Juno (sonda espacial)
Juno (sonda espacial) | |
|---|---|
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| Descrição | |
| Nomes alternativos | New Frontiers 2 |
| Tipo | Orbitador de Júpiter |
| Operador(es) | NASA / JPL |
| Identificação NSSDC | 2011-040A |
| Identificação SATCAT | 37773 |
| Website | |
| Duração da missão |
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| Propriedades | |
| Fabricante | Lockheed Martin Space |
| Massa de lançamento | 3 625 kg[1] |
| Massa | 1 593 kg (massa seca)[2] |
| Largura | 4,6 m |
| Comprimento | 20,1 m[2] |
| Potência elétrica | 14 kW na Terra,[2] 435 W em Júpiter[1] |
| Baterias | 2 de íon-lítio de 28 volts e 60 Ah[3] |
| Produção | |
| Antecessor | New Horizons |
| Sucessor | OSIRIS-REx |
| Missão | |
| Contratante(s) | United Launch Alliance |
| Data de lançamento | 5 de agosto de 2011, 16:25:00 UTC |
| Veículo de lançamento | Atlas V 551 (AV-029) |
| Local de lançamento | Cabo Canaveral, SLC-41 |
| Destino | Júpiter |
| Data de inserção orbital | 5 de julho de 2016[4][5] |
| Data de sobrevoo | 9 de outubro de 2013 (Terra, a 559 km) |
| Especificações orbitais | |
| Periastro | 4 200 km de altitude |
| Apoastro | 8,1 milhões de km |
| Inclinação orbital | 90° (órbita polar) |
| Revoluções orbitais | 76 (planejado)[6] |
| Instrumentos | |
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| Insígnia da missão | |
| Juno mission insignia.svg | |
Juno é uma sonda espacial da NASA atualmente orbitando o planeta Júpiter. Foi lançada do Cabo Canaveral, na Flórida, em 5 de agosto de 2011, sobre um foguete Atlas V, e entrou em uma órbita polar ao redor do planeta em 5 de julho de 2016.[7][8] Esta é a primeira vez que Júpiter será visto abaixo da cobertura densa de nuvens. Por isso o nome Juno, uma homenagem à deusa romana que era esposa de Júpiter.[9] No dia 30 de abril de 2016, deu-se a ela o retroacrônimo de "JUpiter Near-polar Orbiter", que foi incluso na lista de acrônimos da NASA.[10] Seu objetivo primário será investigar a origem e evolução de Júpiter, e, por extensão, do Sistema Solar. Para isso, possui nove instrumentos científicos, que vão estudar a composição do planeta, sua distribuição de massa, atmosfera, campos gravitacionais e magnéticos e as regiões polares da magnetosfera jupiteriana.[8]
A Juno é a segunda missão do Programa New Frontiers da NASA a ser lançada, tendo sido precedido pela sonda New Horizons,[11] e a segunda sonda a orbitar Júpiter, seguindo a Galileo que orbitou o planeta entre 1995 e 2003. A nave irá orbitar o planeta por um período de 20 meses, realizando 37 voltas completas e desenvolvendo diversos estudos e medições.[11] Após o fim deste período, a sonda mergulhará na atmosfera do planeta até ser completamente destruída pela pressão dos gases ali existentes.
Juno tem 3,5 metros de altura e 3,5 metros de diâmetro e, ao contrário da maioria das missões com destino ao Sistema Solar exterior, que utilizam geradores termoelétricos de radioisótopos como fonte de energia, a sonda Juno é movida a energia solar através de três painéis solares, os maiores já utilizados em uma sonda planetária.[12]
A Juno foi a primeira missão que levou uma nave movida a energia solar comandada a partir da Terra, além de orbitar de polo a polo de um planeta. Em janeiro de 2016, Juno se tornou a nave espacial movida a energia solar que chegou mais longe.[9] Ela passou a marca de 791 milhões de quilômetros, antes feita pela sonda Rosetta, da Agência Espacial Europeia, em outubro de 2012. Outras sondas foram mais longe, mas eram alimentadas por geradores nucleares.[9] Além disso, ela detém outro recorde: conforme o Guinness World Records, ela é o objeto mais rápido já criado pelo ser humano. Ao se aproximar do planeta, era previsto que a gravidade começasse a puxar Juno cada vez mais rápido até a espaçonave atingir uma velocidade de mais de 250 000 km/h, quebrando um recorde de 40 anos.[9]
Orbitando Júpiter desde 2016, a Sonda Juno descobriu que o planeta gigante tem, na verdade, mais água na atmosfera do que se imaginava.
Os dados contradizem as leituras da Galileo, enviadas antes de a sonda se desintegrar na descida em direção ao solo do planeta, em dezembro de 1995. Uma de suas últimas tarefas, 57 minutos antes de interromper contato com a Terra, foi transmitir por rádio as análises de seu espectrômetro relativas à quantidade de água no ar de Júpiter.
À época, os cientistas ficaram consternados ao descobrir que havia um décimo do esperado. Juno deu-lhes um presente: à altura da linha do equador, cerca de 0,25% das moléculas na atmosfera joviana são de água.
"Ninguém imaginaria que a quantidade de água pudesse ser tão variável por todo o planeta", explicou o pesquisador principal da Missão Juno, o físico espacial Scott Bolton. Com os dados da sonda combinados com um mapa infravermelho feito por um telescópio na Terra, a conclusão foi de que a Galileo teve azar, analisando um ponto meteorológico incomumente quente e seco do ar joviano.[13]
Nomenclatura
O nome da Juno vem da mitologia greco-romana. O deus Júpiter atraiu um véu de nuvens ao redor de si mesmo para esconder as suas travessuras, e a sua esposa, a deusa Juno, foi capaz de espiar através das nuvens e revelar a verdadeira natureza de Júpiter.[14]
Uma compilação da NASA de nomes e acrônimos de missões referiu-se à missão pelo retroacrônimo (backronym) Jupiter Near-polar Orbiter.[15] No entanto, o próprio projeto a descreveu consistentemente como um nome com associações mitológicas[16] e não como um acrônimo. O nome atual da espaçonave é uma referência à deusa romana Juno.[14] A Juno é por vezes chamada de New Frontiers 2 por ser a segunda missão do programa New Frontiers,[17][18] mas não deve ser confundida com a New Horizons 2, uma missão New Frontiers que foi proposta, mas não selecionada.
