Jupiter Icy Moons Explorer

Jupiter Icy Moons Explorer
Descrição
Tipo	Ciência planetária
Operador(es)	Agência Espacial Europeia
Duração da missão	Fase de cruzeiro: 7,6 anos Fase científica: 3,5 anos 1 mês e 23 dias (em andamento)
Propriedades
Fabricante	Airbus Defence and Space
Massa de lançamento	4800 kg
Massa	1900 kg
Potência elétrica	820 watts a partir de uma célula solar de 100 m2
Missão
Contratante(s)	Arianespace
Data de lançamento	14 de abril de 2023, 12:14 UTC
Veículo de lançamento	Ariane 5
Local de lançamento	Centro Espacial de Kourou
Portal Astronomia

O Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE; em português: Explorador das Luas Geladas de Júpiter) é uma espaçonave interplanetária lançada pela Agência Espacial Europeia (ESA) com a Airbus Defence and Space como principal fabricante. A missão vai explorar três das luas galileanas de Júpiter: Ganimedes, Calisto, e Europa (excluindo o mais vulcanicamente ativo Io, todos os quais com corpos significantes de água líquida abaixo de suas superfícies, o que os torna ambientes potencialmente habitáveis.

O lançamento da espaçonave ocorreu as 12h14 UTC do dia 14 de abril de 2023 e deverá chegar em Júpiter em julho de 2031 após cinco assistências gravitacionais e 88 meses de viagem. Por volta de dezembro de 2034, a espaçonave vai entrar na órbita de Ganimedes para realizar sua missão científica, sendo a primeira a orbitar um satélite que não a Lua. A seleção dessa missão para a plataforma de lançamento L1 do programa Cosmic Vision da ESA foi anunciada em 2 de maio de 2012. Seu período de operações irá se sobrepor com o da missão Europa Clipper da NASA, que será lançada em 2024.

História

Uma arte conceitual para o Jupiter Ganymede Orbiter, um componente da proposta Europa Jupiter System Mission da ESA.

A missão começou com a reformulação da proposta Jupiter Ganymede Orbiter, que deveria ser o componente da ESA da cancelada Europa Jupiter System Mission (EJSM). Ela se tornou um candidato para a primeira missão classe L (L1) do programa Cosmic Vision da ESA, e sua seleção foi anunciada em 2 de maio de 2012.

Em abril de 2012, a JUICE foi recomendada sobre o proposto telescópio de raios-X ATHENA e o observatório de ondas gravitacionais (Evolved Laser Interferometer Space Antenna (NGO)). Em julho de 2015, a Airbus Defence and Space foi selecionada como fabricante principal para projetar e construir a sonda, para ser montada em Toulouse, França.

Linha do tempo

Lançamento e trajetória

O Jupiter Icy Moons Explorer ocorreu no dia 14 de abril de 2023 em um foguete Ariane 5. Após o lançamento, é planejado um primeiro sobrevoo pela Terra em agosto de 2024, Vênus em agosto de 2025, segundo sobrevoo pela Terra em setembro de 2026 e um terceiro sobrevoo final pela Terra em setembro de 2027, para pôr o JUICE em trajetória para Júpiter.

Chegada ao sistema joviano

Em julho de 2031, quando a espaçonave chegar no sistema joviano, ela irá realizar primeiramente um sobrevoo de Ganimedes em preparação para a inserção orbital aproximadamente 7,5 horas depois. A primeira órbita será alongada, com a primeira aproximação de Júpiter ocorrendo em maio de 2030. Depois disso, as órbitas serão gradualmente mais próximas de Júpiter, resultando em uma órbita circular.

O primeiro sobrevoo de Europa vai ter lugar em outubro de 2030. O JUICE entrará em uma órbita de alta inclinação para permitir a exploração das regiões polares de Júpiter. Ele estudará a magnetosfera de Júpiter. Então, um sobrevoo de Calisto em abril de 2031 colocará o JUICE em uma órbita equatorial normal. Além disso, um trânsito de Europa e Io ocorrerá em 27 de janeiro de 2032.

Inserção orbital em Ganimedes

Em setembro de 2032, o JUICE entrará em uma órbita elíptica ao redor de Ganimedes, tornando-se a primeira espaçonave a orbitar um satélite que não é a lua da Terra. A primeira órbita estará a uma distância de 5000 km. Em fevereiro de 2033, o JUICE entrará em uma órbita circular 500 km acima da superfície de Ganimedes. Ele estudará a composição de Ganimedes, sua magnetosfera, entre outras coisas.

Queda em Ganimedes

Quando a espaçonave consumir seu propelente, ela está planejada para cair em Ganimedes em fevereiro de 2034.

