La sonda europea JUICE realizará una doble maniobra histórica el próximo 19 y 20 de agosto. Durante esos dos días, la nave sobrevolará la Luna y nuestro planeta para realizar una doble asistencia gravitatoria que le permitirá llegar a Júpiter en el año 2031. Esta es la primera vez en la historia que se intenta una maniobra de este tipo.
Las asistencias gravitatorias
Desde hace más de cincuenta años, las agencias espaciales vienen utilizando las asistencias gravitatorias para dirigir las sondas hacia sus objetivos. Estas maniobras permiten ahorrar combustible y tiempo de viaje, así como lanzar naves más pesadas en los cohetes. El principio es sencillo. Si una sonda espacial pasa lo bastante cerca de un planeta, su gravedad provocará que la nave cambie su trayectoria. Y lo que es mejor, durante el sobrevuelo la nave habrá adquirido una velocidad extra, gracias al movimiento del propio planeta. De esta manera, podemos dirigir una sonda hacia un planeta para acelerar (o frenar si fuera necesario) y conseguiremos un enorme ahorro de combustible y de tiempo en la misión.
Pero los sobrevuelos también pueden ser usados para compensar la falta de potencia de un cohete. Si la sonda es demasiado grande y pesada, tal vez no esté disponible ningún cohete capaz de enviarla a su destino. En estos casos, se puede enviar la sonda en una trayectoria que le haga realizar unos sobrevuelos extra, que permitirán a la nave adquirir la velocidad que no le pudo dar el cohete, como es el caso de JUICE para poder llegar hasta Júpiter.
Toda esta estrategia de las asistencias gravitatorias fue desarrollada en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA en los años sesenta, gracias al trabajo del matemático Michael Minovitch y del ingeniero Gary Flandro. Desde entonces, las asistencias gravitatorias han sido utilizadas en numerosas misiones por las agencias espaciales.
La primera sonda en hacer un uso práctico de una asistencia gravitatoria fue la Mariner 10, que sobrevoló Venus el 5 de febrero de 1974 a 5.792 km de altura. Esto le permitió modificar su velocidad y trayectoria para poner rumbo a Mercurio, donde llegó el 29 de marzo. Otras sondas que han usado las asistencias gravitatorias han sido Pioneer 11, las Voyager 1 y 2 para realizar su ‘Grand Tour’, Galileo y Cassini entre otras muchas.
La misión de JUICE a Júpiter
La sonda JUICE fue lanzada al espacio el 14 de abril de 2023, utilizando un cohete Ariane 5 ECA desde la torre de lanzamiento ELA-3 de Kourou, en la Guayana Francesa. A pesar de la gran potencia del Ariane 5, las seis toneladas de peso de la sonda JUICE impedían un lanzamiento directo hacia Júpiter. De haber intentado un vuelo directo al planeta, la sonda habría quedado indefinidamente en una órbita entre la Tierra y una región algo más allá de Marte, por lo que no era una opción viable. Para adquirir la velocidad faltante, se diseñó una compleja trayectoria con varias asistencias gravitatorias. Esto haría que el vuelo hasta Júpiter fuera más largo, pero lo más importante es que podría llegar.
La primera etapa de esta larga trayectoria ha hecho que la sonda haya estado viajando por el espacio durante dieciséis meses, para volver ahora de nuevo a nuestro planeta. Y como novedad, la sonda JUICE no solo sobrevolará la Tierra, sino que antes también habrá hecho lo mismo con la Luna. El pasado 24 de junio comenzó la fase de aproximación, cuando la nave todavía se encontraba a muchos millones de kilómetros de nosotros. Durante estos dos meses se ha procedido a comprobar que todos los instrumentos y los sistemas de la nave estaban en buen estado. Además, se han realizado ajustes de trayectoria de alta precisión y se han llevado a cabo simulaciones del sobrevuelo en el Centro de Control del ESOC en Darmstadt, Alemania. Y desde el 17 de agosto, la sonda está siendo monitorizada las veinticuatro horas del día, en continua comunicación con las estaciones terrestres.