Visão geral

Juno · Terra · Marte · Júpiter
A Juno foi selecionada em 9 de junho de 2005 como a próxima missão do programa New Frontiers após a New Horizons.[19] O desejo por uma sonda para Júpiter era forte nos anos anteriores a isso, mas não havia missões aprovadas.[20][21] O Programa Discovery havia preterido a proposta de Estrutura Interior e Evolução Dinâmica Interna de Júpiter (INSIDE Jupiter), que era um tanto semelhante, mas mais limitada,[21] e a Europa Orbiter da virada do século foi cancelada em 2002.[20] A Europa Jupiter System Mission, missão de nível flagship (prioridade máxima), estava em andamento no início dos anos 2000, mas problemas de financiamento fizeram com que ela evoluísse para a Jupiter Icy Moons Explorer da ESA.[22]
A Juno completou uma viagem de cinco anos até Júpiter, chegando em 5 de julho de 2016. A espaçonave viajou uma distância total de cerca de 2,8 bilhões de quilômetros (19 UA) para chegar a Júpiter.[23] A sonda foi projetada para orbitar Júpiter 37 vezes ao longo de sua missão. Originalmente, planejava-se que isso levasse 20 meses.[6]
A trajetória da Juno utilizou um aumento de velocidade por assistência gravitacional da Terra, realizado através de um sobrevoo terrestre em outubro de 2013, dois anos após o seu lançamento em 5 de agosto de 2011.[24] A espaçonave realizou uma queima de inserção orbital para desacelerar o suficiente e permitir a sua captura. Esperava-se que ela realizasse três órbitas de 53 dias antes de efetuar outra queima em 11 de dezembro de 2016, a qual a colocaria numa órbita polar de 14 dias chamada de Órbita Científica. Devido a uma suspeita de problema no motor principal da Juno, a queima programada para 11 de dezembro de 2016 foi cancelada e a Juno permaneceu em sua órbita de 53 dias até o primeiro encontro com Ganimedes de sua Missão Estendida.[25] Essa missão estendida começou com um sobrevoo por Ganimedes em 7 de junho de 2021.[26][27] Sobrevoos subsequentes por Europa e depois por Io diminuíram o período orbital para 33 dias em fevereiro de 2024.[28][29]
Durante a missão científica, instrumentos de infravermelho e micro-ondas medirão a radiação térmica emanada das profundezas da atmosfera de Júpiter. Essas observações complementarão estudos anteriores sobre sua composição, avaliando a abundância e distribuição de água e, consequentemente, de oxigênio. Esses dados fornecerão percepções sobre as origens de Júpiter. A Juno também investigará a convecção que impulsiona os padrões naturais de circulação na atmosfera do planeta. Outros instrumentos a bordo da Juno coletarão dados sobre o seu campo gravitacional e a magnetosfera polar. A missão Juno estava inicialmente planejada para ser concluída em fevereiro de 2018, após completar 37 órbitas de Júpiter, mas agora foi comissionada até 2025 para realizar mais 42 órbitas adicionais, bem como sobrevoos próximos por Ganimedes, Europa e Io.[30] Pretendia-se, em seguida, que a sonda fosse desorbitada e desintegrada na atmosfera externa de Júpiter[6] para evitar qualquer possibilidade de impacto e contaminação biológica em alguma de suas luas.[31]
Trajetória de voo

Lançamento
A Juno foi lançada no topo de um foguete Atlas V (configuração 551) na Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral (CCAFS), na Flórida, em 5 de agosto de 2011, às 16:25:00 UTC. O Atlas V (AV-029) utilizou um motor principal russo RD-180, movido a querosene e oxigênio líquido. O motor principal foi acionado e passou por verificações; então, 3,8 segundos depois, os cinco propulsores de combustível sólido (SRBs) foram acesos. Após a queima total dos SRBs, cerca de 93 segundos de voo, dois dos propulsores esgotados se separaram do veículo, seguidos 1,5 segundos depois pelos três restantes. Quando os níveis de aquecimento caíram abaixo dos limites predeterminados, a coifa que protegia a Juno durante o lançamento e trânsito pela parte mais espessa da atmosfera se separou, cerca de 3 minutos e 24 segundos de voo. O motor principal do Atlas V foi desligado 4 minutos e 26 segundos após a decolagem. Dezesseis segundos depois, o segundo estágio Centaur foi acionado, queimando por cerca de 6 minutos e colocando o satélite em uma órbita de estacionamento inicial.[32] O veículo seguiu em inércia por cerca de 30 minutos, e então o Centaur foi religado para uma segunda queima de 9 minutos, colocando a espaçonave em uma trajetória de escape da Terra numa órbita heliocêntrica.[32]
Antes da separação, o estágio Centaur utilizou motores de reação a bordo para fazer a Juno girar a 1,4 r.p.m. Cerca de 54 minutos após o lançamento, a espaçonave se separou do Centaur e começou a estender os seus painéis solares.[32] Após a implantação total e travamento dos painéis solares, as baterias da Juno começaram a recarregar. A abertura dos painéis reduziu a taxa de rotação da Juno em dois terços. A sonda é mantida em rotação para garantir a estabilidade durante a viagem e para que todos os instrumentos nela possam observar Júpiter.[31][12]
A viagem até Júpiter durou cinco anos e incluiu duas manobras orbitais em agosto e setembro de 2012, e um sobrevoo pela Terra em 9 de outubro de 2013.[33][34] Quando chegou ao sistema joviano, a Juno havia percorrido aproximadamente cerca de 2,8 bilhões de quilômetros.[35]
Atlas V na plataforma de lançamento
Decolagem- Vídeo do lançamento
Manobras no espaço profundo e sobrevoo da Terra
Após viajar por cerca de um ano numa órbita heliocêntrica elíptica, a Juno realizou duas manobras no espaço profundo (DSMs, na sigla em inglês), acionando seu motor duas vezes próximo ao afélio (além da órbita de Marte) para alterar a sua órbita[36] e voltar para passar pela Terra a uma distância de 559 quilômetros em outubro de 2013.[33] A combinação das DSMs com o sobrevoo terrestre resultante[37] ajudou a impulsionar a Juno rumo ao sistema joviano numa manobra chamada assistência gravitacional.[38] A espaçonave recebeu um ganho de velocidade de mais de 3,9 km/s e foi direcionada para Júpiter.[38][39][40] O sobrevoo também foi usado como um ensaio para que a equipe científica da Juno testasse alguns instrumentos e praticasse determinados procedimentos antes da chegada em Júpiter.[39]
Inserção na órbita joviana
A gravidade de Júpiter acelerou a espaçonave que se aproximava para cerca de 210000 km/h. Em 5 de julho de 2016, entre 03:18 e 03:53 UTC (Tempo de recebimento na Terra), uma queima de inserção com duração de 2.102 segundos desacelerou a Juno em 542 m/s[41] e mudou a sua trajetória de um sobrevoo hiperbólico para uma órbita elíptica polar, com um período de cerca de 53,5 dias.[42] A espaçonave entrou com sucesso na órbita joviana em 5 de julho de 2016, às 03:53 UTC.
