Nasa´s Juno Mission to Jupiter

artist's rendering shows NASA's Juno spacecraft /
Impresión artística de la nave espacial Juno

The Jovian system has become one of the top priorities for solar system exploration, been the objective of this mission to understand how the planet Jupiter was formed. For that reason, on August 5 of 2011 a spacecraft was sent on board an Atlas V 551 rocket from Cape Canaveral in Florida, USA, and will be the second spacecraft to orbit Jupiter, following the Galileo probe which orbited from 1995 - 2003.

The principal investigator and the main responsible for all aspects of the mission is Scott Bolton of the Southwest Research Institute in San Antonio, Texas. Managing the mission is The Jet Propulsion Laboratory in California and the company responsible for its development and construction was the Lockheed Martin Corporation.

Juno has felt already the gravitational pull of our giant planet in the solar system and from now on this will be more important that the gravity of the sun, to enter orbit around Jupiter on this July 5 2016, a mission that will last until 16 of October 2017 when Juno plunges in the atmosphere of Jupiter, after completing 32 orbits and coming within 4,800 kilometres above the tops of the planet's clouds.

The spacecraft had a five-year cruise to Jupiter, travelling over a total distance of roughly 2.8 billion kilometres that is 18.7 AU (Astronomical Units). The mission name derives from Jupiter's wife in Roman mythology, Juno, according to the myth she was able to see through the clouds and see her husband Jupiter when hidden in the clouds, so it was an appropriate name for a mission to study this world covered in clouds.

Statue of Juno at the Vatican, Rome.
Brooklyn Museum Archives,
Goodyear Archival Collection

In October 9 of 2013, Juno returned to pass by Earth using Earth's gravity to help propel itself toward the Jovian system in a maneuver called gravitational slingshot for speed boost, Juno also carries a plaque to Jupiter dedicated to Galileo Galilei. This measures 7.1 by 5.1 centimetres with a weight of 6 grams, and the spacecraft is also transporting carries three Lego figurines representing Galileo, the Roman god Jupiter and his wife Juno.

The cost of the mission was originally announced by NASA in June 2005 at $842 US million dollars including launcher. Juno is a rare example of a mission coming in on cost and on schedule, if compared for example with the Mars Science Laboratory and the James Webb Space Telescope, the final cost for the mission will finally be $1.107 billion US Dollars including the Atlas launcher and operations up to its destruction.

The spacecraft itself is very similar to the Mars Reconnaissance Orbiter, consisting of a central bus connected to three large solar panels which are arranged in the shape of a windmill, the solar panels measure approximately 2.65 meters wide by 8.9 meters long, which are capable of generating about 450 watts of electricity, the amount it takes for a computer to operate. The central module is 3.5 meters in diameter and has a fixed high-gain antenna mounted on top of the stack.

Transportation of Juno in April 2011 /
Transporte de Juno en abril de 2011

The spacecraft itself had a total mass of 3,625 kg at launch and its assembly was finished in early 2011 at Lockheed Martin Space Systems in Denver, Colorado. Then it was flown to Cape Canaveral on 8 April to be integrated with its solar panels and prepared for its launch. There is an important significance regarding the Juno mission and that is being NASA's first after the retirement of the Space Shuttle which occurred on 21 July of 2011.

So what is the scientific objective of Juno? The mission seeks to study Jupiter's atmosphere, addressing the interests of atmospheric scientists, as well as investigate the auroras, the magnetosphere, the internal composition, structure and evolution of its interior with imaging ranked as a low priority. Mapping the magnetic and gravitational fields will determine the interior structure of the planet and help discern whether it had a solid core or not. That will be done with its two fluxgate magnetometers.

The NASA Juno Jupiter orbiter, the magnetometer is on the right panel /
La nave espacial JUNO de la NASA, el magnetómetro esta en el panel de la derecha

In fact, just weeks after Juno was launched, scientists published new models for the Jovian core, which suggest that given the prevailing conditions of pressure and temperature, solid rock as well as ice can dissolve into the liquid metallic hydrogen layers, implying that Jupiter and other gas giant planets in other star systems, may not have a solid core after all. Juno should be capable to determine whether or not this is the case.

