Ignacio Uribarri (Airbus): "La misión Juice es una realidad gracias al desarrollo que hemos hecho"

La misión Juice, de la Agencia Espacial Europea (ESA), despegará en pocas semanas para comenzar una misión de varios años en busca de indicios de vida en las lunas heladas de Júpiter. Una de dichas lunas contiene un mar salado debajo de una capa helada, y Juice, con colaboración española, la inspeccionará en una de las misiones más ambiciosas de la ESA.

Juice cuenta con presencia española por parte del ESAC de Madrid, desde donde españoles como la astrofísica Rosario Lorente toman parte en el plano científico. Pero la nave también se ha construido, parcialmente, en España por parte de Airbus.

Infoespacial.com ha podido hablar con dos de los líderes del programa: Ignacio Uribarri Quintana, jefe del programa de la estructura y el control térmico de Juice; y Pablo López Cenamor, responsable del subsistema de potencia de la nave, que cuentan cómo ha sido enfrentarse a los problemas de radiación que recibirá la nave, así como el control térmico durante una misión tan larga en la que, además, Juice realizará varias asistencias gravitacionales con diferentes cuerpos celestes.

¿De qué áreas se han encargado en esta misión?

Ignacio Uribarri: He sido el jefe del programa de uno de los subsistemas principales de Juice en las instalaciones de Barajas, pues todas las actividades de Juice se han hecho aquí. Hemos sido los responsables de uno de los subsistemas principales de Juice, que se llama SSTS (estructura, blindaje, y sistema de control térmico). Es decir, que nosotros hemos sido la autoridad técnica de diseño y fabricación de toda la estructura completa de Juice, tanto la estructura primaria como la estructura secundaria. Evidentemente, hemos usado distintos subcontratistas, y hemos estado obligados, por el contrato con la Agencia, a subcontratar algún paquete de trabajo a alguna empresa.

Juice en Airbus (Airbus).

¿Qué labores han realizado?

Ignacio Uribarri: Hemos tenido que desarrollar las técnicas de pegado de plomo, de aluminio, que ha sido bastante complicado. Y luego, somos los responsables del control térmico pasivo de Juice, en lo que hemos trabajado siempre en coingeniería con Tolouse, y con el subcontratista que ha hecho las mantas. El control térmico pasivo incluye una importante red de radiadores y una serie de tratamientos superficiales, como puede ser pintura negra, para adecuar las propiedades termo-ópticas a las necesidades. Finalmente, hemos incorporado unas thermal straps. Hemos sido responsables también del blindaje contra la radiación que hay en Júpiter, y para ello hemos tenido que usar láminas de plomo, que no es un material típicamente aeroespacial, pero es el más eficaz para proteger contra la radiación.

¿Cuál es el papel del sistema de control térmico?

Ignacio Uribarri: La función que tiene es mantener todos los equipos que están dentro de la nave y el resto de subsistemas funcionando en un rango de temperaturas óptimo. En el caso de Juice es un poco particular, precisamente por la radiación, que ha sido un parámetro determinante a la hora de elegir el tipo de mantas, por ejemplo. Otro de los parámetros que dimensiona el control térmico es la escasa iluminación solar que va a recibir la sonda en todo su viaje.

Juice en Airbus (Airbus).

¿Cómo afectarán las temperaturas en un viaje tan largo?

Ignacio Uribarri: Durante la trayectoria hasta allí hay una serie de maniobras de asistencia gravitacional, y una de ellas se hace en Venus, y nos acercamos bastante al Sol. La sonda va a estar recibiendo un flujo solar intensísimo cuando pasemos cerca del Sol, y muy poco intenso cuando está en Júpiter. El flujo solar que recibimos en la Tierra es de 1.600 vatios por metro cuadrado, y en Júpiter van a ser solamente 50, es un entorno muy frío. Y además hay periodos muy grandes de eclipse cuando estemos en Júpiter, larguísimos, de 6 horas, donde no va a estar recibiendo nada de radiación solar. Entonces, en este caso, efectivamente, lo que condiciona el diseño de control térmico pasivo es esa distancia enorme a Júpiter, y la trayectoria que va a seguir para llegar hasta allí.