Órbita e ambiente

A órbita polar inicial, altamente elíptica, da Juno a aproxima até 4 200 km do planeta e se afasta até 8,1 milhões de quilômetros, muito além da órbita de Calisto. Uma queima de redução de excentricidade, chamada de Manobra de Redução de Período, estava planejada para colocar a sonda numa órbita científica muito mais curta, de 14 dias.[43] Originalmente, esperava-se que a Juno completasse 37 órbitas ao longo de 20 meses antes do fim de sua missão. Devido a problemas com as válvulas de hélio, que são importantes durante as queimas do motor principal, os gerentes da missão anunciaram em 17 de fevereiro de 2017 que a Juno permaneceria em sua órbita original de 53 dias, pois o risco de uma falha de ignição do motor colocar a espaçonave numa órbita ruim era muito alto.[25] A Juno completou apenas 12 órbitas científicas antes do fim do plano de missão orçado, terminando em julho de 2018.[44] Em junho de 2018, a NASA estendeu a missão até julho de 2021.
As órbitas foram cuidadosamente planejadas a fim de minimizar o contato com os densos cinturões de radiação de Júpiter, que podem danificar os sistemas eletrônicos e os painéis solares da espaçonave, explorando uma lacuna no envelope de radiação próximo ao planeta, passando por uma região de radiação mínima.[45] O Juno Radiation Vault (Cofre de Radiação da Juno), com paredes de titânio de 1 centímetro de espessura (três vezes a espessura do corpo da sonda Galileo), também ajuda a proteger os componentes eletrônicos da Juno ao reduzir a radiação incidente por um fator de 800.[46] Apesar da intensa radiação, a JunoCam e o Mapeador Auroral Infravermelho Joviano (JIRAM) foram projetados para suportar pelo menos oito órbitas, enquanto o Radiômetro de Micro-ondas (MWR) foi feito para aguentar no mínimo onze órbitas. Todos os instrumentos continuavam operacionais até o perijove 71.[47] Embora o fluxo de elétrons próximo a Júpiter seja cerca de dez vezes mais alto do que em torno da lua Europa,[48] a Juno ainda receberá uma dose total de radiação mais baixa em sua órbita polar (20 Mrad até o final da missão)[49] do que a sonda Galileo recebeu em sua órbita equatorial. Os subsistemas da Galileo foram danificados pela radiação durante sua missão, incluindo um LED no seu sistema de gravação de dados.[50]
Operações orbitais

Juno · Júpiter

A espaçonave completou o seu primeiro sobrevoo de aproximação máxima de Júpiter (perijove 1) em 26 de agosto de 2016 e capturou as primeiras imagens do polo norte do planeta.[51]
Em 14 de outubro de 2016, dias antes do perijove 2 e da planejada Manobra de Redução de Período, a telemetria mostrou que algumas das válvulas de hélio da Juno não estavam se abrindo adequadamente.[52] No dia 18 de outubro de 2016, cerca de 13 horas antes de sua segunda aproximação máxima de Júpiter, a Juno entrou em modo de segurança, um estado operacional acionado quando o seu computador de bordo encontra condições inesperadas. A espaçonave desligou todos os sistemas não críticos e se reorientou para ficar de frente para o Sol para captar o máximo de energia possível. Por causa disso, não foram conduzidas operações científicas durante o perijove 2.[53]
Em 11 de dezembro de 2016, a espaçonave completou o perijove 3, com todos os instrumentos, exceto um, em funcionamento e retornando dados. Um instrumento, o JIRAM, estava desligado aguardando uma atualização no software de voo.[54] O perijove 4 ocorreu em 2 de fevereiro de 2017, com todos os instrumentos operando.[25] O perijove 5 ocorreu em 27 de março de 2017.[55] O perijove 6 ocorreu em 19 de maio de 2017.[55][56]
Embora o tempo de vida da missão seja inerentemente limitado pela exposição à radiação, a maior parte dessa dose estava planejada para ser adquirida durante os perijoves. A partir de 2017, a órbita de 53,4 dias estava planejada para ser mantida até julho de 2018 para um total de doze perijoves de coleta de dados científicos. No final dessa missão principal, o projeto deveria passar por um processo de revisão científica pela Divisão de Ciência Planetária da NASA para determinar se receberia fundos para uma missão estendida.[25]
Em junho de 2018, a NASA estendeu o plano de operações da missão até julho de 2021.[57]
Em janeiro de 2021, a NASA prorrogou as operações da missão até setembro de 2025.[58] Nesta fase a Juno começou a examinar as luas principais de Júpiter, Ganimedes, Europa e Io. Um sobrevoo por Ganimedes ocorreu em 7 de junho de 2021, às 17:35 UTC, chegando a 1 038 km, a maior aproximação que qualquer espaçonave fez daquela lua desde a Galileo em 2000.[26][27][59] Um sobrevoo por Europa ocorreu em 29 de setembro de 2022, a uma distância de 352 km (219 mi).[60][61] A Juno realizou dois sobrevoos por Io em 30 de dezembro de 2023 e 3 de fevereiro de 2024, obtendo dados observacionais sobre a atividade vulcânica. A partir de abril de 2024, a Juno iniciará uma série de experimentos para aprender mais sobre a forma e a estrutura interior de Júpiter.[62]
Desórbita e desintegração planejadas
A NASA inicialmente planejava desorbitar a espaçonave rumo à atmosfera de Júpiter após a conclusão de 32 órbitas ao redor do planeta, mas desde então estendeu a missão até setembro de 2025.[63][58] A desórbita controlada tem o objetivo de eliminar os destroços espaciais e os riscos de contaminação de possíveis luas portadoras de vida (especialmente Europa) por microrganismos terrestres sobreviventes a bordo da espaçonave, em conformidade com as diretrizes de proteção planetária da NASA.[64][65][66]
Equipe
Scott Bolton do Southwest Research Institute em San Antonio, no Texas, é o investigador principal e responsável por todos os aspectos da missão. O Jet Propulsion Laboratory na Califórnia gerencia a missão, e a Lockheed Martin Corporation foi a responsável pelo desenvolvimento e construção da espaçonave. A missão está sendo realizada com a participação de várias instituições parceiras. Os co-investigadores incluem Toby Owen da Universidade do Havaí, Andrew Ingersoll do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), Frances Bagenal da Universidade do Colorado em Boulder e Candy Hansen do Planetary Science Institute. Jack Connerney do Goddard Space Flight Center atuou como líder dos instrumentos.[67][68]
Custo
A Juno foi originalmente proposta a um custo de aproximadamente 700 milhões de dólares (no ano fiscal de 2003) para um lançamento em junho de 2009 (o equivalente a
milhões de dólares em 2025). As restrições orçamentárias da NASA resultaram em um adiamento até agosto de 2011 e em um lançamento a bordo de um foguete Atlas V na configuração 551. Em 2019, a missão projetava um custo de 1,46 bilhão de dólares para as operações e análise de dados até o ano de 2022.[69]
Objetivos científicos

O conjunto de instrumentos científicos da espaçonave Juno irá:[71]
- Determinar a proporção de oxigênio em relação ao hidrogênio, medindo efetivamente a abundância de água em Júpiter, o que ajudará a distinguir entre as teorias prevalecentes que ligam a formação de Júpiter ao Sistema Solar.
