , proporcionaron nueva información sobre una región que aún albergaba algunos misterios científicos. El espectrómetro infrarrojo examinó los minerales de la superficie y reveló que la región era más diversa mineralológicamente de lo esperado. Había evidencia de que la Luna había estado volcánicamente activa antes de lo que se pensaba originalmente, y el espectrómetro distinguió claramente diferentes flujos de lava en el Mare Serenitatis . Las áreas donde el material rico en titanio había sido expulsado de los respiraderos, como el muestreado por el Apolo 17 , aparecieron claramente. [97]
Durante el segundo sobrevuelo de la Tierra, se realizó otro experimento. Las comunicaciones ópticas en el espacio se evaluaron detectando pulsos de luz de láseres potentes con el CCD de Galileo . El experimento, denominado Experimento Óptico Galileo o GOPEX, [98] utilizó dos sitios separados para enviar pulsos láser a la nave espacial, uno en el Observatorio Table Mountain en California y el otro en el Campo Óptico Starfire en Nuevo México . El sitio de Table Mountain utilizó un láser Nd:YAG que operaba a una longitud de onda de frecuencia duplicada de 532 nm, con una tasa de repetición de 15 a 30 Hertz y un ancho completo de potencia de pulso a la mitad del máximo (FWHM) en el rango de decenas de megavatios, que estaba acoplado a un telescopio reflector Cassegrain de 0,6 m (2,0 pies) para la transmisión a Galileo . El sitio del campo Starfire utilizó una configuración similar con un telescopio transmisor más grande de 1,5 m (4,9 pies). Las imágenes de exposición prolongada (de ~0,1 a 0,8 s) utilizando el filtro verde centrado de 560 nm de Galileo produjeron imágenes de la Tierra que mostraban claramente los pulsos láser incluso a distancias de hasta 6 millones de kilómetros (3,7 millones de millas). [98]
Las condiciones climáticas adversas, las restricciones impuestas a las transmisiones láser por el Centro de Operaciones de Defensa Espacial de los Estados Unidos ( SPADOC ) y un error de apuntamiento causado por la plataforma de escaneo de la nave espacial que no podía cambiar de dirección y velocidad tan rápidamente como se esperaba (lo que impidió la detección láser en todos los fotogramas con tiempos de exposición inferiores a 400 ms) contribuyeron a una reducción en el número de detecciones exitosas de la transmisión láser a 48 del total de 159 fotogramas tomados. [98] No obstante, el experimento se consideró un éxito rotundo y los datos adquiridos se utilizaron para diseñar enlaces descendentes láser para enviar grandes volúmenes de datos muy rápidamente desde la nave espacial a la Tierra. El esquema se estudió en 2004 para un enlace de datos a una futura nave espacial en órbita alrededor de Marte. [99] El 5 de diciembre de 2023, el experimento de Comunicaciones Ópticas del Espacio Profundo de la NASA en la nave espacial Psyche utilizó láseres infrarrojos para la comunicación bidireccional entre la Tierra y la nave espacial. [100] [101]
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Una vez que Galileo se dirigió más allá de la Tierra, ya no era arriesgado emplear el HGA , por lo que el 11 de abril de 1991, se ordenó a Galileo que lo desplegara. Esto se hizo utilizando dos pequeños motores de accionamiento dual (DDA) para impulsar un engranaje helicoidal , y se esperaba que tomara 165 segundos, o 330 segundos si fallaba un actuador. La antena tenía 18 costillas de grafito-epoxi ; cuando el motor impulsor se puso en marcha y ejerció presión sobre las costillas, se suponía que saldrían de la copa en la que se sujetaban sus puntas, y la antena se desplegaría como un paraguas. Cuando alcanzara la configuración completamente desplegada, los microinterruptores redundantes apagarían los motores. De lo contrario, funcionarían durante ocho minutos antes de apagarse automáticamente para evitar que se sobrecalentaran. [102] [103]
Mediante telemetría de Galileo , los investigadores determinaron que los motores eléctricos se habían estancado a los 56 segundos. La velocidad de giro de la nave espacial había disminuido debido a un aumento en su momento de inercia y su bamboleo aumentó, indicativo de un despliegue asimétrico. Solo 15 costillas se habían salido, dejando la antena con el aspecto de un paraguas torcido y medio abierto. No fue posible volver a plegar la antena e intentar la secuencia de apertura nuevamente; aunque los motores eran capaces de funcionar en reversa, la antena no estaba diseñada para esto, y se requirió asistencia humana cuando se hizo en la Tierra para garantizar que la malla de alambre no se enganchara. [104] [105]
Lo primero que intentó el equipo de Galileo fue girar la nave espacial alejándola del Sol y volviendo a girarla, suponiendo que el problema era la fricción que mantenía los pasadores en sus alojamientos. Si era así, el calentamiento y enfriamiento de las costillas podría hacer que se salieran de sus alojamientos. Esto se hizo siete veces, pero sin resultado. Luego intentaron girar LGA-2 (que estaba orientada en la dirección opuesta a HGA y LGA-1) 145 grados hasta detenerla por completo, sacudiendo así la nave espacial. Esto se hizo seis veces sin efecto. Finalmente, intentaron sacudir la antena pulsando los motores DDA a 1,25 y 1,875 hercios. Esto aumentó el par motor hasta en un 40 por ciento. Los motores fueron pulsados 13.000 veces durante un período de tres semanas en diciembre de 1992 y enero de 1993, pero sólo lograron mover el husillo de bolas una revolución y media más allá del punto de pérdida. [104] [106]
Los investigadores concluyeron que durante los 4,5 años que Galileo pasó almacenado tras el desastre del Challenger , los lubricantes entre las puntas de las costillas y la copa se erosionaron. Luego se desgastaron por la vibración durante los tres viajes de ida y vuelta en camión de la nave espacial entre California y Florida. Las costillas defectuosas fueron las más cercanas a los remolques de plataforma que transportaban a Galileo en estos viajes. [107] El uso del transporte terrestre se hizo en parte para ahorrar costos (el transporte aéreo habría costado unos 65.000 dólares adicionales (equivalentes a 139.000 dólares en 2023) por viaje), pero también para reducir la cantidad de manipulación necesaria para cargar y descargar la aeronave, que se consideraba un riesgo importante de daños. [108] La nave espacial también fue sometida a vibraciones severas en un entorno de vacío por el IUS. Los experimentos en la Tierra con el HGA de prueba mostraron que tener un conjunto de costillas atascadas todas en un lado reducía el par DDA producido hasta en un 40 por ciento. [107]
Los lubricantes de antena se aplicaron solo una vez, casi una década antes del lanzamiento. Además, el HGA no fue sometido a las rigurosas pruebas habituales, porque no había una unidad de respaldo que pudiera instalarse en Galileo en caso de daño. El HGA listo para volar nunca fue sometido a una prueba de evaluación térmica, y se desplegó solo una media docena de veces antes de la misión. Las pruebas podrían no haber revelado el problema en cualquier caso; el Centro de Investigación Lewis nunca pudo reproducir el problema en la Tierra, y se asumió que se debía a la combinación de pérdida de lubricante durante el transporte, vibración durante el lanzamiento por parte del IUS y un período prolongado de tiempo en el vacío del espacio donde el metal desnudo en contacto podía sufrir soldadura en frío . Cualquiera que sea la causa, el HGA quedó inutilizado. [109]
Los dos LGA eran capaces de transmitir información a la Tierra, pero como transmitía su señal sobre un cono con un semiángulo de 120 grados , lo que le permitía comunicarse incluso cuando no apuntaba a la Tierra, su ancho de banda era significativamente menor que el del HGA, ya que el HGA transmitía sobre un semiángulo de un sexto de grado. El HGA debía haber transmitido a 134 kilobits por segundo, mientras que el LGA-1 solo estaba destinado a transmitir a unos 8 a 16 bits por segundo. El LGA-1 transmitía con una potencia de unos 15 a 20 vatios, que para cuando llegó a la Tierra y había sido recogido por una de las antenas DSN de 70 metros de gran apertura, tenía una potencia total de unos 10 a 20 vatios . [110] El cambio en el plan de la misión requirió que se cargaran una serie de cambios de software. [111]