Objetivos científicos

Ganimedes vista pelo Galileo

O orbitador Jupiter Icy Moons Explorer irá realizar investigações detalhadas em Ganimedes e avaliar o seu potencial para suportar vida. Investigações de Europa e Calisto irão completar uma imagem comparativa dessas luas galileanas. As três luas pensadas de abrigar oceanos de água líquida internos e, portanto, são fundamentais para a compreensão da habitabilidade dos mundos gelados.

Os principais objetivos científicos para Ganimedes, e em menor medida para Calisto, são:

• Caracterização das camadas do oceano e detecção de possíveis reservatórios de água subterrâneos.
• Mapeamento topográfico, geológico e composicional da superfície.
• Estudo das propriedades físicas das crostas geladas.
• Caracterização da distribuição de massa interna, dinâmica e evolução dos interiores.
• Investigação da atmosfera tênue de Ganimedes.
• Estudo do campo magnético intrínseco de Ganimedes e suas interações com a magnetosfera de Júpiter.

Seção da superfície gelada de Europa

Para Europa, o foco está na química essencial para a vida, incluindo as moléculas orgânicas, e na compreensão da formação das características da superfície e da composição do material que não é água. Além disso, o JUICE fornecerá a primeira sondagem subterrânea desse satélite, incluindo a primeira determinação da espessura mínima da crosta gelada sobre as regiões ativas mais recentemente. Observações mais distantes também serão realizadas para vários satélites irregulares menores e a lua vulcanicamente ativa Io.

Espaçonave

Projeto

O projeto principal da espaçonave está relacionado com a grande distância do Sol, o uso de energia solar e o ambiente de radiação hostil de Júpiter. As inserções orbitais em Júpiter e Ganimedes e o grande número de manobras de sobrevoo (mais que 25 assistências gravitacionais e dois sobrevoos de Europa) requer que a espaçonave carregue cerca de 3000 kg de propelente químico.

As assistências gravitacionais incluem:

• Transferência interplanetária (Terra, Vênus, Terra, Marte, Terra)
• Inseção orbital em Júpiter e redução do apside com múltiplas assistências gravitacionais de Ganimedes
• Redução de velocidade com assistências Ganimedes–Calisto
• Aumento de inclinação com 10–12 assistências gravitacionais de Calisto

Instrumentos científicos

Em 21 de fevereiro de 2013, após uma competição, foram selecionados pela ESA onze instrumentos científicos, que estão sendo desenvolvidos por equipes científicas e de engenharia de toda a Europa, com participação dos Estados Unidos. O Japão também vai contribuir com vários componentes dos instrumentos SWI, RPWI, GALA, PEP, JANUS e J-MAG e facilitar a testagem.

Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator (JANUS)

Um sistema de câmeras para fazer imagens de Ganimedes e partes interessantes da superfície de Calisto a uma resolução melhor que 400 m/pixel (resolução limitada pelo volume de dados da missão). Alvos selecionados serão investigados em alta resolução com resolução especial de 25 m/pixel até 2,4 m/pixel com 1,3° de campo de visão. O sistema de câmeras tem 13 filtros pancromáticos, de banda larga e estreita na faixa de 0,36 µm a 1,1 µm, e fornece recursos de imagem estéreo. JANUS também permitirá relacionar medições espectrais de laser e radar à geomorfologia e, assim, fornecerá o contexto geológico geral.

• Principal pesquisador: P. Palumbo, Parthenope University of Naples, Itália.
• Copesquisador: J. Haruyama, JAXA, Japão.
• Principal agência de financiamento: Agência Espacial Italiana, Itália.

Moons And Jupiter Imaging Spectrometer (MAJIS)

Espectroscopia de imagem visível e infravermelha operando de 500 nm a 5,50 µm, com resolução espectral de 3–7 nm, que vai observar características de nuvem troposférica e espécies de gases menores em Júpiter e investigará a composição de gelos e minerais nas superfícies das luas geladas. A resolução espacial será de 75 m em Ganimedes e 100 km em Júpiter.

• Principal pesquisador: Y. Langevin, Institut d'Astrophysique Spatiale, França.
• Principal agência de financiamento: CNES, França.

UV imaging Spectrograph (UVS)

Espectroscopia de imagem operando na faixa de 55–210 nm de comprimento de onda com resolução espectral de <0,6 nm que vai caracterizar as exosferas e auroras das luas geladas. Resolução de 500 m observando Ganimedes e 250 km observando Júpiter.

• Principal pesquisador: R. Gladstone, Southwest Research Institute, Estados Unidos.
• Principal agência de financiamento: NASA, Estados Unidos.

