La preparación de la misión de Juice a Júpiter ha implicado pruebas para todo tipo de contingencias, hasta la más pequeña de las escalas. Esta vista microscópica muestra el daño en la superficie de un pequeño interconector plateado después de haber sido expuesto al oxígeno atómico erosivo que se sabe que se encuentra alrededor de la luna de Júpiter, Ganímedes.
Su lanzamiento está previsto para el 13 de abril para comenzar un viaje de ocho años al planeta más grande del Sistema Solar, el Explorador de lunas heladas de Júpiter de la ESA. Jugopasará tres años y medio en el sistema de Júpiter, y en la fase final de su exploración entrará en órbita alrededor de la luna joviana más grande, Ganímedes.
Sin embargo observaciones previas del Telescopio Espacial Hubble han revelado resplandores aurorales alrededor de Ganímedes debido a la presencia de ‘oxígeno atómico’: átomos individuales de oxígeno en los límites de la escasa atmósfera de la luna, el resultado de la descomposición de las moléculas de oxígeno estándar por los poderosos cinturones de radiación que rodean a Júpiter.
El ingeniero de materiales de la ESA, Adrian Tighe, explica: “El oxígeno atómico también se experimenta en la órbita terrestre, debido a que las moléculas de oxígeno se disocian por la radiación ultravioleta del Sol, y todas las misiones en órbita terrestre por debajo de los 1000 km de altitud están diseñadas para resistirlo. Del mismo modo, el equipo de Juice necesitaba saber que los materiales susceptibles podrían resistir el oxígeno atómico que encontraría la nave espacial en la fase de órbita elíptica de Ganímedes de la misión”.
Esta prueba se centró en las interconexiones de plata utilizadas en los paneles solares de Juice (conectores de solo unas décimas de milésima de milímetro de grosor) para investigar su susceptibilidad a la exposición al oxígeno atómico combinada con el «ciclado térmico» de baja temperatura: cambios de temperatura rápidos y repetidos. De particular preocupación era el riesgo de que se formaran microfisuras en la plata, lo que podría conducir a fallas.
“La plata es uno de los pocos metales susceptibles a la erosión del oxígeno atómico”, comenta Sam Verstaen del equipo de Juice de la ESA. “Pero la plata también era el metal preferido para estas interconexiones de Juice para mantener la limpieza magnética de la nave espacial, que es esencial para el funcionamiento óptimo de nuestro conjunto de instrumentos científicos in situ.”
Las pruebas se realizaron en la instalación de órbita terrestre baja, LEOXde la ESA Laboratorio de Materiales y Componentes Eléctricosparte de la Agencia ESTEC centro técnico en los Países Bajos.
Una instalación única en Europa, LEOX utiliza un láser para disociar el oxígeno molecular en oxígeno atómico a niveles de energía equivalentes a la velocidad orbital (7,8 km/s) para simular el entorno espacial lo más cerca posible.
“Los efectos generales de la exposición al oxígeno atómico se podía ver claramente en los interconectores de muestra”, agrega el ingeniero de materiales de la ESA, Gabor Milassin, quien realizó las pruebas. «Sin embargo, se demostró que esto era solo un efecto superficial, y no se observaron grietas importantes que pudieran comprometer la funcionalidad de las interconexiones: las interconexiones plateadas podrían recibir un certificado de buena salud para ir a Ganímedes».
El laboratorio también trabajó en muchas otras pruebas relacionadas con Juice, incluida la evaluación de aislamiento de múltiples capas, cintas adhesivas y revestimientos de control térmico. Juice presentó problemas particulares en términos de materiales porque la misión pasará del entorno de alta temperatura de un sobrevuelo de Venus, donde las temperaturas superarán los 200°C, a un entorno mucho más frío alrededor de Júpiter.
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