Luz verde a JUICE, la gran misión europea para estudiar Júpiter

En 2022 la agencia espacial europea (ESA) lanzará una de las sondas más ambiciosas e importantes de su historia. Bautizada como JUICE (JUpiter ICy moons Explorer), fue elegida en mayo de 2012 como la primera gran misión del programa Cosmic Vision de la ESA. Su objetivo: estudiar las lunas de Júpiter Ganímedes, Calisto y Europa. Tras dos años de estudio, este mes la agencia europea ha dado luz verde a esta sonda que hará historia.

JUICE estudiará Júpiter, Calisto, Europa y Ganímedes a partir de 2030 (ESA).

JUICE nació originalmente como parte de una misión conjunta con la NASA a Júpiter. La agencia norteamericana debía aportar una sonda denominada JEO (Jupiter Europa Orbiter) para el estudio de Europa, mientras que la ESA aportaría la sonda JGO (Jupiter Ganymede Orbiter), que orbitaría Ganímedes. La contribución de la ESA recibió el nombre de misión Laplace y la misión ESA-NASA fue conocida como EJSM-Laplace. Ganímedes es el satélite más grande del sistema solar (mayor que Mercurio) y, junto con Calisto, se cree que posee un manto de agua líquida que podría ser potencialmente habitable (menos que el océano de Europa, pero habitable al fin y al cabo), de ahí el interés en investigar esta luna. Europa, Ganímedes, Calisto, Encélado y Titán son mundos potencialmente habitables en nuestro sistema solar a pesar de no estar situados en la zona habitable del Sol.

Posible composición interna de los satélites galileanos (NASA).

La zona habitable comparada con los ‘hábitats profundos’ de nuestro sistema solar (ESA).

Lamentablemente, la NASA se vio forzada a cancelar la sonda JEO por motivos presupuestarios, pero la ESA decidió seguir adelante en solitario y en 2012 JGO terminó por transformarse en JUICE. Para compensar la pérdida de la misión hermana de la NASA, JUICE incorporó dos sobrevuelos de Europa en su misión, sin duda el satélite joviano que más atrae el interés de la comunidad científica debido a la posible existencia de un océano subterráneo. Dos sobrevuelos parecen pocos, pero su inclusión en el programa de JUICE provocó un rediseño total de la sonda debido a los altos niveles de radiación que deberá soportar en las cercanías de esta luna (veinte veces superiores a los que se pueden encontrar en las cercanías de Ganímedes).

Partículas energéticas en el entorno de Júpiter (ESA).

JUICE despegará en septiembre de 2022, en teoría con un Ariane 5, pero ahora parece que lo más probable sea un Ariane 6 (si por algún motivo no puede ser lanzada en esta fecha se lanzará en 2023 o en 2024). Como viene siendo habitual, JUICE no podrá alcanzar Júpiter directamente, sino que seguirá una trayectoria VEEGA, es decir, pasará dos veces por la Tierra y una por Venus para realizar maniobras de asistencia gravitatoria. Finalmente, alcanzará el sistema joviano en julio de 2030 después de 7,6 años de viaje. Entonces podrá comenzar la misión primaria de 3,5 años de duración. Justo antes de la maniobra de inserción en órbita de Júpiter (JOI), JUICE realizará una maniobra de asistencia gravitatoria en Ganímedes, lo que permitirá reducir en 300 m/s la maniobra de frenado necesaria para llegar a la órbita (que será de unos 900 m/s).

Trayectoria VEEGA de JUICE para llegar a Júpiter (ESA).

Maniobra de inserción orbital de JUICE y primera órbita (ESA).

La primera órbita de JUICE en Júpiter será altamente elíptica, con un periodo de 272 días. Justo en el apoastro de esta órbita realizará una maniobra para elevar su periastro para permitir varios sobrevuelos de Ganímedes y modificar así su órbita, de cara a preparar la misión para los sobrevuelos de Calisto y Europa durante el primer año de misión.

Sobrevuelos de los satélites jovianos de JUICE (ESA).