Los datos de imagen recopilados se almacenaron en búfer y se recopilaron en la memoria del subsistema de comandos y datos (CDS) de Galileo . Esto representó 192 kilobytes del almacenamiento del CDS de 384 kilobytes, y se había agregado tarde, por la preocupación de que los dispositivos de memoria 6504 Complementary metal-oxide-semiconductor ( CMOS ) pudieran no ser confiables durante una misión VEEGA . Resultó que no dieron problemas, pero la memoria del CDS podía almacenar hasta 31 minutos de datos de los canales del hardware de retransmisión de radio (RRH). [111] Para conservar el ancho de banda, se implementó un software de compresión de datos . La compresión de imágenes utilizó una aproximación entera de la transformada discreta del coseno , mientras que otros datos se comprimieron con una variante del algoritmo Lempel-Ziv-Welch . [112] Mediante la compresión, la disposición de varias antenas de la red de espacio profundo y las actualizaciones de sensibilidad de los receptores utilizados para escuchar la señal de Galileo , el rendimiento de los datos se incrementó a un máximo de 160 bits por segundo. [113] [114] Mediante un mayor uso de la compresión de datos, el ancho de banda efectivo podría aumentarse a 1.000 bits por segundo. [114] [115]
Los datos recogidos sobre Júpiter y sus lunas se almacenaron en la grabadora de a bordo de la nave espacial y se transmitieron a la Tierra durante la larga parte de apoapsis de la órbita de la sonda utilizando la antena de baja ganancia. Al mismo tiempo, se realizaron mediciones de la magnetosfera de Júpiter y se transmitieron a la Tierra. La reducción del ancho de banda disponible redujo la cantidad total de datos transmitidos durante la misión, [113] pero William J. O'Neil, director del proyecto Galileo de 1992 a 1997, [116] expresó su confianza en que aún se podría cumplir el 70 por ciento de los objetivos científicos de Galileo . [117] [118] La decisión de utilizar cinta magnética para el almacenamiento fue conservadora, tomada a finales de la década de 1970, cuando el uso de la cinta era común. El conservadurismo no se limitó a los ingenieros; una sugerencia de 1980 de que los resultados de Galileo podrían distribuirse electrónicamente en lugar de en papel fue considerada ridícula por los geólogos, con el argumento de que el almacenamiento sería prohibitivamente caro; Algunos de ellos pensaban que para tomar medidas en una computadora era necesario colocar una regla de madera frente a la pantalla. [119]
Dos meses después de entrar en el cinturón de asteroides , Galileo realizó el primer encuentro con un asteroide por parte de una nave espacial. [120] Galileo pasó por 951 Gaspra , un asteroide de tipo S , a una distancia de 1.604 km (997 mi) a las 22:37 UTC del 29 de octubre de 1991, a una velocidad relativa de unos 8 kilómetros por segundo (5,0 mi/s). [82] Se tomaron cincuenta y siete imágenes de Gaspra con la SSI, cubriendo aproximadamente el 80 por ciento del asteroide. [121] Sin el HGA, la tasa de bits era de solo unos 40 bit/s, por lo que una imagen tardaba hasta 60 horas en transmitirse de vuelta a la Tierra. El proyecto Galileo logró asegurar 80 horas de antena parabólica de 70 metros de Canberra entre el 7 y el 14 de noviembre de 1991, [122] pero la mayoría de las imágenes tomadas, incluidas imágenes de baja resolución de una mayor parte de la superficie, no se transmitieron a la Tierra hasta noviembre de 1992. [120]
Las imágenes revelaron un cuerpo irregular y lleno de cráteres, que medía unos 19 por 12 por 11 kilómetros (11,8 por 7,5 por 6,8 millas). [121] Su forma no era notable para un asteroide de su tamaño. [123] Se tomaron mediciones utilizando el NIMS para indicar la composición y las propiedades físicas del asteroide. [124] Si bien Gaspra tiene muchos cráteres pequeños (más de 600 de ellos con un tamaño que varía de 100 a 500 metros (330 a 1640 pies)), carece de cráteres grandes, lo que sugiere un origen relativamente reciente, [120] aunque es posible que algunas de las depresiones fueran cráteres erosionados. Se encontraron varias áreas planas relativamente planas, lo que sugiere que Gaspra se formó a partir de otro cuerpo por una colisión. [123] Las mediciones del viento solar en las proximidades del asteroide mostraron que cambiaba de dirección a unos cientos de kilómetros de Gaspra, lo que insinuaba que Gaspra podría tener un campo magnético, pero esto no era seguro. [120]
Tras el segundo encuentro con la Tierra, Galileo realizó observaciones cercanas de otro asteroide, 243 Ida . Para ello, se realizó una ligera corrección de trayectoria el 26 de agosto de 1993. A cuatro horas del encuentro con Ida, Galileo abandonó espontáneamente la configuración de observación y retomó su configuración de crucero. Los ingenieros pudieron corregir el problema y tener los instrumentos listos a las 16:52:04 UTC del 28 de agosto de 1993, cuando Galileo pasó volando junto a Ida a una distancia de 2410 km (1500 mi). Se tomaron imágenes de alta resolución para crear un mosaico en color de un lado del asteroide, y la imagen de mayor resolución se tomó a una distancia de 10 500 mi (16 900 km). [125] Se tomaron mediciones utilizando SSI y NIMS. [126] [127]
La transmisión estaba limitada a la velocidad de datos de 40 bit/s disponible durante el sobrevuelo de Gaspra. A esa velocidad, se necesitaron treinta horas para enviar cada uno de los cinco cuadros. En septiembre, la línea de visión entre Galileo y la Tierra estaba cerca del Sol, por lo que sólo hubo tiempo para enviar un mosaico antes de que el Sol lo bloqueara el 29 de septiembre de 1993; el resto de los mosaicos se transmitieron en febrero y marzo, después de que la Tierra hubiera dado la vuelta al Sol. La grabadora de Galileo se utilizó para almacenar las imágenes, pero también se necesitaba espacio en la cinta para la misión principal a Júpiter. Se desarrolló una técnica mediante la cual sólo se enviaban inicialmente fragmentos de imagen de dos o tres líneas de cada 330. Entonces se podía determinar si la imagen era de 243 Ida o del espacio vacío. En última instancia, sólo alrededor del 16 por ciento de los datos de SSI registrados se pudieron enviar de vuelta a la Tierra. [125] [128]
Cuando la astrónoma Ann Harch examinó las imágenes el 17 de febrero de 1994, descubrió que Ida tenía una pequeña luna que medía alrededor de 1,6 kilómetros (1 milla) de diámetro, que apareció en 47 imágenes. [125] Se realizó una competencia entre los miembros del proyecto Galileo para seleccionar un nombre para la luna, que finalmente se denominó Dactyl en honor a los legendarios Dactyls , seres míticos que vivían en el monte Ida , la característica geográfica de Creta que dio nombre al asteroide. Los cráteres de Dactyl recibieron el nombre de dactyloi individuales. Las regiones de 243 Ida recibieron el nombre de las ciudades donde Johann Palisa , el descubridor de 243 Ida, hizo sus observaciones, mientras que las crestas de 243 Ida recibieron el nombre de miembros del equipo Galileo fallecidos . [129] [130]
Dactyl fue la primera luna de asteroide que se descubrió. Se suponía que las lunas de asteroides eran raras, pero el descubrimiento de Dactyl insinuó que, de hecho, podrían ser bastante comunes. A partir del análisis posterior de estos datos, Dactyl parecía ser un asteroide de tipo S y espectralmente diferente de 243 Ida, aunque Ida también es un asteroide de tipo S. Se planteó la hipótesis de que ambos podrían haber sido producidos por la ruptura de un cuerpo progenitor de Koronis . [126] [127]
La misión principal de Galileo fue un estudio de dos años del sistema joviano, pero el 26 de marzo de 1993, mientras estaba en camino, los astrónomos Carolyn S. Shoemaker , Eugene M. Shoemaker y David H. Levy descubrieron fragmentos de un cometa que orbitaba Júpiter, los restos de un cometa que había pasado dentro del límite de Roche de Júpiter y había sido destrozado por fuerzas de marea . Fue llamado cometa Shoemaker-Levy 9. Los cálculos indicaban que se estrellaría contra el planeta en algún momento entre el 16 y el 24 de julio de 1994. Aunque Galileo todavía estaba a 238 millones de kilómetros (148 millones de millas) de distancia, Júpiter tenía 66 píxeles de ancho en su cámara, y estaba perfectamente posicionado para observar este evento. Los telescopios terrestres tuvieron que esperar para ver los sitios del evento de impacto a medida que giraban a la vista porque ocurriría en el lado nocturno de Júpiter. [131] [132]