¿Cómo va a ser hacer la primera gravitación Tierra-Luna?

Ignacio Uribarri: Era algo a evitar porque nunca se ha hecho, no porque vaya a suponer una gran complejidad. Es una maniobra de asistencia que pasa muy cerca de la Luna, a casi 200 kilómetros, y luego, un día y medio después, muy cerca de la Tierra también. Tiene una gran ventaja, que es que va a aumentar mucho la velocidad y va a ahorrar muchísimo combustible para el resto del viaje. El riesgo es la incertidumbre, porque es la primera vez que se hace, pero no hay un riesgo mayor.

¿Cuál ha sido el mayor reto en cuanto a la potencia de la nave?

Pablo López: Uno de los principales desafíos del desarrollo de su sistema de potencia fue maximizar la eficiencia de todo el subsistema. En el entorno de Venus, debido a la cercanía con el Sol, la potencia que proporcionan los paneles solares es inmensa. Los paneles son capaces de alimentar cuatro de nuestras casas, con alrededor de 20 kilovatios, pero en el entorno de Júpiter se quedan en 800 vatios, y un kilovatio que apenas da para alimentar una estufa. Durante toda la etapa de crucero, pero sobre todo durante la etapa de observación, la clave es aprovechar hasta el último vatio de energía, tanto en el panel solar como en las baterías. Hemos tenido que desarrollar algoritmos, por ejemplo, de búsqueda del punto de máxima potencia del panel, muy novedosos, basándonos en control digital, que podemos decir que es la primera vez que hemos embarcado tal unidad crítica en una misión de la ESA controlada digitalmente. Adicionalmente, hemos diseñado la unidad para recuperar energía, por ejemplo, disponibles en la rueda de inercia, que se utiliza para todas estas asistencias gravitacionales junto con la propulsión.

Juice en Airbus (Airbus).

¿Cuál es el momento más crítico?

Pablo López: Desde el punto de vista de la eficiencia, el más crítico, desde luego, es cuando estamos en el entorno de Júpiter, por lo que he comentado antes, porque la potencia disponible es muy escasa. Allí hay que asegurar una mínima energía disponible en la batería. Por un lado, por si el satélite entra en modo seguro, para asegurar cualquier comunicación, pues el tiempo de latencia es muy grande, y hay temporadas en las que el satélite se puede quedar sin comunicaciones. 

Ignacio Uribarri: La inyección en Júpiter, el frenado al llegar, es un momento muy crítico. Es un gran gasto de combustible porque llega con mucha velocidad. Uno de los parámetros de diseño de Juice es la navegación autónoma. Júpiter está a unos 700 millones de kilómetros, y el tiempo de comunicación de ida y vuelta es prácticamente hora y media. Es decir, que aquello tiene que ser autónomo porque no lo puedes manejar desde la Tierra.

¿Cómo afrontaron el problema de la radiación que recibirá Juice?

Pablo López: Los apantallamientos buscan proteger todos los equipos que hay internamente. El entorno de Júpiter, principalmente en radiación acumulada, es el mayor que hay en el Sistema Solar, por supuesto, adicionalmente al sol. Desde el inicio del desarrollo, todos los requisitos de radiación eran considerados como una de las principales desafíos. En algunos casos particulares hemos tenido que cambiar el diseño, por ejemplo, colocando estos componentes como apantallamiento local, para conseguir que todos los componentes estén dentro de una zona de operación segura. 

Ignacio Uribarri: Como dices, la radiación ha sido todo un desafío. Hemos aumentado mucho nuestros conocimientos en materiales para dar respuesta a estos problemas derivados de la alta radiación. Hemos tenido que calificar materiales interfieles, o sea, materiales de relleno que habitualmente utilizábamos estructuralmente, y hemos descubierto que no aguantaban en el ambiente de radiación. La radiación ha sido uno de los mayores retos al que nos hemos encontrado toda la industria.

¿Cómo resumirían el papel de Airbus en la misión?

Ignacio Uribarri: Gracias al desarrollo que hemos hecho, la misión científica alrededor de las lunas en la de Júpiter es una realidad.