- Obter uma melhor estimativa da massa do núcleo de Júpiter, o que também ajudará a distinguir entre as teorias prevalentes sobre a formação de Júpiter e do Sistema Solar.
- Mapear de forma precisa o campo gravitacional de Júpiter para avaliar a distribuição de massa em seu interior, incluindo as propriedades de sua estrutura e dinâmica.
- Mapear com precisão o campo magnético de Júpiter para avaliar a origem e a estrutura do campo, bem como a profundidade na qual o campo magnético do planeta é criado. Esse experimento também ajudará os cientistas a entender a física fundamental da teoria do dínamo.
- Mapear a variação na composição atmosférica, temperatura, estrutura, opacidade das nuvens e dinâmica em pressões muito superiores a 100 bar em todas as latitudes.
- Caracterizar e explorar a estrutura tridimensional da magnetosfera polar e das auroras de Júpiter.[71]
- Medir o arrasto orbital, conhecido como precessão de Lense-Thirring (frame-dragging), causado pelo momento angular de Júpiter,[72][73] e possivelmente servir como um novo teste dos efeitos da relatividade geral associados à rotação joviana.[74]
Instrumentos científicos
Os objetivos científicos da missão Juno estão sendo alcançados através de uma carga útil de nove instrumentos a bordo da espaçonave:[75][76][77][78][79]
Radiômetro de micro-ondas (MWR)
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O radiômetro de micro-ondas compreende seis antenas montadas em dois dos lados do corpo da sonda. Eles realizarão medições de ondas eletromagnéticas em frequências na faixa de micro-ondas: 600 MHz, 1,2, 2,4, 4,8, 9,6 e 22 GHz, as únicas frequências de micro-ondas que conseguem atravessar a espessa atmosfera joviana. O radiômetro medirá a abundância de água e amônia nas camadas profundas da atmosfera até uma pressão de 200 bar ou 500 a 600 km de profundidade. A combinação de diferentes comprimentos de onda e o ângulo de emissão deve possibilitar a obtenção de um perfil de temperatura em vários níveis da atmosfera. Os dados coletados determinarão a profundidade da circulação atmosférica.[80][81] O MWR foi projetado para funcionar até a 11ª órbita de Júpiter.[82]
(Investigador principal: Mike Janssen, Jet Propulsion Laboratory)
Mapeador Auroral Infravermelho Joviano (JIRAM)
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O espectrômetro mapeador JIRAM, operando no infravermelho próximo (entre 2 e 5 μm), conduz pesquisas nas camadas superiores da atmosfera a uma profundidade entre 50 e 70 km, onde a pressão chega de 5 a 7 bar. O JIRAM fornecerá imagens da aurora no comprimento de onda de 3,4 μm em regiões com abundância de íons de H3+. Ao medir o calor irradiado pela atmosfera de Júpiter, o JIRAM pode determinar como as nuvens com água fluem abaixo da superfície. Ele também pode detectar metano, vapor de água, amônia e fosfina. Não era exigido que este dispositivo cumprisse os requisitos de resistência à radiação.[83][84][85] Espera-se que o instrumento JIRAM opere até a oitava órbita de Júpiter.[82]
(Investigador principal: Alberto Adriani, Instituto Nacional de Astrofísica da Itália)
O espelho de compensação de rotação do JIRAM está travado desde o perijove 44 (PJ44), mas o instrumento segue operacional.[86]
Magnetômetro (MAG)
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A investigação do campo magnético tem três objetivos: mapeamento do campo magnético, determinação da dinâmica do interior de Júpiter e determinação da estrutura tridimensional da magnetosfera polar. O experimento do magnetômetro consiste no Magnetômetro Flux Gate (FGM), que observará a força e a direção das linhas do campo magnético, e no Compasso Estelar Avançado (ASC), que monitorará a orientação dos sensores do magnetômetro.[77]
(Investigador principal: Jack Connerney, Goddard Space Flight Center da NASA)
Experimento de Ciência da Gravidade (GS)
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O propósito de medir a gravidade por ondas de rádio é estabelecer um mapa da distribuição de massa dentro de Júpiter. A distribuição desigual de massa em Júpiter induz pequenas variações na gravidade ao longo da órbita percorrida pela sonda quando ela passa mais perto da superfície do planeta. Essas variações de gravidade causam pequenas mudanças na velocidade da sonda. O objetivo da ciência de rádio é detectar o efeito Doppler nas transmissões de rádio emitidas pela Juno em direção à Terra na banda Ka e na banda X, que são faixas de frequência capazes de conduzir o estudo com menos interrupções relacionadas ao vento solar ou à ionosfera de Júpiter.[87][88][76]
(Investigadores principais: John Anderson, Jet Propulsion Laboratory; Transmissor de banda Ka da Juno: Luciano Iess, Universidade Sapienza de Roma)
Experimento de Distribuições Aurorais Jovianas (JADE)
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O detector de partículas energéticas JADE medirá a distribuição angular, a energia e o vetor velocidade de íons e elétrons de baixa energia (íons entre 13 eV e 20 keV, elétrons de 200 eV a 40 keV) presentes na aurora de Júpiter. No JADE, assim como no JEDI, os analisadores de elétrons são instalados em três lados da placa superior, o que permite uma medida de frequência três vezes maior.[76][89]
(Investigador principal: David McComas, Southwest Research Institute)
Instrumento Detector de Partículas Energéticas Jovianas (JEDI)
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O detector de partículas energéticas JEDI medirá a distribuição angular e o vetor velocidade de íons e elétrons de alta energia (íons entre 20 keV e 1 MeV, elétrons de 40 a 500 keV) presentes na magnetosfera polar de Júpiter. O JEDI possui três sensores idênticos dedicados ao estudo de íons particulares de hidrogênio, hélio, oxigênio e enxofre.[76][90]
