La nave espacial Joyce sobrevuela la Tierra y la Luna en su misión de astrobiología

El 17 de noviembre de 2023, la nave espacial Juice de la Agencia Espacial Europea llevó a cabo una de las maniobras más grandes e importantes de su viaje de ocho años a Júpiter.

Utilizando su motor principal, Joss cambió su órbita alrededor del Sol para encaminarse a ayudar a la gravedad dual de la Tierra y la Luna el próximo verano, una novedad en su tipo.

La maniobra duró 43 minutos y quemó aproximadamente el 10% de la reserva total de combustible de la nave espacial. Es la primera parte de una maniobra de dos que podría marcar la última vez que se utilice el motor principal de Juice hasta que llegue al sistema de Júpiter en 2031.

La misión a Júpiter gana velocidad

El Júpiter Icy Moons Explorer (Juice) de la ESA fue lanzado desde el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa el 14 de abril de 2023.

Tiene la misión de realizar observaciones detalladas del planeta gigante gaseoso y sus tres grandes lunas oceánicas: Ganímedes, Calisto y Europa.

Pero Joss no comenzará sus investigaciones sobre la naturaleza y habitabilidad del sistema de Júpiter hasta su llegada en 2031.

¿Por qué tarda tanto en llegar a Júpiter? Bueno, la respuesta corta es que se trata menos de la distancia entre la Tierra y Júpiter y más de luchar contra la inmensa gravedad del Sol mientras te aventuras a través del sistema solar.

Las misiones a planetas gigantes gaseosos, como Juice, Europa Clipper, Galileo o Juno, serían poco más que gigantescos tanques de combustible si tuvieran que almacenar por sí solas toda la energía necesaria para vencer la gravedad del Sol.

En cambio, utilizan maniobras de «asistencia de gravedad» o «sobrevuelo» para ganar energía al balancearse a través de los poderosos campos gravitacionales de varios planetas en el camino.

Dispara a la luna

El primer impulso de Juice vendrá de su planeta de origen, cuando regrese a la Tierra en agosto de 2024, más de un año después de su lanzamiento.

De hecho, en el primer sobrevuelo de este tipo, Joyce pasará primero por la Luna para darle un impulso adicional y hacer que el sobrevuelo que se produce 1,5 días después sea más eficiente.

Pero incluso con este impulso adicional, para aprovechar al máximo la asistencia de la gravedad, Gus debe llegar al sistema Tierra-Luna exactamente en el momento adecuado, a la velocidad adecuada y viajando en la dirección correcta.

Aquí entra en juego el papel de la maniobra de hoy.

El 17 de noviembre, a las 16:10 (CET), el motor principal de la nave espacial Joyce realizó un encendido que duró aproximadamente 43 minutos.

«Esta maniobra consumió aproximadamente 363 kg de combustible, o aproximadamente el 10% de los 3.650 kg de combustible con los que despegó Goss», dice Julia Schwarz, ingeniera de dinámica de vuelo en el Centro de Control de Misión ESOC de la ESA en Alemania.

Esta es la mayor maniobra de Goss hasta el momento. Hasta la fecha, Juice solo ha utilizado unos 10 kg de combustible, principalmente como parte de una serie de quemas cortas utilizadas para ayudar a liberar la antena RIME atascada.

«Fue la primera parte de una maniobra de dos partes para encaminar a Joyce hacia el encuentro con la Tierra y la Luna el próximo verano. «Ese primer encendido hizo el 95% del trabajo, cambiando la velocidad de Joyce en unos 200 m/s», añade Julia. .

«Joyce es una de las naves espaciales interplanetarias más pesadas jamás lanzadas, con una masa total de unos 6.000 kilogramos, por lo que se necesitó mucha energía y mucho combustible para lograrlo».

«En unas semanas, una vez que hayamos analizado la nueva órbita de Gus, realizaremos la segunda parte, mucho más pequeña, de la maniobra. Dividir la maniobra en dos partes nos permite utilizar el segundo encendido del motor para corregir cualquier error en la primera». .

En mayo de 2024 se podrá realizar una maniobra adicional mucho más pequeña utilizando propulsores más pequeños para realizar el ajuste final durante la aproximación a la Tierra.

Último uso del motor principal hasta 2031.

Para una misión con un vuelo de ocho años, quemar el 10% de su reserva de combustible en sólo 43 minutos puede parecer una locura. Pero invertir todo ese combustible ahora dará sus frutos en los años venideros.