En lugar de quemarse en la atmósfera de Júpiter como se esperaba, el primero de los 21 fragmentos del cometa impactó el planeta a unos 320.000 kilómetros por hora (200.000 mph) y explotó con una bola de fuego de 3.000 kilómetros (1.900 mi) de altura, fácilmente discernible para los telescopios terrestres a pesar de que estaba en el lado nocturno del planeta. El impacto dejó una serie de cicatrices oscuras en el planeta, algunas dos o tres veces más grandes que la Tierra, que persistieron durante semanas. Cuando Galileo observó un impacto en luz ultravioleta, las bolas de fuego duraron unos diez segundos, pero en el infrarrojo persistieron durante 90 segundos o más. Cuando un fragmento impactó el planeta, aumentó el brillo general de Júpiter en aproximadamente un 20 por ciento. El NIMS observó que un fragmento creó una bola de fuego de 7 kilómetros (4,3 millas) de diámetro que ardió con una temperatura de 8.000 K (7.700 °C; 14.000 °F), que era más caliente que la superficie del Sol. [133] [134]
La sonda Galileo se separó del orbitador a las 03:07 UTC del 13 de julio de 1995, [2] cinco meses antes de su encuentro con el planeta el 7 de diciembre. [135] En ese momento, la nave espacial se encontraba a 83 millones de kilómetros (52 millones de millas) de Júpiter, pero a 664 millones de kilómetros (413 × 10 6 mi) de la Tierra, y la telemetría de la nave espacial, transmitida a la velocidad de la luz , tardó 37 minutos en llegar al JPL. Un pequeño cambio de frecuencia en la señal de radio indicó que se había logrado la separación. El orbitador Galileo todavía estaba en curso de colisión con Júpiter. Anteriormente, se habían realizado correcciones de curso utilizando los doce propulsores de 10 newton (2,2 lb f ), pero con la sonda en camino, el orbitador Galileo ahora podía encender su motor principal Messerschmitt-Bölkow-Blohm de 400 newton (90 lb f ) que había estado cubierto por la sonda hasta entonces. El 27 de julio a las 07:38 UTC se encendió por primera vez para poner al orbitador Galileo en rumbo a la órbita de Júpiter, desde donde actuaría como relé de comunicaciones para la sonda Galileo . La directora del proyecto de la sonda Galileo , Marcie Smith, del Centro de Investigación Ames , confiaba en que los LGA podrían utilizarse como relés. El encendido duró cinco minutos y ocho segundos, y cambió la velocidad del orbitador Galileo en 61,9 metros por segundo (203 pies/s). [136] [137]
En agosto de 1995, la sonda Galileo se topó con una fuerte tormenta de polvo a 63 millones de kilómetros de Júpiter, que tardó varios meses en atravesar. Normalmente, el detector de polvo de la nave espacial captaba una partícula de polvo cada tres días; ahora detectaba hasta 20.000 partículas al día. La sonda Ulysses ya se había topado con tormentas de polvo interplanetarias , que había pasado por Júpiter tres años antes en su misión de estudiar las regiones polares del Sol, pero las que encontró Galileo fueron más intensas. Las partículas de polvo tenían un tamaño de entre 5 y 10 nm, aproximadamente el mismo que las del humo de un cigarrillo, y tenían velocidades que oscilaban entre 140.000 y 720.000 kilómetros por hora (90.000 a 450.000 mph) dependiendo de su tamaño. La existencia de las tormentas de polvo había sido una completa sorpresa para los científicos cuando Ulysses las encontró. Aunque los datos tanto de Ulises como de Galileo insinuaban que se originaron en algún lugar del sistema joviano, era un misterio cómo se habían creado y cómo habían escapado de los fuertes campos gravitacionales y electromagnéticos de Júpiter . [138] [139] [140]
El fallo de la antena de alta ganancia de Galileo hizo que el almacenamiento de datos en la grabadora para su posterior compresión y reproducción fuera crucial para obtener información sustancial de los sobrevuelos de Júpiter y sus lunas. La grabadora digital de cuatro pistas y 114 megabytes fue fabricada por Odetics Corporation . [141] El 11 de octubre, se quedó atascada en modo de rebobinado durante 15 horas antes de que los ingenieros supieran lo que había sucedido y pudieran enviar comandos para apagarla. Aunque la grabadora en sí seguía funcionando, el mal funcionamiento posiblemente había dañado una longitud de cinta al final del carrete. Esta sección de la cinta fue declarada "fuera de los límites" para cualquier grabación de datos futura, y se cubrió con 25 vueltas más de cinta para asegurar la sección y reducir cualquier tensión adicional, que podría romperla. Debido a que sucedió solo unas semanas antes de que Galileo entrara en órbita alrededor de Júpiter, la anomalía impulsó a los ingenieros a sacrificar la adquisición de datos de casi todas las observaciones de Ío y Europa durante la fase de inserción en órbita para centrarse en la grabación de datos enviados desde la sonda atmosférica durante su descenso. [142]
Los magnetómetros del orbitador Galileo informaron que la nave espacial había encontrado el arco de choque de la magnetosfera de Júpiter el 16 de noviembre de 1995, cuando se encontraba a 15 millones de kilómetros (9,3 millones de millas) de Júpiter. El arco de choque se movía de un lado a otro en respuesta a las ráfagas de viento solar, y por lo tanto fue cruzado varias veces entre el 16 y el 26 de noviembre, momento en el que Galileo se encontraba a 9 millones de kilómetros (5,6 millones de millas) de Júpiter. [143]
El 7 de diciembre de 1995, el orbitador llegó al sistema joviano. Ese día, a las 11:09 UTC, realizó un sobrevuelo de 32.500 kilómetros (20.200 millas) sobre Europa y, a las 15:46 UTC, un sobrevuelo de 890 kilómetros (550 millas) sobre Ío, utilizando la gravedad de Ío para reducir su velocidad y, de ese modo, conservar combustible para su uso posterior en la misión. A las 19:54 realizó su aproximación más cercana a Júpiter. La electrónica del orbitador había sido fuertemente protegida contra la radiación, pero la radiación superó las expectativas y casi excedió los límites de diseño de la nave espacial. Uno de los sistemas de navegación falló, pero el de respaldo tomó el control. La mayoría de las naves espaciales robóticas responden a los fallos entrando en modo seguro y esperando más instrucciones de la Tierra, pero esto no fue posible para Galileo durante la secuencia de llegada debido a la gran distancia y el consiguiente largo tiempo de respuesta. [143]
La sonda de descenso se despertó en respuesta a una alarma a las 16:00 UTC y comenzó a encender sus instrumentos. Pasó a través de los anillos de Júpiter y se encontró con un cinturón de radiación previamente desconocido diez veces más fuerte que el cinturón de radiación de Van Allen de la Tierra a 50.000 kilómetros (31.000 millas) por encima de las cimas de las nubes de Júpiter. [144] [145] Se había predicho que la sonda pasaría a través de tres capas de nubes: una superior que consistía en partículas de hielo de amoníaco a una presión de 0,5 a 0,6 bares (7,3 a 8,7 psi); una intermedia de partículas de hielo de hidrosulfuro de amonio a una presión de 1,5 a 2 bares (22 a 29 psi); y una de vapor de agua a 4 a 5 bares (58 a 73 psi). [146] La atmósfera a través de la cual descendió la sonda era mucho más densa y más caliente de lo esperado. También se descubrió que Júpiter tenía solo la mitad de la cantidad de helio esperada y los datos no respaldaron la teoría de la estructura de nubes de tres capas: la sonda solo midió una capa de nubes significativa, a una presión de alrededor de 1,55 bares (22,5 psi) pero con muchas indicaciones de áreas más pequeñas de densidades de partículas aumentadas a lo largo de toda la longitud de su trayectoria. [144]
