La ambiciosa misi\u00f3n JUICE (JUpiter ICy Moons Explorer)<\/em><\/a> <\/em>de la Agencia Espacial Europea (ESA)<\/a> se encuentra pronta a comenzar la etapa de integraci\u00f3n y testeos de la instrumentaci\u00f3n. Su lanzamiento est\u00e1 previsto para junio del a\u00f1o pr\u00f3ximo.<\/p>\n\n\n\n Figura 1: La llegada de JUICE a la sala limpia de ESTEC (European Space Research and Technology Centre<\/em>) en mayo pasado, donde a partir del segundo semestre del a\u00f1o, comenzar\u00e1n a integrarse los instrumentos de la misi\u00f3n. Cr\u00e9ditos ESA<\/a>.<\/p>\n\n\n\n JUICE est\u00e1 llamada a ser la misi\u00f3n que proporcionar\u00e1 la exploraci\u00f3n m\u00e1s completa hasta la fecha del sistema joviano<\/strong> en toda su complejidad, con particular \u00e9nfasis en Gan\u00edmedes como cuerpo planetario y h\u00e1bitat potencial. Las investigaciones de las lunas vecinas, Europa y Calisto, completar\u00e1n una imagen comparativa de las condiciones ambientales en las lunas galileanas y su habitabilidad potencial.<\/p>\n\n\n\n Im\u00e1genes tomadas por misiones espaciales anteriores han revelado que Io<\/strong>, Europa<\/strong>, Gan\u00edmides<\/strong> y Calisto<\/strong> son muy distintas entre s\u00ed; Io, de naturaleza volc\u00e1nica, tiene el menor contenido de agua de todos los cuerpos del sistema solar. En cambio, Europa, Gan\u00edmedes y Calisto parecen albergar oc\u00e9anos l\u00edquidos subterr\u00e1neos y condiciones favorables para el desarrollo de la vida.<\/p>\n\n\n\n JUICE proporcionar\u00e1 una caracterizaci\u00f3n comparativa de las superficies, sub-superficies, oc\u00e9anos interiores, exosferas tenues e interacciones de los sat\u00e9lites galileanos con la gigante magnetosfera de J\u00fapiter; la misi\u00f3n brindar\u00e1 una visi\u00f3n completa de las condiciones habitables en el sistema joviano como paradigma de los sistemas planetarios gigantes en toda nuestra galaxia, contribuyendo a una mejor comprensi\u00f3n de los or\u00edgenes de nuestro sistema solar. La misi\u00f3n extender\u00e1 y complementar\u00e1 el estudio y conocimiento del sistema solar exterior al que tuvimos acceso a trav\u00e9s de misiones como Cassini del sistema de Saturno, y las exploraciones de Galileo y Juno de J\u00fapiter y su sistema.<\/p>\n\n\n\n Planeado su lanzamiento para junio de 2022, JUICE se insertar\u00e1 orbitalmente con J\u00fapiter en enero de 2030, donde comenzar\u00e1 a realizar estudios a trav\u00e9s de sobrevuelos en Calisto, Europa, y el propio J\u00fapiter. En septiembre de 2032 se espera que la transferencia orbital hacia Gan\u00edmedes este completa; JUICE sobrevolar\u00e1 y estudiar\u00e1 esta luna hasta el final de la misi\u00f3n nominal, en junio de 2033.<\/p>\n\n\n\n Figura 2: Una representaci\u00f3n de JUICE sobrevolando la luna Europa. Diez son los instrumentos que ser\u00e1n integrados a JUICE y que realizar\u00e1n distintos estudios cient\u00edficos:<\/p>\n\n\n\n La misi\u00f3n tambi\u00e9n llevar\u00e1 a cabo un Experimento Doppler y Radio Interfer\u00f3metro Planetario (PRIDE), que utilizar\u00e1 el sistema de telecomunicaciones est\u00e1ndar de la nave espacial, junto con radiotelescopios en la Tierra para realizar mediciones precisas de la posici\u00f3n y velocidad de la nave espacial para investigar los campos de gravedad de J\u00fapiter y las lunas heladas.<\/p>\n\n\n\n Figura 3: La nave JUICE y sus instrumentos cient\u00edficos. Cr\u00e9ditos: ESA<\/p>\n\n\n\n Desde el a\u00f1o pasado, el IAR colabora con la misi\u00f3n JUICE<\/strong>. M\u00e1s espec\u00edficamente, quien escribe ha estado participando en el desarrollo del instrumento SWI. A continuaci\u00f3n, pues, describir\u00e9 las caracter\u00edsticas principales del instrumento y las tareas que he realizado como tambi\u00e9n los planes futuros.