El sobrevuelo lunar
Lo mejor comenzará el 19 de agosto a las 22:16 CEST (hora central europea), momento en el cual se encenderán los diez instrumentos científicos para iniciar la observación de la Luna. En ciencia, no se deja escapar ninguna oportunidad y la nave estudiará nuestro satélite con sus avanzados instrumentos, lo que además servirá como calibración y ensayo para la misión en Júpiter. Minutos después la nave pasará por detrás de nuestro satélite y nos quedaremos sin comunicaciones durante algo más de media hora. Justo unos minutos después de retomar las comunicaciones, JUICE realizará la mayor aproximación a la Luna, pasando a tan solo unos 700 kilómetros de altura. Este momento también se aprovechará para obtener fotografías con sus dos cámaras de ingeniería JMC y espectros en varias longitudes de onda que serán enviados poco después hacia la Tierra. En total los instrumentos estarán en funcionamiento durante dos horas, tiempo más que suficiente para adquirir todos los datos científicos y técnicos necesarios.
El sobrevuelo de la Tierra
Pero aquí no se acaba la historia, porque al día siguiente nos toca a nosotros el turno. El martes 20 de agosto, a las 23:57 CEST, la sonda JUICE sobrevolará nuestro planeta a una altura de 6.807 kilómetros. En este encuentro los instrumentos estarán obteniendo información de nuestro planeta durante un total de ocho horas y todos los datos adquiridos serán enviados a la Tierra en las siguientes tres semanas.
Ni que decir tiene que este doble sobrevuelo supone un apreciable riesgo para la sonda. Controlar una nave espacial que viaja a varios kilómetros por segundo y que se encuentra a muchos millones de kilómetros de nosotros, para que sobrevuele la Luna a solo 700 km de altura, requiere una alta precisión en la navegación. Porque en este caso, una desviación de unos pocos kilómetros del objetivo sobre nuestro satélite, haría que el sobrevuelo de la Tierra fuera impredecible y pasará demasiado lejos o peligrosamente cerca. Y todo eso sin contar que la nave tiene que atravesar la órbita geoestacionaria, que posee una considerable cantidad de satélites de comunicaciones.
El sobrevuelo está hecho ¿Qué viene ahora?
Una vez que la sonda JUICE haya realizado el doble sobrevuelo con éxito, su siguiente destino será Venus. Si, has oído bien, Venus. El encuentro con la Luna y la Tierra está programado para perder algo de velocidad y poder dirigirse hacia Venus, lugar donde comenzará realmente la parte de su trayectoria destinada a adquirir velocidad en sucesivos encuentros. Todo esto forma parte de un raro pero necesario tour por el interior del sistema solar. Sin estos sobrevuelos, la nave tendría que haber llevado un tanque con unas cien toneladas de combustible para llegar a Júpiter y poder frenar allí, algo que evidentemente es imposible.
Si todo va bien, en agosto de 2025 la sonda sobrevolará Venus, para poner de nuevo rumbo hacia nuestro planeta. El segundo sobrevuelo de la Tierra tendrá lugar en septiembre de 2026, seguido de un tercer sobrevuelo en enero de 2029. Y tendremos una situación curiosa, porque casi seis años después de su lanzamiento, la sonda seguirá estando en el punto de partida. Pero claro, nos sobrevolará con mucha más velocidad gracias a todos los sobrevuelos previos y ya podrá poner rumbo a Júpiter, donde llegará en julio de 2031. Las cosas del espacio van despacio. Una vez allí, JUICE pasará al menos tres años realizando 35 sobrevuelos de las lunas de Júpiter, para enviarnos unas impresionantes imágenes de sus superficies y unos valiosísimos datos de sus composiciones, características e incluso de su interior. Finalmente, en diciembre de 2034 la nave entrará en órbita alrededor de Ganímedes, para orbitarlo durante un año con el objetivo de realizar un estudio completo y en profundidad de esta interesante luna.