Sub-millimeter Wave Instrument (SWI)

Um espectrômetro usando uma antena de 30 cm operando em 1080–1275 GHz e 530–601 GHz com poder de resolução espectral de aproximadamente 10⁷ que estudará a estratosfera e troposfera de Júpiter, e as exosferas e superfícies das luas geladas.

• Principal pesquisador: P. Hartogh, Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar, Alemanha.
• Copesquisador: Y. Kasai NICT, Japão.
• Principal agência de financiamento: Centro Aeroespacial Alemão, Alemanha.

GAnymede Laser Altimeter (GALA)

Um LIDAR com tamanho de ponto de 20 m e resolução vertical de 10 cm a 200 km destinado ao estudo da topografia de luas geladas e deformações de maré de Ganimedes.

• Principal pesquisador: H. Hussmann, Centro Aeroespacial Alemão, Institute for Planetary Research, Alemanha.
• Copesquisador: K. Enya, JAXA, Japão.
• Principal agência de financiamento: Centro Aeroespacial Alemão, Alemanha.

Radar for Icy Moons Exploration (RIME)

Radioglaciologia operando na frequência de 9 MHz (largura de banda de 1 a 3 MHz) emitida por uma antena de 16 m; será usado para estudar a estrutura da subsuperfície das luas de Júpiter em uma profundidade de 9 km com resolução vertical de 30 m no gelo.

• Principal pesquisador: L. Bruzzone, Universidade de Trento, Itália.
• Principal agência de financiamento Agência Espacial Italiana, Itália.

JUICE-MAGnetometer (J-MAG)

Estudará os oceanos subsuperficiais das luas geladas e a interação do campo magnético de Júpiter com o de Ganimedes usando um magnetômetro sensível.

• Principal pesquisador: Michele Dougherty, Imperial College London, Reino Unido.
• Copesquisador: A. Matsuoka, Universidade de Quioto, Japão.
• Principal agência de financiamento: UKSA, Reino Unido.

Particle Environment Package (PEP)

Um conjunto de seis sensores para estudar a magnetosfera de Júpiter e suas interações com as luas do planeta. PEP medirá íons positivos e negativos, elétrons, gás neutro exosférico, plasma térmico e átomos energeticamente neutros presentes em todos os domínios do sistema de Júpiter de 1 meV a 1 MeV de energia.

• Principal pesquisador: S. Barabash, Swedish Institute of Space Physics, Suécia.
• Copesquisadores: P. Wurz, Universidade de Berna, Suíça; P. Brandt, JPL, Estados Unidos.
• Principal agência de financiamento: Agência Espacial Sueca, Suécia.

Radio and Plasma Wave Investigation (RPWI)

Caracterizará o ambiente do plasma e emissões de radio em torno da espaçonave, sendo composto de quatro experimentos: GANDALF, MIME, FRODO e JENRAGE. RPWI usará quatro sondas de Langmuir, cada uma sensível até 1,6 MHz para caracterizar plasma e receptores na faixa de frequência de 80 kHz a 45 MHz para medir emissões de rádio.

• Principal pesquisador: J.-E. Wahlund, Swedish Institute of Space Physics, Suécia.
• Copesquisador: Y. Kasaba Universidade de Tohoku, Japão.
• Principal agência de financiamento: Agência Espacial Sueca, Suécia.

Gravity and Geophysics of Jupiter and Galilean Moons (3GM)

3GM é um pacote científico de rádio que compreende um transponder Ka e um oscilador harmônico ultraestável. Será usado para estudar o campo gravitacional - até o grau 10 - em Ganimedes e a extensão dos oceanos internos nas luas geladas, e para investigar a estrutura das atmosferas neutras e ionosferas de Júpiter (0,1 - 800 mbar) e suas luas.

• Principal pesquisador: L. Iess, Universidade de Roma "La Sapienza", Itália
• Principal agência de financiamento Agência Espacial Italiana, Itália.

Planetary Radio Interferometer and Doppler Experiment (PRIDE)

O experimento irá gerar sinais específicos transmitidos pela antena da JUICE e recebidos por Interferometria de Longa Linha de Base para realizar medições precisas dos campos gravitacionais de Júpiter e suas luas geladas.

• Principal pesquisador: L. Gurvits, Joint Institute for VLBI in Europe, Países Baixos.
• Principal agência de financiamento: NWO and NSO, Países Baixos.

Ligações externas

• ESA's JUICE page
• Future Planetary Exploration JUICE—Jupiter Ganymede Orbiter Revised Proposal
• Jupiter Icy Moons Explorer (2011) (OPAG October 2011 Presentations)
• JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) (OPAG March 2012 Presentations)
• JUICE-JAPAN – JAXA
• JUICE – NASA