La nave espacial Juno, de la NASA, será enviada hacia un medioambiente amenazante en Júpiter con mayor exposición a la radiación que en cualquier otro lugar donde la NASA ha enviado una nave antes, con excepción del Sol. En una sala especialmente filtrada en Denver, Colorado, los ingenieros están armando a Juno y recientemente han agregado un escudo protector único alrededor de sus instrumentos electrónicos sensibles.Izquierda: Rotación de la nave Juno para la integración de instrumentos. Crédito: NASA/JPL-Caltech/LMSS.
"Juno es básicamente un tanque blindado que va a Júpiter," dijo Scott Bolton, investigador principal de Juno, del Southwest Research Institute en San Antonio, Texas.
"Sin su escudo protector, o bóveda de radiación, el cerebro de Juno estaría frito en el primer paso cerca de Júpiter."
Una fuerza invisible de partículas de alta energía saliendo de Júpiter y sus lunas cercanas rodea al planeta más grande del Sistema Solar. Esta fuerza de campo magnético, similar a una menos intensa en la Tierra, proteje a Júpiter de partículas cargadas del Sol. Los electrones, protones e iones alrededor de Júpiter son energizados por la rotación súper rápida del planeta, y terminan siendo acelerados a cerca de la velocidad de la luz.
Los cinturones de radiación de Júpiter tienen la forma de grandes donas alrededor de la región ecuatorial del planeta y se extienden más allá de la luna Europa, a cerca de 650.000 kilómetros por encima de las nubes superiores de Júpiter.
"Para los 15 meses que Juno orbita a Júpiter, la nave espacial tendrá que soportar el equivalente de más de 100 millones de placas dentales de rayos X," dijo Bill McAlpine, director del control de radiación de Juno, en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. "De la misma manera que los seres humanos necesitan proteger sus órganos durante un exámen de rayos X, tenemos que proteger al cerebro y corazón de Juno."
Con la guía del investigador principal de JPL e ingenieros de Lockheed Martin Space Systems diseñaron y construyeron una bóveda de radiación espacial hecha de titanio para un puerto central de electrónica. Mientras existen otros materiales que son buenos bloqueadores de radiación, los ingenieros eligieron titanio porque el plomo es muy suave para resistir las vibraciones del lanzamiento y es muy difícil de trabajar con otros materiales.
Cada pared de titanio tiene un área de cerca de un metro cuadrado, con cerca de 1 centímetro en espesor y 18 kilogramos de masa.
Esta caja de seis lados de titanio contiene a la caja de comandos y datos de Juno, la unidad de energía y distribución de datos y cerca de otros dispositivos electrónicos. La bóveda completa pesa unos 200 kilogramos.
La bóveda no está diseñada para evitar que cada electrón joviano, ión y protón golpeen el sistema, pero disminuirá dramáticamente el efecto de envejecimiento que tiene la radiación sobre los instrumentos electrónicos durante la misión.
"La bóveda de radiación centralizada es la primera de su tipo," dijo Bolton. "Básicamente la diseñamos desde cero."
Cuando la nave espacial Galileo de la NASA visitó a Júpiter desde 1995 hasta 2003, sus instrumentos electrónicos fueron protegidos por componentes especiales diseñados para resistir la radiación. Galileo tampoco necesitó sobrevivir a las regiones de mayor radiación donde operará Juno.
Arriba: Representación artística de la nave Juno en su encuentro con Júpiter. Crédito: NASA/JPL.Pero Juno no se vale únicamente de su bóveda de radiación. Los cientítifos designaron una trayectoria que lleva a Juno alrededor de los polos de Júpiter, pasando el menor tiempo posible en los cinturones de radiación del ecuador de Júpiter.
Los ingenieros también usaron diseños para los instrumentos electrónicos que ya fueron probados en el medioambiente de radiación marciana, la cual es más intensa que el de la Tierra, aunque no tanto como el de Júpiter. Partes de los instrumentos electrónicos fueron hechos de tantalio o tungsteno, otro metal resistente a la radiación. Algunos dispositivos incluso tienen sus propias mini-bóvedas de protección.
Al juntar los dispositivos juntos es posible proteger a sus vecinos. Además, los ingenieros cubrieron con cobre y acero inoxidable alrededor de cables que conectan los instrumentos electrónicos a otras parte de la nave.
JPL ha probado piezas de la bóveda en un medioambiente de radiación similar al de Júpiter para asegurarse que el diseño será capaz de soportar la presión del vuelo espacial y el medioambiente de Júpiter, afirmó McAlpine.
También usaron rayos gamma para probar paletas de cobalto radioactivo y analizaron los resultados para la expedición de Juno.
La bóveda fue elevada al módulo de propulsión de Juno el 19 de mayo en Lockheed Martin. Se llevarán a cabo mayores pruebas una vez que toda la nave espacial sea ensamblada. El ensamblaje y el proceso de pruebas también incluye la instalación de paneles solares para la primera misión propulsada por energía solar. El lanzamiento de Juno está planeado para agosto de 2011.
"Tenemos un número de componentes de aviónica de la unidad de vuelo y prueba de la nave instalados en la bóveda de radiación para la prueba del sistema y también acabamos de instalar el primer instrumento, el radiómetro de microondas," dijo Tim Gasparrini, director del programa en Lockheed Martin.
Más información:
Página de la misión Juno en la NASA
Fuente: NASA/JPL.
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