<\/p>\n\n\n\n El SWI es un radi\u00f3metro\/espectr\u00f3metro<\/strong> que consiste b\u00e1sicamente en una antena <\/strong>con arreglo tipo Cassegrain en offset<\/em>, en la cual la se\u00f1al electromagn\u00e9tica recibida desde el espacio (u objeto celeste en este caso) es reflejada y enfocada hacia el sistema de recepci\u00f3n mediante un par de reflectores c\u00f3nicos. En la configuraci\u00f3n Cassegrain<\/em> estos reflectores son un paraboloide<\/strong> (con un di\u00e1metro de 29 cm. para SWI) y un hiperboloide<\/strong> para los reflectores primario y secundario respectivamente.<\/p>\n\n\n\n Figura 4: Modelo 3D del SWI. Cr\u00e9ditos: Optical Design and Analysis of the Submillimeter-Wave Instrument on JUICE [Mikko Kotiranta et al., 2018] En SWI, la se\u00f1al luego de ser reflejada por el sistema Cassegrain<\/em>, es enfocada hacia el interior del instrumento en el cual, un nuevo sistema de reflectores<\/strong> conjuntamente con un separador de haz<\/strong> (beam-splitter<\/em>), desv\u00eda y reenfoca la se\u00f1al hacia sus dos receptores; \u00e9stos est\u00e1n dise\u00f1ados para realizar medici\u00f3n de espectro y continuo en las bandas comprendidas entre 530\u2013625 y 1080-1275 GHz (alrededor de 255 y 530 \u03bcm de longitud de onda).<\/p>\n\n\n\n Figura 5: Camino \u00f3ptico del SWI. Cr\u00e9ditos: Optical Design and Analysis of the Submillimeter-Wave Instrument on JUICE [Mikko Kotiranta et al., 2018]<\/p>\n\n\n\n Un movimiento de rotaci\u00f3n sobre el eje \u00f3ptico del reflector primario M1 de +- 72\u00ba, conjuntamente con una inclinaci\u00f3n del conjunto Cassegrain<\/em> (M1 y M2) respecto a la base del instrumento de +- 4.3\u00ba, confieren a SWI un extraordinario campo de visi\u00f3n (field of view) de 144×8.6\u00ba. <\/p>\n\n\n\n Entre noviembre de 2020 y enero de 2021, tuve la oportunidad de realizar una estad\u00eda en el Max Planck Institute for Solar System Research (MPS)<\/a><\/em> de Gottingen, Alemania. En este prestigioso instituto se han desarrollado la mayor parte del dise\u00f1o y fabricaci\u00f3n de SWI y, actualmente, se est\u00e1n ejecutando las actividades de la fase AIV (ver m\u00e1s adelante en la nota). Durante la estad\u00eda en el MPS, comenc\u00e9 a realizar el dise\u00f1o de varios componentes y sub-componentes mec\u00e1nicos as\u00ed como tambi\u00e9n los procedimientos de ejecuci\u00f3n y control necesarios para alguno de los numerosos tests a los que debe ser sometido el SWI durante la etapa de AIV previo al commissioning (comisi\u00f3n) del instrumento al Spacecraft. AIV<\/em>, siglas de Assemby, Integration and Verification<\/em>, es la etapa en la vida de desarrollo de un producto en la cual principalmente:<\/p>\n\n\n\n En proyectos donde los productos o procesos objeto de desarrollo son pioneros o \u00fanicos en su concepci\u00f3n<\/strong>, se emplean, mayormente, procesos y metodolog\u00edas de dise\u00f1o y fabricaci\u00f3n que suelen estar en la frontera del conocimiento tecnol\u00f3gico\/intelectual<\/strong>, o estado del arte. Es necesario, pues, desarrollar procedimientos y metodolog\u00edas de testeo muy espec\u00edficos que permitan verificar y validar si los requerimientos del dise\u00f1o han sido alcanzados. En particular, he participado en el dise\u00f1o de varios de los componentes mec\u00e1nicos que se est\u00e1n utilizando en el test de medici\u00f3n de campo cercano (Near Field Test<\/em>); los tests se est\u00e1n realizando en las instalaciones de ESTEC, Holanda, y permitir\u00e1n caracterizar y validar el patr\u00f3n del haz radiom\u00e9trico de SWI.<\/p>\n\n\n\n Figura 6: Inspecci\u00f3n del SWI en el interior de la c\u00e1mara de vac\u00edo en ESTEC previo al comienzo de testeo de campo cercano.