(Investigador principal: Barry Mauk, Applied Physics Laboratory)
Sensor de Ondas de Rádio e Plasma (Waves)
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Este instrumento identificará as regiões de correntes aurorais que definem as emissões de rádio jovianas e a aceleração das partículas aurorais através da medição dos espectros de rádio e plasma na região auroral. Ele também observará as interações entre a atmosfera de Júpiter e a sua magnetosfera. O instrumento consiste em duas antenas que detectam ondas de rádio e plasma.[77]
(Investigador principal: William Kurth, Universidade de Iowa)
Espectrógrafo Ultravioleta (UVS)
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O UVS registrará o comprimento de onda, a posição e o tempo de chegada dos fótons ultravioleta detectados durante o momento em que a fenda do espectrógrafo observa Júpiter durante cada volta da espaçonave. O instrumento fornecerá imagens espectrais das emissões aurorais de UV na magnetosfera polar.[77]
(Investigador principal: G. Randall Gladstone, Southwest Research Institute)
JunoCam (JCM)
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Uma câmera/telescópio de luz visível, incluída na carga útil para facilitar a educação e a divulgação pública; posteriormente redirecionada para estudar a dinâmica das nuvens de Júpiter, particularmente as dos polos.[91] Previa-se que operasse apenas por oito órbitas em Júpiter, terminando em setembro de 2017 devido à radiação e ao campo magnético prejudiciais do planeta.[47][82][92] Durante a 47ª órbita da Juno, o gerador de imagens começou a mostrar sinais de danos causados pela radiação. Na órbita 56, quase todas as imagens estavam corrompidas; a causa foi identificada como um regulador de voltagem danificado. Ao realizar um recozimento na câmera a uma temperatura de 25 °C (77 °F), a câmera voltou a funcionar. A Junocam passa por essa operação periodicamente e, até julho de 2025, continua em operação.[93]
(Investigador principal: Michael C. Malin, Malin Space Science Systems)
Componentes operacionais
Plataforma do satélite
A plataforma de satélite da Juno, sua principal caixa de eletrônicos e propulsão, é um prisma hexagonal.[2]
Painéis solares

A Juno é a primeira missão a Júpiter a usar painéis solares em vez dos geradores termoelétricos de radioisótopos (RTGs) usados pela Pioneer 10, Pioneer 11, o programa Voyager, Ulysses, Cassini-Huygens, New Horizons e o orbitador Galileo.[94] É também a viagem movida a energia solar mais distante na história da exploração espacial.[95] Uma vez na órbita de Júpiter, a Juno recebe apenas 4% da luz solar que receberia na Terra, mas a escassez global de plutônio-238 na época,[96][97][98][99] bem como os avanços feitos na tecnologia de células solares nas últimas décadas, tornaram economicamente preferível o uso de painéis solares de tamanho prático para fornecer energia a uma distância de 5 UA do Sol.[100]
A espaçonave Juno usa três painéis solares dispostos simetricamente ao redor de seu corpo. Pouco depois de a sonda superar a atmosfera da Terra, os painéis foram abertos. Dois dos painéis têm quatro segmentos articulados cada, e o terceiro painel tem três segmentos e um magnetômetro. Cada painel mede 2,7 por 8,9 metros,[101] fornecendo 50 metros quadrados de células ativas[102][103] — os maiores em qualquer sonda de espaço profundo da NASA no momento de seu lançamento.[14]
A massa combinada dos três painéis é de quase 340 kg.[12] Se os painéis fossem otimizados para operar na Terra, eles produziriam de 12 a 14 quilowatts de energia. Apenas cerca de 486 watts eram gerados quando a Juno chegou a Júpiter, com a projeção de declinar para perto de 420 watts à medida que a radiação degrada as células.[104] Os painéis solares permanecerão sob a luz do sol continuamente desde o lançamento até o fim da missão, exceto por curtos períodos durante a operação do motor principal e eclipses causados por Júpiter. Uma unidade central de acionamento e distribuição de energia monitora a energia gerada pelos painéis solares e a distribui para os instrumentos, aquecedores e sensores de experimentos, bem como para as baterias que são carregadas quando há excesso de energia disponível. Duas baterias de íon-lítio de 55 Ah capazes de suportar o ambiente de radiação de Júpiter fornecem energia quando a Juno passa por eclipses.[105]
Telecomunicações

A Juno usa sinalização em banda ("tons") para diversas operações críticas, bem como para o relato de status durante o modo de cruzeiro,[106] mas espera-se que seja usado raramente. As comunicações ocorrem através das antenas de 34 e 70 metros da NASA Deep Space Network (DSN) utilizando um link direto na banda X.[105] O processamento de dados e comandos da espaçonave Juno inclui um computador de voo capaz de fornecer cerca de 50 Mbit/s de taxa de transferência para os instrumentos. Os subsistemas da ciência de gravidade utilizam o rastreamento Doppler e a medição automática de distância nas bandas X e Ka.[107]
Devido a restrições de telecomunicações, a Juno só consegue retornar cerca de 40 megabytes de dados da JunoCam durante cada período orbital de 11 dias, limitando o número de imagens que são capturadas e transmitidas durante cada órbita para algo entre 10 e 100, dependendo do nível de compressão utilizado.[108] A quantidade total de dados recebida em cada órbita é significativamente maior e é usada para os instrumentos científicos da missão; a JunoCam destina-se à divulgação pública e, portanto, é secundária aos dados científicos. Isso é comparável à missão anterior, da Galileo, que orbitou Júpiter e capturou milhares de imagens[109] apesar de sua lenta taxa de transferência de dados de 1000 bit/s (no nível de compressão máximo) devido à falha de sua antena de alto ganho.