La sonda de descenso entró en la atmósfera de Júpiter , definida para el propósito como estar a 450 kilómetros (280 mi) por encima del nivel de presión de 1 bar (15 psi), [147] sin ningún frenado a las 22:04 UTC del 7 de diciembre de 1995. En este punto se movía a 170.700 kilómetros por hora (106.100 mph) en relación con Júpiter. [148] Esta fue, con mucho, la entrada atmosférica más difícil intentada hasta ahora por cualquier nave espacial; la sonda tuvo que soportar una desaceleración máxima de 228 g 0 (2.240 m/s 2 ). [149] [150] El rápido vuelo a través de la atmósfera produjo un plasma con una temperatura de aproximadamente 14.000 °C (25.200 °F), y el escudo térmico fenólico de carbono de la sonda perdió más de la mitad de su masa, 80 kilogramos (180 lb), durante el descenso. [151] [152] [153] Cuando la sonda pasó a través de las nubes de Júpiter, comenzó a transmitir datos al orbitador, 215.000 kilómetros (134.000 millas) por encima. [154] Los datos no se transmitieron inmediatamente a la Tierra, sino que se transmitió un solo bit desde el orbitador como notificación de que se estaba recibiendo y registrando la señal de la sonda, que luego tardaría días en transmitirse utilizando el LGA. [145]
La sonda atmosférica desplegó su paracaídas de 2,5 metros (8,2 pies) cincuenta y tres segundos más tarde de lo previsto, lo que dio lugar a una pequeña pérdida de lecturas de la atmósfera superior. Esto se atribuyó a problemas de cableado con un acelerómetro que determinaba cuándo comenzar la secuencia de despliegue del paracaídas. La sonda luego dejó caer su escudo térmico, que cayó en el interior de Júpiter. [154] [155] [156] [157] El paracaídas redujo la velocidad de la sonda a 430 kilómetros por hora (270 mph). La señal de la sonda ya no fue detectada por el orbitador después de 61,4 minutos, a una altura de 180 kilómetros (112 millas) por debajo de las cimas de las nubes y una presión de 23,0 bares (334 psi; 22,7 atm). [158] Se creía que la sonda continuó cayendo a velocidad terminal , mientras la temperatura aumentaba a 1.700 °C (3.090 °F) y la presión a 5.100 bares (73.000 psi; 5.000 atm), destruyéndola. [159]
La sonda detectó menos relámpagos, menos agua, pero vientos más fuertes de lo esperado. Los científicos esperaban encontrar velocidades del viento de hasta 350 kilómetros por hora (220 mph), pero se detectaron vientos de hasta 530 kilómetros por hora (330 mph). La implicación fue que los vientos no son producidos por el calor generado por la luz solar (ya que Júpiter recibe menos luz solar que la Tierra) o la condensación de vapor de agua (las principales causas en la Tierra), sino que se deben a una fuente de calor interna. Ya era bien sabido que la atmósfera de Júpiter estaba compuesta principalmente de hidrógeno, pero las nubes de amoniaco y sulfuro de amonio eran mucho más delgadas de lo esperado, y no se detectaron nubes de vapor de agua. Esta fue la primera observación de nubes de amoniaco en la atmósfera de otro planeta. La atmósfera crea partículas de hielo de amoniaco a partir de material que sube desde profundidades inferiores. [160]
La atmósfera era más turbulenta de lo esperado. Las velocidades del viento en las capas más externas eran de 290 a 360 kilómetros por hora (180 a 220 mph), de acuerdo con mediciones anteriores desde lejos, pero esas velocidades del viento aumentaron drásticamente a niveles de presión de 1 a 4 bares (15 a 58 psi), y luego se mantuvieron constantemente altas en alrededor de 610 kilómetros por hora (170 m/s). [161] La abundancia de nitrógeno , carbono y azufre era tres veces mayor que la del Sol, lo que plantea la posibilidad de que hubieran sido adquiridos de otros cuerpos del sistema solar, [162] [155] pero la baja abundancia de agua puso en duda las teorías de que el agua de la Tierra había sido adquirida de los cometas. [163]
Hubo mucha menos actividad de relámpagos de lo esperado, solo alrededor de una décima parte del nivel de actividad en la Tierra, pero esto era consistente con la falta de vapor de agua. Más sorprendente fue la alta abundancia de gases nobles ( argón , criptón y xenón ), con abundancias hasta tres veces mayores que las encontradas en el Sol. Para que Júpiter atrapara estos gases, tendría que haber sido mucho más frío que hoy, alrededor de -240 °C (-400 °F), lo que sugería que o bien Júpiter había estado mucho más lejos del Sol, o bien que los escombros interestelares a partir de los cuales se había formado el Sistema Solar eran mucho más fríos de lo que se pensaba. [164]
Una vez recopilados los datos de la sonda, la siguiente tarea del orbitador Galileo fue reducir la velocidad para evitar adentrarse en el sistema solar exterior. Una secuencia de encendido que comenzó a las 00:27 UTC del 8 de diciembre y duró 49 minutos redujo la velocidad de la nave espacial en 600 metros por segundo (2000 pies/s) y entró en una órbita de estacionamiento con un período orbital de 198 días. El orbitador Galileo se convirtió así en el primer satélite artificial de Júpiter. [165] [166] La mayor parte de su órbita inicial estuvo ocupada transmitiendo los datos de la sonda de vuelta a la Tierra. Cuando el orbitador alcanzó su apojove el 26 de marzo de 1996, se encendió de nuevo el motor principal para aumentar la órbita de cuatro veces el radio de Júpiter a diez veces. Para entonces, el orbitador había recibido la mitad de la radiación permitida en el plan de la misión, y la órbita más alta debía conservar los instrumentos durante el mayor tiempo posible limitando la exposición a la radiación. [165]
La nave espacial viajó alrededor de Júpiter en elipses alargadas , cada órbita duraba unos dos meses. Las diferentes distancias a Júpiter que permitían estas órbitas permitieron a Galileo tomar muestras de diferentes partes de la extensa magnetosfera del planeta . Las órbitas fueron diseñadas para sobrevolar de cerca las lunas más grandes de Júpiter. Se ideó un esquema de nombres para las órbitas: un código con la primera letra de la luna que se encontraba en esa órbita (o "J" si no se encontraba ninguna) más el número de la órbita. [167]
Tras concluir la misión principal el 7 de diciembre de 1997, la mayor parte del personal de la misión se marchó, incluido O'Neil, pero aproximadamente una quinta parte de ellos se quedaron. El orbitador Galileo inició una misión ampliada conocida como Misión Galileo Europa (GEM), que duró hasta el 31 de diciembre de 1999. Se trataba de una misión de bajo coste, con un presupuesto de 30 millones de dólares (equivalente a 53 millones de dólares en 2023). [168] La razón para llamarla misión "Europa" en lugar de misión "ampliada" fue política; aunque era un derroche desechar una nave espacial que todavía estaba en funcionamiento y era capaz de realizar una misión continua, el Congreso no veía con buenos ojos las peticiones de más dinero para proyectos que ya habían sido financiados en su totalidad. Esto se evitó mediante un cambio de nombre. [169]
El equipo GEM, más pequeño, no tenía los recursos necesarios para hacer frente a los problemas, pero cuando surgieron pudieron llamar temporalmente a antiguos miembros del equipo para realizar intensos esfuerzos para resolverlos. La nave espacial realizó varios sobrevuelos de Europa , Calisto e Ío . En cada uno de ellos, la nave espacial recopiló sólo dos días de datos en lugar de los siete que había recopilado durante la misión principal. El entorno de radiación cerca de Ío, al que Galileo se acercó a 201 kilómetros (125 millas) el 26 de noviembre de 1999, en la órbita I25, era muy perjudicial para los sistemas de Galileo , por lo que estos sobrevuelos se guardaron para la misión extendida, cuando la pérdida de la nave espacial sería más aceptable. [168]
Cuando la GEM terminó, la mayor parte de la nave espacial estaba operando mucho más allá de sus especificaciones de diseño originales, habiendo absorbido más de 600 kilorads entre 1995 y 2002, [170] tres veces la exposición a la radiación que había sido construida para soportar. Muchos de los instrumentos ya no operaban a su máximo rendimiento, pero todavía estaban funcionales, por lo que se autorizó una segunda extensión, la Misión del Milenio Galileo (GMM). Esta estaba prevista que durara hasta marzo de 2001, pero posteriormente se extendió hasta enero de 2003. La GMM incluyó visitas de regreso a Europa, Ío, Ganímedes y Calisto, y por primera vez a Amaltea . [171] El costo total de la misión Galileo original fue de aproximadamente US$1.39 mil millones (equivalente a US$2 mil millones en 2023). De esta cantidad, US$892 millones (equivalentes a US$1416 millones en 2023) se gastaron en el desarrollo de la nave espacial. [2] Otros 110 millones de dólares (equivalentes a 175 millones de dólares en 2023) fueron aportados por organismos internacionales. [172]