It must be remembered that during the Galileo mission the atmospheric probe experiment to measure the amount of water in Jupiter entered the atmosphere within a rare 'hot spot', or the Jovian equivalent of a desert, and so it detected very little of it. Measuring water was one of the objectives of the Galileo atmospheric probe and yield bad results, Juno will also help to clarify this.

Another very important scientific endeavour for this mission will be to prove or disprove a suggestion that Jupiter formed at a different position in the solar system and later 'migrated' to its present position. This proposed model for the solar system will explain the 'late heavy bombardment' of asteroids on the inner planets which took place 3.9 billion years ago, the formation of the Kuiper Belt, the different asteroid populations within the main belt, and also the small mass of Mars.

Also, understanding Jupiter is understanding the solar system, since it is a kind of miniature of it with more than 60 moons in orbit. However, imaging was not a priority of the mission and it would only be possible on the rare occasions when one of the moons happened to pass through the plane of the vehicle's orbit. The camera was initially to be a radiation-hardened version of the Mars Science Laboratory descent camera, but it was redesigned with better electronics partly based on the Mars Reconnaissance Orbiter context camera. The fmal instrument is a lightweight colour camera, mainly for public outreach purposes and to provide scientific context to the mission. Its optics provided a 58-degree field of view designed to fit the entire disk of the planet in a single frame when over the polar regions.

Sources: NASA, JPL, Wikipedia, Robotic Exploration of the Solar System Part 4 The Modern Era 2004 –2013

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Misión a Júpiter, Juno

Juno Credits NASA-JPL-Caltech

El sistema Joviano se ha convertido en una de las prioridades de la exploración del sistema solar, siendo el objetivo de esta misión entender como se ha formado el planeta Júpiter. Por ese motivo, el 5 de agosto de 2011 se lanzó una nave espacial a bordo de un cohete Atlas V 551 desde Cabo Cañaveral en Florida, USA, y será la segunda nave espacial en orbitar Júpiter después de que la sonda Galileo lo hiciera entre 1995 – 2003.

El investigador principal y responsable ultimo de todos los aspectos de la misión es Scott Bolton del “Southwest Research Institute” en San Antonio, Tejas. La misión la controla el Jet Propulsion Laboratory de California y la compañía responsable del desarrollo y construcción de la nave fue la Lockheed Martin Corporation.

Juno acabar de sentir la tracción gravitacional de nuestro gigante del sistema solar y desde ahora en adelante su gravedad será más importante que la del sol, entrando en órbita alrededor de Júpiter el 5 de julio de 2016, misión que durara hasta el 16 de octubre de 2017 cuando Juno se precipite en la atmosfera de Júpiter tras haber completado 32 orbitas y acercándose hasta los 4.800 kilómetros de altitud por encima de las nubes del planeta.

Juno launch 5 of August 2011 /
Lanzamiento de Juno Agosto de 2011

La nave espacial ha tenido una travesía de cinco años hasta Júpiter, viajando una distancia de aproximadamente 2,8 billones de kilómetros lo que son 18,7 UA (Unidades Astronómicas). El nombre de la misión se deriva de la Mitología Romana siendo el nombre de la esposa de Júpiter, de acuerdo al mito ella podía ver a su marido a través de las nubes cuando este se ocultaba, así que era un nombre apropiado para el estudio de un mundo cubierto por nubes.

El 9 de octubre de 2013, Juno volvía a pasar por la tierra usando el efecto de la gravedad de esta para impulsarse hacia el sistema Joviano en una maniobra llamada “slingshot effect” o efecto honda para incrementar su impulso y velocidad, Juno también porta una placa dedicada a Galileo Galilei. Esta mide 7,1 por 5,1 centímetros pesando 6 gramos, además la nave espacial también porta tres figuras de lego, una representa a Galileo, y las otras son el dios romano Júpiter y su esposa Juno.