O sistema de comunicação também é usado como parte do experimento de Ciência da Gravidade.[110]
Propulsão
A Juno usa um motor principal LEROS 1b com propelente hipergólico, fabricado pela Moog Inc em Westcott, Buckinghamshire, na Inglaterra.[111] Ela usa aproximadamente 2 000 kg de hidrazina e tetróxido de dinitrogênio para propulsão, incluindo os 1 232 kg disponíveis para a Inserção Orbital em Júpiter além das manobras orbitais subsequentes. O motor fornece um empuxo de 645 newtons. O bocal do motor é fechado num escudo contra detritos fixado ao corpo da espaçonave, sendo usado para as queimas principais. Para o controle da orientação do veículo (controle de atitude) e para realizar manobras de correção de trajetória, a Juno utiliza um sistema de controle de reação (RCS) a monopropelente consistindo de doze pequenos propulsores que estão montados em quatro módulos de motores.[105]
Placa de Galileu e minifiguras

A Juno carrega uma placa para Júpiter dedicada a Galileu Galilei. A placa foi fornecida pela Agência Espacial Italiana (ASI) e mede 7,1 por 5,1 centímetros. Ela é feita de alumínio de grau de voo espacial e pesa 6 gramas.[112] A placa exibe um retrato de Galileu e um texto escrito de próprio punho por ele, redigido em janeiro de 1610, enquanto observava o que mais tarde viria a ser conhecido como as luas galileanas.[112] O texto é traduzido como:
No dia 11 estava nesta formação – e a estrela mais próxima de Júpiter tinha a metade do tamanho da outra e muito próxima da outra para que, durante as noites anteriores, todas as três estrelas observadas parecessem da mesma dimensão e entre elas igualmente distantes; de modo que é evidente que ao redor de Júpiter há três estrelas móveis invisíveis até este momento para todos.
A espaçonave também carrega três minifiguras de Lego representando Galileu Galilei, o deus romano Júpiter e a sua irmã e esposa, a deusa Juno. Na mitologia romana, Júpiter atraiu um véu de nuvens ao redor de si mesmo para esconder as suas travessuras. Juno foi capaz de espiar através das nuvens e revelar a verdadeira natureza de Júpiter. A minifigura de Juno segura uma lupa como um sinal de busca pela verdade, e Júpiter segura um raio. O terceiro membro da tripulação de Lego, Galileu Galilei, tem o seu telescópio consigo na jornada.[113] As estatuetas foram produzidas em uma parceria entre a NASA e a Lego como parte de um programa de divulgação para inspirar o interesse das crianças em ciência, tecnologia, engenharia e matemática (STEM).[114] Embora a maioria dos brinquedos da Lego seja feita de plástico, a Lego fabricou estas minifiguras especialmente em alumínio para que suportassem as condições extremas do voo espacial.[115]
Resultados científicos
Entre os primeiros resultados, a Juno reuniu informações sobre os relâmpagos jovianos que revisaram teorias anteriores.[116] A Juno forneceu as primeiras visões do polo norte de Júpiter, além de trazer percepções sobre as auroras, o campo magnético e a atmosfera do planeta.[117]
Em 2021, a análise da frequência de impactos de poeira interplanetária (principalmente na parte de trás dos painéis solares), enquanto a Juno passava entre a Terra e o cinturão de asteroides, indicou que essa poeira, que causa a luz zodiacal, vem de Marte, e não de cometas ou asteroides vindos do sistema solar exterior, como se pensava anteriormente.[118]
A Juno fez muitas descobertas que estão desafiando as teorias existentes sobre a formação de Júpiter. Quando a sonda sobrevoou os polos de Júpiter, ela fotografou aglomerados de ciclones estáveis que existem nessas regiões.[119] Ela descobriu que a magnetosfera de Júpiter é irregular e caótica. Usando seu Radiômetro de Micro-ondas, a Juno descobriu que as faixas vermelhas e brancas que podem ser vistas em Júpiter se estendem por centenas de quilômetros na atmosfera joviana, mas o interior do planeta não é misturado de maneira uniforme. Isso resultou na teoria de que Júpiter não tem um núcleo sólido como se pensava antes, mas um núcleo "difuso" (fuzzy) feito de pedaços de rocha e hidrogênio metálico. Esse núcleo peculiar pode ser o resultado de uma colisão que aconteceu no início da formação do planeta.[120]
Em abril de 2020, a Juno detectou o impacto de um meteoro em Júpiter, com massa estimada entre 250 e 5 000 kg.[121]
Os resultados da Juno sobre as tempestades sugerem que elas são muito mais altas do que o esperado, com algumas se estendendo a cerca de 100 quilômetros (60 milhas) abaixo do topo das nuvens e outras, incluindo a Grande Mancha Vermelha, se estendendo a mais de 350 quilômetros (200 milhas). Com a Juno viajando em baixa altitude sobre o convés de nuvens de Júpiter a cerca de 209 000 km/h, os cientistas da missão conseguiram medir mudanças de velocidade tão pequenas quanto 0,01 milímetro por segundo usando a antena de rastreamento da Deep Space Network da NASA, a uma distância de mais de 650 milhões de quilômetros da Terra. Isso permitiu à equipe restringir a profundidade da Grande Mancha Vermelha a cerca de 500 quilômetros (300 milhas) abaixo do topo das nuvens. Os novos resultados mostram que os ciclones são mais quentes no topo, com densidades atmosféricas mais baixas, enquanto são mais frios na base, possuindo densidades mais altas. Os anticiclones, que giram na direção oposta, são mais frios no topo, mas mais quentes na base.[122]