“Si todo va bien en ambas partes de esta maniobra, probablemente no necesitaremos volver a utilizar el motor principal hasta que entremos en órbita alrededor de Júpiter en 2031”, afirma Ignacio Tanco, director de operaciones de la nave espacial Juice. «Para pequeñas correcciones de rumbo de vez en cuando, usaremos los propulsores Joyce más pequeños».

Pero eso no significa que no sucederá nada interesante desde ahora hasta la llegada de Gus a Júpiter. Al contrario, el vuelo es interesante porque permite a Josse llegar a Júpiter sin volver a encender su motor principal, reduciendo la cantidad de combustible que necesita la nave y permitiéndole llenarse de instrumentos científicos.

Después de un doble sobrevuelo entre la Tierra y la Luna en 2024 (conocido como Asistencia de Gravedad Lunar-Tierra; LEGA), Goss realizará primero un sobrevuelo a Venus en 2025 y dos sobrevuelos adicionales a la Tierra en 2026 y 2029 (ambos sin impulso adicional de la Luna). . luna).

«La maniobra de hoy garantizará que Gus llegue al sistema Tierra-Luna a tiempo el año próximo para el doble sobrevuelo», añade Ignacio.

«Gracias a la trayectoria inteligente diseñada por nuestro equipo de análisis de la misión, este sobrevuelo cercano se alineará casi perfectamente con todos los demás, sin tener que encender el motor principal nuevamente».

Con cada sobrevuelo, la nave espacial ganará más energía de la que podría lograr quemando una cantidad razonable de combustible, energía que la ayudará a ascender hacia Júpiter contra la gravedad del Sol.

El viaje de Juice a Júpiter

«Era muy importante que realizáramos esta maniobra hoy. De lo contrario, el costo (la cantidad de combustible que necesitaremos quemar para llegar a la nueva órbita que necesitamos) comenzará a aumentar dramáticamente», dice Ignacio.

La quema de hoy también les dio a los equipos la oportunidad de asegurarse de que el motor principal de Juice estuviera funcionando correctamente. Se probó por primera vez poco después del lanzamiento, pero hasta hoy nunca se había utilizado para una maniobra tan grande en el espacio profundo.

«Había algunas cosas que no podíamos probar hasta ahora. Por ejemplo, sólo teníamos una estimación de cómo se movería el líquido en los tanques de combustible a medida que la nave espacial acelerara. Es muy importante saber eso con precisión, porque si el combustible se comporta de manera diferente de lo que esperamos, podríamos «Esto hace que la nave espacial se desvíe de su trayectoria durante el encendido. Por lo tanto, estamos monitoreando de cerca».

Próxima parada: ¡Júpiter!

La próxima vez que Juice tendrá que encender su motor principal será durante la “inserción en la órbita de Júpiter” en 2031. Esta es la maniobra más importante que supervisarán los equipos de ESOC.

Después de sólo 13 horas de pasar por Ganímedes y entrar en el sistema de Júpiter, la nave espacial tendrá que reducir su velocidad aproximadamente 1 kilómetro por segundo, cinco veces el cambio de velocidad logrado hoy.

«Esto también hace que la maniobra de hoy sea una prueba importante para la opinión de los compradores», afirma Ignacio. «Cuanto antes sepamos si tenemos algún problema con el motor principal, mejor».

Una vez en órbita alrededor del gigante gaseoso, Joyce podrá comenzar su exploración del sistema de Júpiter. Los equipos de ESOC guiarán a Gus a través de una serie de 35 sobrevuelos de las lunas oceánicas. Si bien los sobrevuelos eran un evento anual, se realizarán en Júpiter aproximadamente una vez cada dos semanas.

Estos primeros planos de las lunas heladas permitirán a las naves espaciales y a los científicos de la Tierra recopilar los datos necesarios para comprender mejor estos misteriosos mundos alienígenas.

Juice: actualizado y entre bastidores

¿Quiere saber más sobre cómo se concibió, diseñó, creó y lanzó Juice? El largometraje “The Making of Juice” se estrena en el canal de YouTube de la ESA a las 18:00 CET del 23 de noviembre de 2023.

Para obtener actualizaciones periódicas sobre la misión, siga a @ESA_JUICE, @esa Operations y @ESAJuiceBar en X.

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