La más interna de las cuatro lunas galileanas, Ío tiene aproximadamente el mismo tamaño que la luna de la Tierra, con un radio medio de 1.821,3 kilómetros (1.131,7 millas). Está en resonancia orbital con Ganímedes y Europa, y bloqueada por mareas con Júpiter, por lo que, al igual que la Luna de la Tierra siempre tiene el mismo lado mirando hacia la Tierra, Ío siempre tiene el mismo lado mirando hacia Júpiter. Sin embargo, tiene una órbita más rápida, con un período de rotación de 1,769 días. Como resultado, las fuerzas de rotación y marea en Ío son 220 veces mayores que las de la luna de la Tierra. [173] Estas fuerzas de fricción son suficientes para derretir la roca, creando volcanes y flujos de lava. Aunque solo tiene un tercio del tamaño de la Tierra, Ío genera el doble de calor. Si bien los eventos geológicos ocurren en la Tierra durante períodos de miles o incluso millones de años, los eventos cataclísmicos son comunes en Ío. Ocurrieron cambios visibles entre las órbitas de Galileo . La superficie colorida es una mezcla de compuestos de azufre rojos, blancos y amarillos. [174]
Galileo sobrevoló Ío, pero con el fin de proteger la grabadora, O'Neil decidió renunciar a la recolección de imágenes. El uso de la cámara SSI implicaba operar la grabadora a alta velocidad, con paradas y arranques repentinos, mientras que los instrumentos de campos y partículas solo requerían que la grabadora funcionara continuamente a baja velocidad, y se creía que podía manejar esto. Esto fue un golpe aplastante para los científicos, algunos de los cuales habían esperado años por la oportunidad. [175] No se programaron otros encuentros con Ío durante la misión principal porque se temía que los altos niveles de radiación cerca de Júpiter dañaran la nave espacial. [176] Sin embargo, aún se obtuvo información valiosa; los datos Doppler utilizados para medir el campo gravitacional de Ío revelaron que tenía un núcleo de hierro fundido y sulfuro de hierro . [173] [177]
Otra oportunidad de observar Ío surgió durante la Misión Galileo Europa (GEM), cuando Galileo sobrevoló Ío en las órbitas I24 e I25, y volvería a visitar Ío durante la Misión Galileo Millennium (GMM) en las órbitas I27, I31, I32 e I33. [178] Cuando Galileo se aproximó a Ío en I24 a las 11:09 UTC del 11 de octubre de 1999, entró en modo seguro. Aparentemente, los electrones de alta energía se habían alterado un poco en un chip de memoria. Cuando entró en modo seguro, la nave espacial apagó todas las funciones no esenciales. Normalmente se necesitaban entre siete y diez días para diagnosticar y recuperarse de un incidente de modo seguro; esta vez, el equipo del Proyecto Galileo en el JPL tenía diecinueve horas antes del encuentro con Ío. Después de un esfuerzo frenético, lograron diagnosticar un problema que nunca se había visto antes y restaurar los sistemas de la nave espacial con solo dos horas de sobra. No se pudieron llevar a cabo todas las actividades planificadas, pero Galileo obtuvo una serie de imágenes en color de alta resolución de los centros de erupción volcánica de Pillan Patera , Zamama , Prometeo y Pele . [179]
Cuando Galileo se acercó de nuevo a Ío en el I25 a las 03:40 UTC del 26 de noviembre de 1999, el JPL estaba cenando el Día de Acción de Gracias en el Centro de Control de la Misión Galileo cuando, con el encuentro con Ío a sólo cuatro horas de distancia, la nave espacial entró de nuevo en modo seguro. Esta vez el problema se debió a un parche de software implementado para sacar a Galileo del modo seguro durante el I24. Afortunadamente, la nave espacial no se había apagado tanto como en el I24, y el equipo del JPL pudo volver a ponerla en funcionamiento. Durante el I24 lo habían hecho con dos horas de margen; esta vez, sólo tenían tres minutos. No obstante, el sobrevuelo fue un éxito, con la cámara NIMS y SSI de Galileo capturando un volcán en erupción que generó una columna de lava de 32 kilómetros (20 millas) de largo que era lo suficientemente grande y caliente como para haber sido detectada también por la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA en la cima de Mauna Kea en Hawai . Aunque tales eventos fueron más comunes y espectaculares en Ío que en la Tierra, fue extremadamente fortuito haberlo capturado; el científico planetario Alfred McEwen estimó las probabilidades en 1 en 500. [180]
Los incidentes de modo seguro en I24 e I25 dejaron algunas lagunas en los datos, que I27 apuntó. Esta vez Galileo pasó a 198 kilómetros (123 millas) sobre la superficie de Ío. En ese momento, la nave espacial estaba casi a la distancia máxima de la Tierra, y había una conjunción solar , un período en el que el Sol bloqueaba la línea de visión entre la Tierra y Júpiter. Como consecuencia, tres cuartas partes de las observaciones tuvieron que tomarse en un período de tres horas. Las imágenes del NIMS revelaron catorce volcanes activos en una región que se pensaba que contenía solo cuatro. Las imágenes de Loki Patera mostraron que en los cuatro meses y medio entre I24 e I27, unos 10.000 kilómetros cuadrados (3.900 millas cuadradas) habían estado cubiertos de lava fresca. Una serie de observaciones de ultravioleta extrema (EUV) tuvieron que cancelarse debido a otro evento de modo seguro. La exposición a la radiación provocó un reinicio transitorio del bus , un error de hardware de la computadora que resultó en un evento de modo seguro. Un parche de software implementado después del encuentro con Europa en la órbita E19 previno contra esto cuando la nave espacial se encontraba a 15 radios de Júpiter del planeta, pero esta vez ocurrió a 29 radios de Júpiter. El evento del modo seguro también causó una pérdida de tiempo de reproducción de la cinta, pero los gerentes del proyecto decidieron transferir algunos datos de Ío a la órbita G28 y reproducirlos en ese momento. Esto limitó la cantidad de espacio de cinta disponible para ese encuentro con Ganímedes, pero los datos de Ío se consideraron más valiosos. [181]
El descubrimiento del núcleo de hierro de Ío planteó la posibilidad de que tuviera un campo magnético. Los encuentros de I24, I25 e I27 habían implicado pasos sobre el ecuador de Ío, lo que dificultaba determinar si Ío tenía su propio campo magnético o uno inducido por Júpiter. En consecuencia, en la órbita I31, Galileo pasó a 200 kilómetros (120 millas) de la superficie del polo norte de Ío, y en la órbita I32 voló 181 kilómetros (112 millas) sobre el polo sur. [182] [183] Después de examinar los resultados del magnetómetro, la científica planetaria Margaret G. Kivelson anunció que Ío no tenía un campo magnético intrínseco, lo que significaba que su núcleo de hierro fundido no tenía las mismas propiedades convectivas que el de la Tierra. [184]
El 131, Galileo atravesó rápidamente una zona que había estado en la columna de humo del volcán Tvashtar Paterae , y se esperaba que se pudieran tomar muestras de la columna. Esta vez, Tvashtar estaba tranquilo , pero la nave espacial voló a través de la columna de humo de otro volcán, previamente desconocido, a 600 kilómetros (370 millas) de distancia. Lo que se había asumido que era ceniza caliente de la erupción volcánica resultó ser copos de nieve de dióxido de azufre, cada uno de ellos formado por entre 15 y 20 moléculas agrupadas. [182] [185] [186] El regreso final de Galileo a Ío en la órbita I33 se vio empañado por otro incidente en modo seguro, y se perdió gran parte de los datos esperados. [187]