Linha do tempo
| Data (UTC) | Evento | Latitude (cêntrica)[123] | Longitude (Sist. III)[123] |
|---|---|---|---|
| 5 de agosto de 2011, 16:25:00 | Lançamento[124] | ||
| 5 de agosto de 2012, 06:57:00 | Manobras no espaço profundo[125] (dV total: 345 m/s + 385 m/s)[126] | ||
| 3 de setembro de 2012, 06:30:00 | |||
| 9 de outubro de 2013, 19:21:00 | Assistência gravitacional da Terra (de 126 000 para 150 000 km/h)[40] — Galeria | ||
| 5 de julho de 2016, 03:53:00 | Chegada a Júpiter e inserção em órbita polar (1ª órbita).[6] | 3° | 30° |
| 27 de agosto de 2016, 12:50:44 | Perijove 1[127] — Galeria | 4° | 100° |
| 19 de outubro de 2016, 18:10:53 | Perijove 2: Manobra de Redução de Período planejada, mas o sistema de pressurização de combustível do motor principal não operou conforme o esperado.[128] | 5° | 350° |
| 11 de dezembro de 2016, 17:03:40 | Perijove 3[54][129] | 6° | 10° |
| 2 de fevereiro de 2017, 12:57:09 | Perijove 4[129][130] | 7° | 270° |
| 27 de março de 2017, 08:51:51 | Perijove 5[55] | 8° | 180° |
| 19 de maio de 2017, 06:00:47 | Perijove 6[56] | 8° | 140° |
| 11 de julho de 2017, 01:54:42 | Perijove 7: Sobrevoo da Grande Mancha Vermelha[131][132] | 9° | 50° |
| 1 de setembro de 2017, 21:48:50 | Perijove 8[133] | 10° | 320° |
| 24 de outubro de 2017, 17:42:31 | Perijove 9[134] | 11° | 230° |
| 16 de dezembro de 2017, 17:56:59 | Perijove 10[135][136] | 12° | 300° |
| 7 de fevereiro de 2018, 13:51:49 | Perijove 11[124] | 13° | 210° |
| 1 de abril de 2018, 09:45:57 | Perijove 12[124] | 14° | 110° |
| 24 de maio de 2018, 05:40:07 | Perijove 13[124] | 15° | 20° |
| 16 de julho de 2018, 05:17:38 | Perijove 14: Fim da missão principal.[124] | 16° | 70° |
| 7 de setembro de 2018, 01:11:55 | Perijove 15[124] | 17° | 340° |
| 29 de outubro de 2018, 21:06:15 | Perijove 16[124] | 17° | 250° |
| 21 de dezembro de 2018, 17:00:25 | Perijove 17[137][124] | 18° | 160° |
| 12 de fevereiro de 2019, 16:19:48 | Perijove 18[124] | 19° | 240° |
| 6 de abril de 2019, 12:13:58 | Perijove 19[124] | 20° | 100° |
| 29 de maio de 2019, 08:08:13 | Perijove 20[124] | 20° | 10° |
| 21 de julho de 2019, 04:02:44 | Perijove 21[132][124] | 21° | 280° |
| 12 de setembro de 2019, 03:40:47 | Perijove 22[132][124] | 22° | 320° |
| 3 de novembro de 2019, 23:32:56 | Perijove 23[124] | 22° | 190° |
| 26 de dezembro de 2019, 16:58:59 | Perijove 24: Sobrevoo distante de Ganimedes[124][138] | 23° | 70° |
| 17 de fevereiro de 2020, 17:51:36 | Perijove 25[124] | 23° | 140° |
| 10 de abril de 2020, 14:24:34 | Perijove 26[124] | 24° | 50° |
| 2 de junho de 2020, 10:19:55 | Perijove 27[124] | 25° | 340° |
| 25 de julho de 2020, 06:15:21 | Perijove 28[124] | 25° | 250° |
| 16 de setembro de 2020, 02:10:49 | Perijove 29[124] | 26° | 160° |
| 8 de novembro de 2020, 01:49:39 | Perijove 30[124] | 27° | 210° |
| 30 de dezembro de 2020, 21:45:12 | Perijove 31[124] | 27° | 120° |
| 21 de fevereiro de 2021, 17:40:31 | Perijove 32[124] | 28° | 30° |
| 15 de abril de 2021, 13:36:26 | Perijove 33[124][139] | 29° | 300° |
| 8 de junho de 2021, 07:46:00 | Perijove 34: Sobrevoo de Ganimedes, chegando a cerca de 1 038 km da superfície da lua.[26] Período orbital reduzido de 53 para 43 dias.[140][124][123] |
28° | 290° |
| 21 de julho de 2021, 08:15:05 | Perijove 35: Fim da primeira extensão da missão.[140] Originalmente agendado para 30 de julho de 2021, antes da aprovação da segunda extensão da missão.[141] |
29° | 300° |
| 2 de setembro de 2021 | Perijove 36[124] | 30° | 100° |
| 16 de outubro de 2021 | Perijove 37[124] | 31° | 40° |
| 29 de novembro de 2021 | Perijove 38[124] | 31° | 80° |
| 12 de janeiro de 2022 | Perijove 39[124] | 32° | 90° |
| 25 de fevereiro de 2022 | Perijove 40[124] | 33° | 280° |
| 9 de abril de 2022 | Perijove 41[124] | 34° | 60° |
| 23 de maio de 2022 | Perijove 42[124] | 35° | 70° |
| 5 de julho de 2022 | Perijove 43[124] | 36° | 310° |
| 17 de agosto de 2022 | Perijove 44[124] | 37° | 150° |
| 29 de setembro de 2022, 09:36 | Perijove 45: Sobrevoo de Europa. Aproximação máxima: 352 km. Período orbital reduzido de 43 para 38 dias.[60][61][123] |
37° | 230° |
| 6 de novembro de 2022 | Perijove 46[124] | 38° | 350° |
| 15 de dezembro de 2022 | Perijove 47: Sobrevoo de Io em 14 de dezembro de 2022. Aproximação máxima: cerca de 64 000 km.[124] | 39° | 160° |
| 22 de janeiro de 2023 | Perijove 48[124] | 40° | 200° |
| 1 de março de 2023 | Perijove 49[124] | 41° | 170° |
| 8 de abril de 2023 | Perijove 50[124] | 42° | 210° |
| 16 de maio de 2023 | Perijove 51[124] | 43° | 140° |
| 23 de junho de 2023 | Perijove 52[124] | 44° | 80° |