<\/p>\n\n\n\n Tambi\u00e9n he desarrollado el dise\u00f1o completo de la carga fr\u00eda<\/strong> y su procedimiento de alineaci\u00f3n con el SWI una vez que est\u00e9 instalado en el spacecraft<\/em>. La carga fr\u00eda<\/strong>\u201c no es m\u00e1s que un cuerpo a temperatura criog\u00e9nica constante (en este caso una serie de placas de material absorbente de radiaci\u00f3n sumergido en nitr\u00f3geno l\u00edquido) el cual se aproxima bastante al comportamiento t\u00e9rmico de un cuerpo negro. Un cuerpo negro en equilibrio t\u00e9rmico emite (y absorbe) una cantidad de radiaci\u00f3n que es perfectamente conocida seg\u00fan la ley de Planck<\/em> y que se conoce como radiaci\u00f3n de cuerpo negro<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Esta carga fr\u00eda ser\u00e1 utilizada como fuente de radiaci\u00f3n durante el test end to end<\/em><\/strong> a nivel de spacecraft<\/em> a ser realizado entre septiembre y octubre de 2021 en las instalaciones de Airbus<\/em> en el suroeste de Alemania. El test end to end<\/em> sobre el spaceraft<\/em> es la \u00faltima verificaci\u00f3n que se practicar\u00e1 al SWI para constatar que toda la cadena de detecci\u00f3n y medici\u00f3n, as\u00ed como su electr\u00f3nica asociada, se encuentran perfectamente operativas, previo al lanzamiento de la nave hacia su encuentro con J\u00fapiter y sus lunas heladas. <\/p>\n\n\n\n Figura 7: Dise\u00f1o conceptual de alineaci\u00f3n de carga fr\u00eda y el instrumento a nivel de spacecraft.<\/p>\n\n\n\n Figura 8: El sal\u00f3n de recepci\u00f3n del MPS (arriba). Testeos de integraci\u00f3n de SWI (abajo).<\/p>\n\n\n\n Sobre el autor<\/strong><\/p>\n\n\n\n Emiliano Rasztocky es ingeniero mec\u00e1nico. Trabaja en el IAR desde 2013, y se desempe\u00f1a como Jefe del Departamento de Electromec\u00e1nica desde 2017. Es responsable adem\u00e1s del Assembly Integration and Verification <\/em>(AIV) del sistema \u00f3ptico del radiotelescopio del Proyecto LLAMA<\/a> y de la integraci\u00f3n y testeo del instrumento cosmol\u00f3gico QUBIC<\/a> (2021). Es actualmente doctorando en la carrera de ingenier\u00eda con el siguiente trabajo: Estudio y dise\u00f1o opto mec\u00e1nico del sistema \u00f3ptico de acoplamiento de un radiotelescopio submilim\u00e9trico.<\/em><\/p>\n\n\n\n Agradecimientos<\/strong><\/p>\n\n\n\n Al ingeniero Juan Pablo Garc\u00eda, Project Manager<\/em> de Sub-Millimeter Wave Instrument<\/em> (SWI), por la invitaci\u00f3n a participar en un proyecto tan desafiante y exigente como son los del \u00e1rea espacial en general, y la etapa de AIV en particular; y a las autoridades del IAR y en particular a su Director, el Dr. Gustavo Romero, por la confianza y apoyo otorgado para llevar adelante con \u00e9xito tama\u00f1o desaf\u00edo. <\/p>\n\n\n\n![\"Llegada](\"https:\/\/www.iar.unlp.edu.ar\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Imagen1.jpg\")
<\/a><\/figure>\n\n\n\n![\"JUICE](\"https:\/\/www.iar.unlp.edu.ar\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Imagen2.jpg\")
<\/a><\/figure>\n\n\n\n
Cr\u00e9ditos: ESA <\/p>\n\n\n\n\n
![\"JUICE](\"https:\/\/www.iar.unlp.edu.ar\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Imagen3.jpg\")
<\/a><\/figure>\n\n\n\n![\"Modelo](\"https:\/\/www.iar.unlp.edu.ar\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Imagen4.jpg\")
<\/a><\/figure>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.iar.unlp.edu.ar\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Imagen5-1.jpg\")
<\/a><\/figure>\n\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n![\"Inspecci\u00f3n](\"https:\/\/www.iar.unlp.edu.ar\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Imagen6.jpg\")
<\/a><\/figure>\n\n\n\n![\"Dise\u00f1o](\"https:\/\/www.iar.unlp.edu.ar\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Imagen7.jpg\")
<\/a><\/figure>\n\n\n\n![\"Sal\u00f3n](\"https:\/\/www.iar.unlp.edu.ar\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Imagen8.jpg\")
<\/a><\/figure>\n\n\n\n
\n\n\n