Los dos sobrevuelos de Europa se llevarán a cabo en el intervalo de un mes y la sonda investigará preferentemente ocho regiones de interés en las que buscará pruebas de la existencia de un océano. JUICE estudiará la interacción de Europa con el campo magnético de Júpiter para detectar la firma del océano, además de analizar las sales que se encuentran en la superficie de la luna para saber si su origen procede del interior o no. El radar RIME de la sonda podrá penetrar la corteza de hielo hasta los nueve kilómetros de profundidad con una resolución de vertical de pocos metros. Aunque probablemente esto no será suficiente para llegar al océano (los modelos más optimistas predicen un espesor de entre cinco y veinte kilómetros) servirá para discriminar entre varios modelos e incluso se podrían detectar bolsas de agua o hielo ‘templado’ en la corteza. Durante los dos sobrevuelos la cámara JANUS obtendrá imágenes con una resolución media de entre quinientos y mil metros por píxel, pero llegará a alcanzar menos de 50 metros/píxel en algunas áreas. Por comparación, la sonda Galileo sólo fotografió el 10% de Europa con una resolución inferior a los 10 metros/píxel.

Geometría de los sobrevuelos de Europa (ESA).

Otra vista de los dos sobrevuelos de Europa (ESA).

Geometría de los dos sobrevuelos de Europa (ESA).

Regiones de interés en Europa (NASA).

Después de investigar Europa, JUICE se situará en varias órbitas inclinadas respecto al plano ecuatorial de Júpiter desde las cuales estudiará Calisto gracias a cinco sobrevuelos que tendrán lugar en el transcurso de seis meses. A partir de aquí la sonda volverá a describir unas órbitas ecuatoriales para preparar su misión en Ganímedes. Finalmente, JUICE entrará en órbita alrededor de Ganímedes en 2032 mediante una maniobra con una Delta-V de 1,6 km/s, primero en una órbita de 5000 kilómetros de altura y posteriormente en una órbita más baja de 500 kilómetros. Durante esta fase la sonda cartografiará su superficie por completo, alcanzado una resolución media de 400 metros por píxel, pero que llegará a los 7,5 metros/píxel en algunas zonas, y de paso también averiguará el estado del manto-océano de agua que tiene Ganímedes. El altímetro láser GALA levantará un mapa del relieve global con una resolución de diez centímetros. La misión primaria de JUICE finalizará después de 280 días en órbita alrededor de Ganímedes y tras dos sobrevuelos de Europa y trece de Calisto.

Zonas de interés en Ganímedes (NASA).

JUICE istudiará la mini-magnetosfera de Ganímedes y su influencia en la topografía de la luna (ESA).

JUICE será la segunda sonda espacial que use paneles solares en órbita de Júpiter después de la sonda Juno de la NASA. Para poder generar la electricidad necesaria a semejante distancia del Sol, empleará dos paneles solares con una superficie de casi cien metros cuadrados. Aunque su diseño todavía no se ha completado, la sonda tendrá una masa de unas 4,8 toneladas (unos 100-200 kg más que su predecesroa JGO) e incluirá una antena de alta ganancia de 3,5 metros de diámetro.

Diseño preliminar de JUICE (ESA).

JUICE dispondrá de diez instrumentos científicos para desentrañar el sistema joviano. El más famoso promete ser la cámara JANUS (Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator), pero sin duda el radar RIME (Radar for Icy Moons Exploration, que funcionará en 9 MHz) o el altímetro láser GALA (GAnymede Laser Altimeter) serán protagonistas de la misión. Junto a estos tres instrumentos también tenemos el experimento de radio 3GM para estudiar la estructura interior de Europa, Calisto y Ganímedes, el magnetómetro J-MAG, los espectrómetros MAJIS (Moons And Jupiter Imaging Spectrometer, visible e infrarrojo) y UVS (ultravioleta), los detectores de partículas PEP (Particle Environment Package), el experimento de plasma RPWI y el instrumento de ondas submilimétricas SWI.

Instrumentos de JUICE (ESA).

Detalles de la cámara JANUS (ESA).

Instrumentos de JUICE que se usarán para estudiar el interior de Ganímedes (ESA).

Instrumentos de JUICE para estudiar la atmósfera de Júpiter (ESA).

A la espera de si la NASA aprueba o no la misión Europa Clipper, JUICE es por el momento la única misión en firme que estudiará Júpiter y sus lunas durante nuestra generación. Lástima que tengamos que esperar más de quince años para ver sus resultados.

Otra vista de JUICE (ESA).