| 31 de julho de 2023 | Perijove 53: Sobrevoo de Io em 30 de julho de 2023. Aproximação máxima: cerca de 22 000 km.[142] | 45° | 120° |
| 7 de setembro de 2023 | Perijove 54[124] | 45° | 190° |
| 15 de outubro de 2023 | Perijove 55[124] | 46° | 110° |
| 22 de novembro de 2023 | Perijove 56[124] | 47° | 120° |
| 30 de dezembro de 2023 | Perijove 57: Sobrevoo de Io. Aproximação máxima: 1 500 km.[143] | 47° | 90° |
| 3 de fevereiro de 2024 | Perijove 58: Sobrevoo de Io. Aproximação máxima: 1 500 km.[143] Período orbital reduzido de 38 para 33 dias.[140][123] |
48° | 290° |
| 7 de março de 2024 | Perijove 59: Sobrevoo distante de Amalteia. Aproximação máxima: 117 500 km.[123] | 49° | 360° |
| 9 de abril de 2024 | Perijove 60[123] | 50° | 30° |
| 12 de maio de 2024 | Perijove 61[123] | 51° | 130° |
| 14 de junho de 2024 | Perijove 62[123] | 52° | 140° |
| 17 de julho de 2024 | Perijove 63[123] | 53° | 230° |
| 18 de agosto de 2024 | Perijove 64[123] | 54° | 240° |
| 20 de setembro de 2024 | Perijove 65[123] | 55° | 10° |
| 22 de outubro de 2024 | Perijove 66[123] | 56° | 350° |
| 24 de novembro de 2024 | Perijove 67[123] | 57° | 100° |
| 27 de dezembro de 2024 | Perijove 68[123] | 57° | 100° |
| 28 de janeiro de 2025 | Perijove 69[123] | 58° | 160° |
| 2 de março de 2025 | Perijove 70: Sobrevoo de Tebe, aproximação máxima de 31 780 km.[123] | 59° | 200° |
| 4 de abril de 2025 | Perijove 71: A Juno passou por um desligamento de emergência em modo de segurança devido a danos por radiação.[144][123] | 60° | 240° |
| 7 de maio de 2025 | Perijove 72[123] | 61° | 300° |
| 8 de junho de 2025 | Perijove 73[123] | 62° | 350° |
| 11 de julho de 2025 | Perijove 74[123] | 63° | 20° |
| 13 de agosto de 2025 | Perijove 75: Nenhuma imagem foi capturada pois a JunoCam estava passando por reparos por recozimento após sofrer danos por radiação.[123] | 63° | 70° |
| 14 de setembro de 2025 | Perijove 76: Fim da segunda extensão da missão. Sobrevoo de Io.[140][123] | 64° | 90° |
| 17 de outubro de 2025 | Perijove 77: Início das operações contínuas além da segunda extensão da missão. | ||
| 19 de novembro de 2025 | Perijove 78 | ||
| 23 de janeiro de 2026 | Perijove 80 | ||
| 25 de fevereiro de 2026 | Perijove 81[145] | ||
| 3 de junho de 2026 | Perijove 84: Sobrevoo de Métis, aproximação máxima de 8 584 km. | ||
| 11 de outubro de 2026 | Perijove 88: Sobrevoo de Métis, aproximação máxima de 1 735 km. | ||
| 23 de junho de 2028 | Perijove 107: Sobrevoo de Amalteia, aproximação máxima de 18 495 km. |
Galeria
Júpiter
Imagem do perijove 26
Imagem a cerca de 94 500 km da região polar sul de Júpiter (27 de agosto de 2016)
Júpiter crescendo e encolhendo em tamanho aparente antes e depois da espaçonave fazer a sua maior aproximação (27 de agosto de 2016)
Visão infravermelha da aurora do sul de Júpiter (27 de agosto de 2016)
Tempestades no sul de Júpiter
Área de Júpiter onde múltiplas condições atmosféricas parecem colidir (27 de março de 2017)
Afastando-se de Júpiter, cerca de 46 900 km acima do topo das nuvens (19 de maio de 2017)
Imagem capturada a 16 535 km acima da atmosfera em uma latitude de −36,9° (10 de julho de 2017)
Imagem aproximada da Grande Mancha Vermelha feita cerca de 8 000 km acima dela (11 de julho de 2017)
A Grande Mancha Vermelha vista pela JunoCam em abril de 2018
Júpiter visto pela Juno
(12 de fevereiro de 2019)- Sobrevoo em Júpiter
(Juno; 05:07; 2 de junho de 2020)
Fotografia feita no final do perijove 15 (6 de setembro de 2018)
Luas
Ganimedes, fotografada pelo instrumento JunoCam durante o sobrevoo da Juno em 7 de junho de 2021[146]
Visão infravermelha de Ganimedes durante o sobrevoo de aniversário da Juno
Visão de Europa obtida durante o sobrevoo da Juno em 29 de setembro de 2022
Visão em baixa resolução de Io capturada pela JunoCam (setembro de 2017)
Io, registrada pela JunoCam
(2 de setembro de 2017)
Pluma vulcânica perto do terminadouro de Io
(21 de dezembro de 2018)[147]
Io, vista pela JunoCam
Vários vulcões
(15 de outubro de 2023)
Io, vista pela JunoCam
Pluma vulcânica
(15 de outubro de 2023)
Io, fotografada pelo instrumento JunoCam durante o sobrevoo da Juno
(30 de dezembro de 2023)[148]
Notas
- ↑ A extensão da missão estava oficialmente prevista para durar apenas até 17 de setembro de 2025, ou até o fim de sua vida útil.
Referências
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Links externos
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- Juno mission at Southwest Research Institute
- Juno Mission at NASA's Solar System Exploration
- Playlist Why With Nye no YouTube, Bill Nye discussing the science behind NASA's Juno mission to Jupiter
- JunoCam image processing web site
- Animation of perijove 15 flyby by Gerald Eichstädt (see channel for more)
- Animation of perijove 16 flyby by Gerald Eichstädt and Seán Doran (see albums 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20 21, 23, 24 and 25 for more)
- Juno image album by Kevin M. Gill