El coste original de la misión fue declarado por la NASA en junio de 2005 en 842 millones de dólares americanos, incluyendo el lanzamiento. Juno es un raro ejemplo de una misión ajustada a costes y tiempos, si la comparamos por ejemplo con el Mars Science Laboratory o el telescopio espacial James Webb, siendo el coste final de la misión 1.107 billones de dólares americanos incluyendo el lanzamiento del Atlas las operaciones hasta su destrucción.

La nave en si es muy similar al Mars Reconnaissance Orbiter, consintiendo en una parte central conectada con 3 grandes paneles solares configurados en forma de molino de viento, estos paneles miden aproximadamente 2,65 metros de ancho por 8,9 metros de largo, y que son capaces de generar 450 vatios de electricidad, la cantidad que se requiere para que funciones un ordenador personal. El modulo central tiene 3,5 metros de diámetro y posee una antena de alta ganancia fijada a u parte superior.

La nave espacial en si tenía una masa total de 3.325 kilos en su lanzamiento acabándose su ensamblaje a principios de 2011 en el Lockheed Martin Space Systems de Denver, Colorado. A continuación, esta voló hasta Cavo Cañaveral el 8 de abril para integrarle los paneles solares y ser preparada para su lanzamiento. Hay un hecho significante entorno a Juno y es que fue la primera misión de la NASA después de la jubilación del programa de la lanzadera espacial el 21 de julio de 2011.

¿Y cuáles son los objetivos científicos de Juno? La misión tiene por objeto estudiar la atmosfera de Júpiter, satisfaciendo los intereses de científicos atmosféricos, además de investigar las auroras, la magnetosfera, la composición interna, la estructura y evolución de su interior estando la imagen relegada a una prioridad baja. Realizar un mapa de los campos magnéticos y gravitacionales, así como determinar si su núcleo es o no sólido. Lo que se realizara con dos magnetómetros fluxgate.

De hecho, solo semanas después de su lanzamiento, científicos publicaron nuevos modelos del núcleo Joviano, que sugieren que, dada las condiciones reinantes de presión y temperatura, roca solida así como el hielo se pueden disolver en capas de hidrogeno metálico líquido, lo que implicaría que Júpiter y otros planetas gigantes gaseoso en otros sistemas solares podrían después de todo no tener un núcleo sólido. Juno será capaz de determinar si es o no este el caso.

Hay que recordar que durante la misión Galileo la sonda atmosférica que debería de medir la cantidad de agua en Júpiter se precipito en un poco común “punto caliente” o lo que es igual el equivalente de un desierto Joviano, así que detecto poca agua. Medir el agua era uno de los objetivos de la Galileo, resultando en malas mediciones, Juno ayudara también a esclarecer esto.

Juno sisze, by JPL /
tamaño de Juno

Otra importante misión científica de este proyecto es probar o desmentir la teoría de que Júpiter se formase en otro lugar en el sienta solar y que más tarde “migrase” hasta su posición actual. Este modelo propuesto del sistema solar explicaría el “bombardeo intenso tardío” de asteroides de los planetas internos que tuvo lugar hace 3,9 billones de años, la formación del Cinturón de Kuiper, las distintas poblaciones de asteroides dentro del cinturón de asteroides, y también la poca masa de Marte.

Además, entender a Júpiter es entender el sistema solar, ya que este es como un mini sistema solar con su más de 60 lunas. No obstante, la imagen no es una prioridad de la misión y solo será posible en raras ocasiones cuando alguna de sus lunas pase a través del plano de la órbita del vehículo. Inicialmente la cámara fue ideada como una versión endurecida para la radiación de la cámara de descenso del Mars Science Laboratory, pero se rediseño como mejores componentes electrónicos en parte basada en la cámara de contexto del Mars Reconnaissance Orbiter. El instrumento fmal es una cámara ligera a color, que primordialmente se usara para propósitos de divulgación publica y proveer de un contexto global a la misión. Su óptica permite un campo de visión con un ángulo de 58 grados ideado para poder albergar el disco completo del planeta en el campo de visión en una sola foto cuando esté por encima de las regiones polares.

Fuentes: NASA, JPL, Wikipedia, Robotic Exploration of the Solar System Part 4 The Modern Era 2004 –2013