Aunque es la más pequeña de las cuatro lunas galileanas, con un radio de 1.565 kilómetros (972 mi), Europa es la sexta luna más grande del sistema solar. [188] Las observaciones desde la Tierra indicaron que estaba cubierta de hielo. [189] Al igual que Ío, Europa está bloqueada por mareas con Júpiter. Está en resonancia orbital con Ío y Ganimedes, con su órbita de 85 horas siendo el doble de la de Ío, pero la mitad de la de Ganimedes. Las conjunciones con Ío siempre ocurren en el lado opuesto de Júpiter a las de Ganimedes. [190] Por lo tanto, Europa está sujeta a efectos de marea. [191] No hay evidencia de vulcanismo como en Ío, pero Galileo reveló que el hielo de la superficie estaba cubierto de grietas. [192]
Algunas observaciones de Europa se realizaron durante las órbitas G1 y G2. En C3, Galileo realizó un encuentro "no objetivo" con Europa a 34.800 kilómetros (21.600 millas), es decir, un sobrevuelo secundario a una distancia de hasta 100.000 kilómetros (62.000 millas), el 6 de noviembre de 1996. Durante E4, del 15 al 22 de diciembre de 1996, Galileo voló a 692 kilómetros (430 millas) de Europa, pero la transmisión de datos se vio obstaculizada por una ocultación solar que bloqueó la transmisión durante diez días. [193]
Galileo regresó a Europa en E6 en enero de 1997, esta vez a una altura de 586 kilómetros (364 millas), para analizar las características de forma ovalada en los espectros infrarrojo y ultravioleta. Las ocultaciones de Europa, Ío y Júpiter proporcionaron datos sobre los perfiles atmosféricos de estos planetas, y se realizaron mediciones del campo gravitatorio de Europa. En E11, del 2 al 9 de noviembre de 1997, se recogieron datos sobre la magnetosfera. [193] Debido a los problemas con el HGA, la misión principal sólo obtuvo alrededor del dos por ciento del número previsto de imágenes de Europa. [194] En la GEM, las primeras ocho órbitas (E12 a E19) se dedicaron todas a Europa, y Galileo le hizo una última visita en E26 durante el GMM. [195]
Las imágenes de Europa también mostraron pocos cráteres de impacto. Parecía improbable que hubiera escapado a los impactos de meteoritos y cometas que marcaron a Ganímedes y Calisto, por lo que esto indicaba que Europa tiene una geología activa que renueva la superficie y borra los cráteres. [192] [188] El astrónomo Clark Chapman argumentó que, suponiendo que un cráter de 20 kilómetros (12 millas) ocurre en Europa una vez cada millón de años, y dado que solo se han visto unos veinte en Europa, la implicación es que la superficie solo debe tener unos 10 millones de años. [196] Con más datos a mano, en 2003 un equipo dirigido por Kevin Zahle en el Centro de Investigación Ames de la NASA llegó a una cifra de 30 a 70 millones de años. [197] La flexión de marea de hasta 100 metros (330 pies) por día fue el culpable más probable. [198] Pero no todos los científicos estaban convencidos; Michael Carr, planetólogo del Servicio Geológico de Estados Unidos , argumentó que, por el contrario, la edad de la superficie de Europa estaba más cerca de los mil millones de años. Comparó los cráteres de Ganímedes con los de la luna de la Tierra y concluyó que los satélites de Júpiter no estaban sujetos a la misma cantidad de cráteres. [199] [200]
La evidencia de renovación de la superficie insinuó la posibilidad de una capa viscosa debajo de la superficie de hielo cálido o agua líquida. Las observaciones del NIMS de Galileo indicaron que la superficie de Europa parecía contener sales a base de magnesio y sodio. Una fuente probable era la salmuera debajo de la corteza de hielo. El magnetómetro proporcionó más evidencia, que informó que el campo magnético fue inducido por Júpiter. Esto podría explicarse por la existencia de una capa esférica de material conductor como el agua salada. Dado que la temperatura de la superficie de Europa era de -162 °C (-260 °F), cualquier agua que rompiera el hielo de la superficie se congelaría instantáneamente. El calor necesario para mantener el agua en estado líquido no podía provenir del Sol, que a esa distancia tenía solo el 4 por ciento de la intensidad que tenía en la Tierra, pero el hielo es un buen aislante y el calor podría ser proporcionado por la flexión de las mareas. [200] [201] Galileo también arrojó evidencia de que la corteza de Europa se había deslizado con el tiempo, moviéndose hacia el sur en el hemisferio orientado a Júpiter y hacia el norte en el lado lejano. [198] [202] [203]
Hubo un acalorado debate entre los científicos sobre el espesor de la corteza de hielo, y aquellos que presentaron resultados que indicaban que podría ser más delgada que los 20 a 30 kilómetros (12 a 19 millas) propuestos por los científicos acreditados del Equipo de Imágenes Galileo se enfrentaron a la intimidación, el desprecio y la reducción de las oportunidades profesionales. [204] El Equipo de Imágenes Galileo estaba dirigido por Michael J. Belton del Observatorio Nacional de Kitt Peak . Los científicos que planeaban secuencias de imágenes tenían el derecho exclusivo a la interpretación inicial de los datos de Galileo , la mayoría de los cuales eran realizados por sus estudiantes de investigación. [205] La comunidad científica no quería una repetición del incidente Morabito de 1979, cuando Linda A. Morabito , una ingeniera del JPL que trabajaba en la Voyager 1 , descubrió el primer volcán extraterrestre activo en Ío. [206] El Equipo de Imágenes controlaba la forma en que se presentaban los descubrimientos a la comunidad científica y al público a través de conferencias de prensa, artículos de conferencias y publicaciones. [205]
Las observaciones realizadas con el telescopio espacial Hubble en 1995 indicaron que Europa tenía una atmósfera delgada de oxígeno. Esto fue confirmado por Galileo en seis experimentos en las órbitas E4 y E6 durante ocultaciones cuando Europa se encontraba entre Galileo y la Tierra. Esto permitió a Canberra y Goldstone investigar la ionosfera de Europa midiendo el grado en que el haz de radio era difractado por partículas cargadas. Esto indicó la presencia de iones de agua, que probablemente eran moléculas de agua que se habían desprendido del hielo de la superficie y luego habían sido ionizadas por el Sol o la magnetosfera joviana. La presencia de una ionosfera fue suficiente para deducir la existencia de una atmósfera delgada en Europa. [207]
El 11 de diciembre de 2013, la NASA informó, basándose en los resultados de la misión Galileo , de la detección de « minerales arcillosos » (en concreto, filosilicatos ), a menudo asociados a materiales orgánicos , en la corteza helada de Europa . La presencia de los minerales puede haber sido el resultado de una colisión con un asteroide o un cometa . [208]
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Ganimedes es la mayor de las lunas galileanas, con un radio de 2620 kilómetros (1630 mi), y es más grande que la luna de la Tierra, el planeta enano Plutón o el planeta Mercurio . [209] Es la mayor de las lunas del Sistema Solar que se caracterizan por tener grandes cantidades de hielo de agua, que también incluye a la luna Titán de Saturno y a la luna Tritón de Neptuno . Ganimedes tiene tres veces más agua para su masa que la Tierra. [210]
Cuando Galileo entró en órbita joviana, lo hizo con una inclinación orbital respecto del ecuador joviano y, por lo tanto, en el plano orbital de las cuatro lunas galileanas. Para transferir la órbita conservando el combustible, se realizaron dos maniobras de honda. En G1, se utilizó la gravedad de Ganímedes para reducir el período orbital de la nave espacial de 210 a 72 días para permitir más encuentros y sacar a Galileo de las regiones de radiación más intensas. En G2, se empleó la asistencia gravitatoria para ponerla en una órbita coplanar que permitiera encuentros posteriores con Ío, Europa y Calisto. [209]
Aunque el propósito principal de G1 y G2 era la navegación, no se perdió la oportunidad de hacer algunas observaciones. El experimento de ondas de plasma y el magnetómetro detectaron un campo magnético con una fuerza de aproximadamente 750 nanoteslas , más que lo suficientemente fuerte como para crear una magnetosfera separada dentro de la de Júpiter. [d] Esta fue la primera vez que se había detectado un campo magnético en una luna contenida dentro de la magnetosfera de su planeta anfitrión. [212] [213] [214] Este descubrimiento condujo naturalmente a preguntas sobre su origen. La evidencia apuntaba a un núcleo y un manto de hierro o sulfuro de hierro a 400 a 1.300 kilómetros (250 a 810 millas) debajo de la superficie, envuelto en hielo. Margaret Kivelson, la científica a cargo del experimento del magnetómetro, sostuvo que el campo magnético inducido requería un núcleo de hierro y especuló que se requería una capa conductora de electricidad, posiblemente un océano de salmuera a 200 kilómetros (120 millas) debajo de la superficie. [215] [216]
