Más de 400 años después de que Galileo descubriera los cuatro grandes satélites de Júpiter –Europa, Ganimedes, Calisto e Io–, el próximo 13 de abril, a las 14:15 h (hora peninsular española), la Agencia Espacial Europea (ESA) tiene previsto lanzar el explorador de las lunas de hielo de Júpiter (Juice, por sus siglas en inglés) para investigar los tres primeros.

Los detalles los han explicado esta semana Nicolás Altobelli, responsable de desarrollo de actividades científicas de esta misión, y la encargada de operaciones de ciencia, Claire Vallat, durante una rueda de prensa en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) que opera la ESA en Villanueva de la Cañada (Madrid).

El objetivo de Juice es caracterizar Europa, Calisto y Ganimedes, casi de tamaño planetario, y los ambientes potencialmente habitables que se podrían haber desarrollado en su interior, teniendo en cuenta las evidencias que apuntan a la existencia de grandes masas de agua líquida debajo de su gruesa corteza de hielo.

“Conocemos exoplanetas como Júpiter orbitando estrellas, pero este es un laboratorio de astrofísica en nuestra vecindad, muy cerca de nosotros, un arquetipo de planeta gigante gaseoso”, apunta Altobelli, quien ha recordado que el agua puede mantenerse líquida en el subsuelo de estas lunas, más allá de la zona de habitabilidad considerada tradicionalmente (ni muy lejos ni cerca de una estrella).

“Tenemos que entender la física que gobierna la evolución de estos mundos helados acuáticos –subraya–, y hay que ir allí porque así podemos estudiar lo que pasa en lugares similares de la galaxia”.

Para cumplir sus objetivos, Juice cuenta con 10 instrumentos, como espectrógrafos en todas las longitudes de ondas; un radar y un altímetro láser para estudiar la superficie y el subsuelo de las lunas; magnetómetros para medir su campo de gravedad y diversos sensores para detectar, por ejemplo, las partículas cargadas (plasma) del entorno.

“La masa total de esta ‘bestia’ son seis toneladas y tenemos a bordo 3.500 kilogramos de combustible”, comenta Altobelli, “aunque la nave también se alimenta gracias a 85 metros cuadrados de paneles solares”. Respecto a las comunicaciones con la Tierra, se establecen con una antena de alta ganancia de 2,5 m, y otra de media ganancia.

Contribución española

El contratista principal de esta misión, que cuenta con un presupuesto total de 1.600 millones de euros, es la compañía Airbus. “La contribución de España es bastante significativa”, destaca Altobelli, ya que aporta diez científicos y participa en varios instrumentos (subsistemas de la cámara JANUS, del altímetro láser GALA y del magnetómetro MGA) y la estructura interna del satélite.

En concreto, el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) contribuye en el hardware de los instrumentos GALA y JANUS de esta misión. Además del CSIC y el INTA, intervienen varias empresas españolas del sector aeroespacial: Sener, Alter, Airbus-Crisa y Airbus Defense/space, que ha desarrollado 500 kg de estructura interna.

En esta misión de la ESA y sus países miembros también contribuye la NASA, (con el espectrógrafo ultravioleta y los sensores del plasma), la agencia espacial japonesa JAXA e Israel, aportando varios subsistemas.

El satélite Juice ya ha sido trasladado desde las instalaciones de Airbus en Toulouse (Francia) hasta el puerto espacial de Kurú en la Guayana francesa. A principios de abril se colocará en el cohete Ariane 5 y luego se trasladará hasta la plataforma de lanzamiento. “Este será un hito histórico, porque será el último de una misión de ciencia de la ESA con un Ariane 5”, según Altobelli.

Las señales de la nave llegarán a la red del espacio profundo de la ESA y quizá la NASA (ambas tienen una antena en España, en la localidad abulense de Cebreros y la madrileña de Robledo de Chavela, respectivamente). Las operaciones se gestionarán desde el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC) en Alemania, pero la coordinación del proyecto y la planificación científica se realizará desde ESAC, desde donde también se distribuirán los datos científicos de la misión a todo el mundo.

Un largo viaje de más de ocho años

Por su parte, Claire Vallat ha detallado el largo viaje de la sonda. Aunque la ventana de lanzamiento está abierta alrededor de un mes, los responsables de la misión confían que sea el 13 abril según los previsto, para realizar todas las asistencias gravitatorias planificadas y ahorrar combustible.

Terminada la fase de 30 minutos del lanzamiento, se comienzan a desplegar los apéndices del satélite y sus 10 paneles solares para proporcionar energía. En los días siguientes, hasta el 17 de abril, se abre también el brazo del magnetómetro que va a medir el campo magnético alrededor de la sonda y las diversas antenas.

«Luego comienza la fase de crucero, que va a tardar aproximadamente 8 años, un tiempo en el que por primera vez se va ayudar de asistencia gravitatoria del sistema Tierra-Luna, y que tendrá lugar el año próximo», ha explicado Vallat. Después, vendrá la asistencia gravitatoria de Venus y dos más de la Tierra en 2026 y 2029 para poner la sonda en una trayectoria hasta Júpiter, a donde llegará en 2031”.

Etapas de la misión Juice. / ESA

Seis meses antes de llegar hasta Júpiter empieza la fase nominal, la etapa científica de la misión. La sonda va a acercar al sistema del gigante gaseoso y sus lunas galileanas, donde operará durante tres años y medio.

«Durante ese tiempo vamos a hacer bastante sobrevuelos: dos sobre Europa (julio 2032) a una altitud de 400 kilómetros, 21 alrededor de Calisto (hasta agosto de 2033) y luego se producirá la transferencia a Ganímedes, donde la nave realizará 12 sobrevuelos y, además, se insertará en orbita en diciembre de 2034, bajando desde los 5000 a los 500 km de altura», explica la científica de la misión.

Vallat destaca que «Juice será la primera sonda que se pondrá en órbita alrededor de una luna distinta a la nuestra nuestra». La misión acabará con el impacto de la nave en la superficie de Ganímedes en septiembre de 2035. Se descarta cualquier riesgo de contaminación del posible océano inferior, ya que la corteza helada tiene más de 100 km de espesor.

Altobelli apunta que uno de los objetivos es realizar una ‘tomografía’ de este satélite: «Es la primera vez que lo vamos a hacer, y no se puede realizar con algunos sobrevuelos, hay que quedarse en orbita con altitudes diferentes para estudiar bien el entorno. Las mediciones del campo de gravedad y magnético permiten estudiar cómo contribuyen las capas interiores a lo que medimos».

Superar retos operacionales y humanos

Vallat también ha recordado los retos operacionales a los que se enfrentará la misión: alto nivel de radiación del que se tendrán que proteger los equipos electrónicos, potencia eléctrica baja (por estar muy lejos del sol) y retos térmicos.

“La sonda va a pasar muy cerca de un entorno caliente al pasar por Venus, con temperaturas de más de 200 grados Celsius –ha puesto de ejemplo–, pero cuando estemos en la sombra de Júpiter las temperaturas pueden bajar hasta menos de 200 grados, así que tiene que resistir estas grandes diferencias de temperaturas”.

La luna Ganímedes orbitando alrededor de Júpiter. / Hubble (ESA/NASA)

“Y sobre todo –concluye– hay muchos retos humanos, porque es una misión con más de 2.100 personas trabajando en diferentes partes del globo. Tenemos que conseguir organizar un plan de observaciones científicas que nos permita responder a las interrogantes de la humanidad sobre las lunas heladas y el sistema joviano en su globalidad”.