Galileo regresó a Ganimedes en las órbitas G7 y G9 en abril y mayo de 1997, y en G28 y G29 en mayo y diciembre de 2000 en el GMM. [217] Las imágenes de la superficie revelaron dos tipos de terreno: regiones oscuras con muchos cráteres y surcos de terreno acanalados . Las imágenes del surco de Arbela tomadas en G28 hicieron que Ganimedes se pareciera más a Europa, pero la flexión de marea no pudo proporcionar suficiente calor para mantener el agua en forma líquida en Ganimedes, aunque puede haber hecho una contribución. Una posibilidad era la radiactividad, que podría proporcionar suficiente calor para que exista agua líquida a 50 a 200 kilómetros (31 a 124 millas) debajo de la superficie. [216] [218] Otra posibilidad era el vulcanismo. El agua fangosa o el hielo que llega a la superficie se congelaría rápidamente, creando áreas de una superficie relativamente lisa. [219]
Calisto es la más exterior de las lunas galileanas y la más llena de cráteres, de hecho, la que más cráteres tiene en todo el sistema solar. Deben haber pasado miles de millones de años hasta que se acumularon tantos cráteres, lo que dio a los científicos la idea de que su superficie tenía hasta cuatro mil millones de años y proporcionó un registro de la actividad de los meteoritos en el sistema solar. Galileo visitó Calisto en las órbitas C3, C9 y C100 durante la misión principal, y luego en C20, C21, C22 y C23 durante la GEM. Cuando las cámaras observaron a Calisto de cerca, había una desconcertante ausencia de pequeños cráteres. Las características de la superficie parecían haber sido erosionadas, lo que indica que habían estado sujetas a procesos geológicos activos. [220] [221]
El paso de Galileo por Calisto en C3 marcó la primera vez que la Red del Espacio Profundo operó un enlace entre sus antenas en Canberra y Goldstone que les permitió operar como un conjunto gigantesco , lo que permitió una mayor tasa de bits. Con la ayuda de la antena en Parkes, esto elevó el ancho de banda efectivo a 1.000 bits por segundo. [222]
Los datos acumulados en C3 indicaron que Calisto tenía una composición homogénea, con elementos pesados y ligeros entremezclados. Se estimó que estaba compuesta en un 60 por ciento de silicato , hierro y roca de sulfuro de hierro y en un 40 por ciento de hielo de agua. [223] [224] Esto fue refutado por posteriores observaciones de radio Doppler en C9 y C10, que indicaron que la roca se había asentado hacia el núcleo y, por lo tanto, que Calisto de hecho tiene una estructura interna diferenciada, aunque no tanto como las otras lunas galileanas. [220] [225]
Las observaciones realizadas con el magnetómetro de Galileo indicaron que Calisto no tenía un campo magnético propio y, por lo tanto, carecía de un núcleo de hierro como el de Ganimedes, pero que sí tenía un campo inducido por la magnetosfera de Júpiter. Debido a que el hielo es un conductor demasiado pobre para generar este efecto, se señaló la posibilidad de que Calisto, como Europa y Ganimedes, pudiera tener un océano subterráneo de salmuera. [220] [226] Galileo realizó su encuentro más cercano con Calisto en C30, cuando realizó un paso de 138 kilómetros (86 millas) sobre la superficie, durante el cual fotografió los cráteres Asgard , Valhalla y Bran. [220] Esto se utilizó para maniobras de tirachinas para preparar los encuentros finales con Ío en I31 e I32. [227]
Aunque la misión principal de Galileo era explorar las lunas galileanas, también capturó imágenes de cuatro de las lunas interiores, Tebas , Adrastea , Amaltea y Metis . Tales imágenes sólo eran posibles desde una nave espacial; para los telescopios terrestres eran simplemente motas de luz . [221] Dos años de intensa radiación de Júpiter hicieron mella en los sistemas de la nave espacial, y su suministro de combustible se estaba agotando a principios de la década de 2000. Las cámaras de Galileo se desactivaron el 17 de enero de 2002, después de haber sufrido daños irreparables por radiación. [228]
Los ingenieros de la NASA lograron recuperar la electrónica dañada de la grabadora y Galileo continuó enviando datos científicos hasta que fue desorbitada en 2003, cuando realizó un último experimento científico: una medición de la masa de Amalthea cuando la nave espacial pasó cerca de ella. Esto fue complicado de organizar; para que fuera útil, Galileo tenía que volar a 300 kilómetros (190 millas) de Amalthea, pero no tan cerca como para chocar contra ella. Esto se complicó por su forma irregular de 146 por 262 kilómetros (91 por 163 millas) similar a una papa. Estaba bloqueado por las mareas, apuntando su eje largo hacia Júpiter. Un sobrevuelo exitoso significaba saber en qué dirección apuntaba el asteroide en relación con Galileo en todo momento. [229]
Galileo sobrevoló Amaltea el 5 de noviembre de 2002, durante su 34.ª órbita, lo que permitió medir la masa de la luna cuando pasó a 160 km (99 mi) de su superficie. [230] Los resultados sorprendieron al equipo científico; revelaron que Amaltea tenía una masa de 2,08 × 10 18 kilogramos (4,59 × 10 18 lb), y con un volumen de 2,43 × 10 6 kilómetros cúbicos (5,8 × 10 5 mi3), por lo que tenía una densidad de 857 ± 99 kilogramos por metro cúbico, menor que la del agua. [229] [231]
Un último descubrimiento se produjo durante las dos últimas órbitas de la misión. Cuando la nave espacial pasó por la órbita de Amaltea, el escáner estelar detectó destellos de luz inesperados que eran reflejos de siete a nueve lunas pequeñas. Ninguna de las lunas pequeñas fue avistada dos veces de manera fiable, por lo que no se determinaron órbitas. Se cree que lo más probable es que fueran escombros expulsados de Amaltea que formaron un anillo tenue, y tal vez temporal, alrededor de Júpiter. [232]
El escáner de estrellas de Galileo era un pequeño telescopio óptico que proporcionaba una referencia absoluta de la actitud de la sonda, pero hizo varios descubrimientos científicos de manera fortuita. En la misión principal, se descubrió que el escáner de estrellas era capaz de detectar partículas de alta energía como una señal de ruido. Estos datos se calibraron finalmente para mostrar que las partículas eran predominantemente electrones de >2 MeV (0,32 pJ ) que estaban atrapados en los cinturones magnéticos joviales y se liberaron al Sistema de Datos Planetarios. [233]
Un segundo descubrimiento se produjo en 2000. El escáner de estrellas estaba observando un conjunto de estrellas que incluían la estrella de segunda magnitud Delta Velorum . En un momento dado, esta estrella se atenuó durante 8 horas por debajo del umbral de detección del escáner de estrellas. El análisis posterior de los datos de Galileo y el trabajo de astrónomos aficionados y profesionales mostraron que Delta Velorum es el sistema binario eclipsante más brillante conocido , más brillante en su máximo que Algol . Tiene un período primario de 45 días y el oscurecimiento es apenas visible a simple vista. [234]
El entorno de radiación excepcionalmente duro de Júpiter causó más de 20 anomalías a lo largo de la misión Galileo , además de los incidentes que se explican a continuación. A pesar de haber superado su límite de diseño de radiación al menos en un factor de tres, la nave espacial sobrevivió a todas estas anomalías. Finalmente se encontraron soluciones alternativas para todos estos problemas, y Galileo nunca dejó de funcionar por completo debido a la radiación de Júpiter. Los límites de radiación para los ordenadores de Galileo se basaron en datos devueltos por Pioneer 10 y Pioneer 11 , ya que gran parte del trabajo de diseño estaba en marcha antes de que las dos Voyager llegaran a Júpiter en 1979. [235]
Un efecto típico de la radiación fue que varios de los instrumentos científicos sufrieron un aumento del ruido mientras se encontraban a unos 700.000 km (430.000 mi) de Júpiter. La cámara SSI comenzó a producir imágenes totalmente blancas cuando la nave espacial fue golpeada por la excepcional eyección de masa coronal del Día de la Bastilla en 2000, y volvió a hacerlo en posteriores aproximaciones cercanas a Júpiter. [236] El cristal de cuarzo utilizado como referencia de frecuencia para la radio sufrió cambios de frecuencia permanentes con cada aproximación a Júpiter. [237] Un detector de espín falló, y la salida del giroscopio de la nave espacial se vio sesgada por el entorno de radiación. [238]
Los efectos más graves de la radiación fueron fugas de corriente en algún lugar del bus de energía de la nave espacial, probablemente a través de las escobillas de un cojinete giratorio que conecta las secciones del rotor y el estator del orbitador. Estas fugas de corriente provocaron un reinicio de la computadora de a bordo y la hicieron pasar al modo seguro. Los reinicios ocurrieron cuando la nave espacial estaba cerca de Júpiter o en la región del espacio magnéticamente aguas abajo de Júpiter. En abril de 1999 se realizó un cambio en el software que permitió que la computadora de a bordo detectara estos reinicios y se recuperara de forma autónoma, para así evitar el modo seguro. [239]
El mantenimiento rutinario de la grabadora de cintas implicaba enrollar la cinta hasta la mitad de su longitud y volver a enrollarla para evitar que se pegara. [240] En noviembre de 2002, después de completar el único encuentro de la misión con la luna Amaltea de Júpiter, los problemas con la reproducción de la grabadora de cintas volvieron a plagar a Galileo . Aproximadamente 10 minutos después del acercamiento más cercano del sobrevuelo de Amaltea, Galileo dejó de recopilar datos, apagó todos sus instrumentos y entró en modo seguro, aparentemente como resultado de la exposición al intenso entorno de radiación de Júpiter. Aunque la mayoría de los datos de Amaltea ya estaban escritos en cinta, se descubrió que la grabadora se negaba a responder a los comandos que le indicaban que reprodujera los datos. [241]
Después de semanas de solucionar problemas de una pieza de repuesto idéntica de la grabadora en tierra, se determinó que la causa del mal funcionamiento era una reducción de la salida de luz en tres diodos emisores de luz (LED) infrarrojos Optek OP133 ubicados en la electrónica de accionamiento de la rueda codificadora del motor de la grabadora. Los LED de arseniuro de galio habían sido particularmente sensibles a los defectos de desplazamiento de la red atómica inducidos por la irradiación de protones , lo que redujo en gran medida su salida de luz efectiva y provocó que la electrónica del motor de accionamiento creyera erróneamente que la rueda codificadora del motor estaba colocada incorrectamente. [242]
El equipo de vuelo de Galileo comenzó entonces una serie de sesiones de " recocido ", en las que se hacía pasar corriente a través de los LED durante horas para calentarlos hasta un punto en el que algunos de los defectos de la red cristalina se desplazaran de nuevo a su lugar, aumentando así la salida de luz del LED. Después de unas 100 horas de ciclos de recocido y reproducción, la grabadora pudo funcionar durante una hora seguida. Después de muchos ciclos posteriores de reproducción y enfriamiento, la transmisión completa de vuelta a la Tierra de todos los datos registrados del sobrevuelo de Amalthea fue un éxito. [243]
Cuando a principios de los años 60 se estaba considerando la posibilidad de explorar Marte, Carl Sagan y Sidney Coleman publicaron un artículo sobre la contaminación del planeta rojo. Para que los científicos pudieran determinar si existían formas de vida nativas antes de que el planeta se contaminara con microorganismos de la Tierra, propusieron que las misiones espaciales debían apuntar a una probabilidad del 99,9 por ciento de que no se produjera contaminación. Esta cifra fue adoptada por el Comité de Investigación Espacial (COSPAR) del Consejo Internacional de Uniones Científicas en 1964, y posteriormente se aplicó a todas las sondas planetarias. [244]
El peligro se puso de manifiesto en 1969, cuando los astronautas del Apolo 12 devolvieron componentes de la nave espacial Surveyor 3 que había aterrizado en la Luna tres años antes, y se descubrió que los microbios seguían siendo viables incluso después de tres años en ese duro clima. Una alternativa era la Directiva Primaria , una filosofía de no interferencia con las formas de vida extraterrestres enunciada en la serie de televisión original Star Trek que priorizaba los intereses de las formas de vida sobre los de los científicos. Dada la perspectiva (ciertamente escasa) de vida en Europa, los científicos Richard Greenberg y Randall Tufts propusieron que se estableciera un nuevo estándar de no mayor probabilidad de contaminación que la que podría ocurrir naturalmente por meteoritos. [244]
Galileo no había sido esterilizada antes del lanzamiento y podría haber transportado bacterias de la Tierra. Por lo tanto, se formuló un plan para enviar la sonda directamente a Júpiter, en un choque intencional para eliminar la posibilidad de un impacto con las lunas de Júpiter, particularmente Europa, y evitar una contaminación hacia adelante . El 14 de abril de 2003, el orbitador Galileo alcanzó su mayor distancia orbital de Júpiter para toda la misión desde la inserción orbital, 26 millones de kilómetros (16 millones de millas), antes de sumergirse de nuevo hacia el gigante gaseoso para su impacto final. [245] Al completar J35, su órbita final alrededor del sistema joviano, Galileo golpeó Júpiter en la oscuridad justo al sur del ecuador el 21 de septiembre de 2003, a las 18:57 UTC. Su velocidad de impacto fue de aproximadamente 48 km/s (30 mi/s). [1] [246]
En 1983, el equipo de estudio de los planetas exteriores de la NASA y la ESA consideró una sonda Galileo de repuesto para una misión a Saturno, pero se descartó en favor de un diseño más nuevo, que se convirtió en Cassini-Huygens . [248] Mientras Galileo estaba en funcionamiento, Ulysses pasó por Júpiter en 1992 en su misión de estudiar las regiones polares del Sol, y Cassini-Huygens pasó por el planeta en 2000 y 2001 en ruta a Saturno. [24] New Horizons pasó cerca de Júpiter en 2007 para una asistencia gravitatoria en ruta a Plutón, y también recopiló datos sobre el planeta. [249]
La siguiente misión en orbitar Júpiter fue la nave espacial Juno de la NASA , que se lanzó el 5 de agosto de 2011 y entró en la órbita joviana el 4 de julio de 2016. Aunque estaba prevista para una misión de dos años, todavía está activa en 2024 y se espera que continúe hasta septiembre de 2025. [250] [251] [252] Juno proporcionó las primeras vistas del polo norte de Júpiter y nuevos conocimientos sobre las auroras, el campo magnético y la atmósfera de Júpiter. [253] La información recopilada sobre los relámpagos joviales impulsó la revisión de teorías anteriores, [254] y el análisis de la frecuencia de los impactos de polvo interplanetario (principalmente en las partes posteriores de los paneles solares), cuando Juno pasó entre la Tierra y el cinturón de asteroides, indicó que este polvo proviene de Marte , en lugar de cometas o asteroides, como se pensaba anteriormente. [255]
La Agencia Espacial Europea tiene previsto regresar al sistema joviano con la sonda Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE). [256] Esta sonda se lanzó desde el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa el 14 de abril de 2023 y se espera que llegue a Júpiter en julio de 2031. [257] [258]
Incluso antes de que Galileo concluyera, la NASA consideró el Europa Orbiter , [259] pero fue cancelado en 2002. [260] Luego se estudió una versión de menor costo, lo que llevó a que Europa Clipper fuera aprobado en 2015. [261] Esta misión se lanzó desde el Centro Espacial Kennedy el 14 de octubre de 2024 y se espera que llegue a Júpiter en abril de 2030. [262]
El Laboratorio de Propulsión a Chorro evaluó un módulo de aterrizaje , simplemente llamado Europa Lander . [263] A partir de 2024 [actualizar], esta misión sigue siendo un concepto, aunque se liberaron algunos fondos para el desarrollo y la maduración de los instrumentos. [264]
