Con sus 10,6 m de longitud, se trata del mástil desplegable más largo que se ha realizado para un proyecto de la Agencia Espacial Europea hasta la fecha.
Sener Aeroespacial y Defensa, parte del grupo de ingeniería y tecnología Sener, ha contribuido a la misión Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE), que será lanzada el 13 de abril, con tres componentes clave: el mástil desplegable (boom) de magnetómetro de la misión, el subsistema de la antena de media ganancia (MGAMA), y componentes de los instrumentos científicos Janus y Gala, además de suministrar equipos mecánicos de soporte en tierra.
JUICE es un programa de la Agencia Espacial Europea (ESA) destinado a ampliar los conocimientos sobre la compleja interacción de Júpiter y sus lunas heladas, Europa, Calisto y Ganímedes.
El mástil o boom, un reto técnico
Sener Aeroespacial y Defensa ha sido responsable del diseño, fabricación, verificación e integración de un mástil desplegable (boom) de magnetómetro, cuyo fin es alejar parte de los instrumentos requeridos para los experimentos científicos de las interferencias magnéticas de la nave. Con sus 10,6 m de longitud (en configuración desplegada) se trata del mástil desplegable más largo que se ha realizado para un proyecto de la ESA hasta la fecha. Albergará cinco instrumentos necesarios para realizar dos experimentos de caracterización de ondas, uno para las magnéticas, denominado J-MAG, y otro para las de radio, llamado RPWI.
Además de su longitud, el diseño del mástil se ha visto condicionado por una serie de requisitos extremadamente demandantes, tales como el rango térmico y los niveles de radiación a los que se ve sometido, la limpieza magnética para no distorsionar las mediciones de los magnetómetros, la masa disponible, etc.
¿Cómo funciona el boom?
El sistema despliega de forma simultánea los tres segmentos que componen el mástil. Estos segmentos están accionados cada uno de ellos por un mecanismo de despliegue independiente. La velocidad del despliegue se controla desde el mecanismo de interfaz con el satélite gracias a un amortiguador viscoso. Este amortiguador controla directamente el primer mecanismo, mientras que en los otros dos el control se lleva a cabo gracias a un sistema de poleas y cables de retención. La verificación funcional se ha realizado con ayuda de tres globos aerostáticos, cada uno de los cuales ha soportado el peso de un segmento del mástil desde su centro de gravedad. De esta forma, se han simulado las condiciones no gravitatorias para las que el sistema está diseñado.
Sener Aeroespacial ha desarrollado además otros tres proyectos para JUICE:
Subsistema de la antena de media ganancia (Medium Gain Antenna Main Assembly o MGAMA): que incluye el reflector principal de la antena, el secundario, el alimentador, un mástil o boom, las juntas rotatorias, el mecanismo de apunte, la electrónica de control y todo el cableado de interconexión, entre otros; esta antena es un componente clave para la comunicación entre el satélite y las estaciones en tierra, pues permite enviar información y recibir las órdenes del centro de control. Además, la antena de media ganancia juega un papel fundamental en los experimentos de radio-ciencia que ayudarán a investigar las propiedades geodésicas y geofísicas de Júpiter y de sus lunas, en concreto de Ganímedes.
Se trata de una antena dual, que opera en las bandas X y Ka, cuyo reflector principal tiene unas dimensiones de 0,5m de diámetro y espesor de 0,7 mm. La selección de los materiales y de los recubrimientos superficiales ha sido crítica para garantizar la integridad y las prestaciones del equipo bajo unas condiciones termomecánicas extremas.
La electrónica de control del mecanismo recibe y gobierna las órdenes de movimiento comandadas por el ordenador de a bordo del satélite. Incluye los algoritmos de control para seguir los perfiles de movimiento requeridos y devuelve la telemetría con el estado de la antena y sus componentes.
Además de enfrentarse a la complejidad técnica del equipo, Sener Aeroespacial, como autoridad de diseño, ha liderado exitosamente el consorcio multigeográfico de empresas que han participado en el proyecto.
Componentes en los instrumentos científicos JANUS y GALA
Sener Aeroespacial y Defensa interviene también en dos instrumentos en los que participa el Instituto de Astrofísica de Andalucía (el equipo de la investigadora Luisa María Lara): el instrumento JANUS, que es la cámara de media-alta resolución espacial y espectral que adquirirá imágenes de la atmósfera de Júpiter para estudiar principalmente su dinámica, y de la superficie de las lunas heladas para conocer su composición y estructura; y el altímetro láser GALA, que permitirá comprender la tectónica del hielo de los satélites a partir de datos topográficos, la estructura del subsuelo, midiendo la respuesta de las mareas, y la rugosidad y el albedo de la superficie a pequeña escala.
Concretamente, Sener Aeroespacial y Defensa ha desarrollado para el IAA el diseño de detalle, implementación y validación de la rueda de filtros del instrumento JANUS (Filter Wheel Module, FWM), con su electrónica de control y de potencia, y la fuente de alimentación del altímetro del instrumento GALA.
Además, Sener ha contribuido con el diseño y fabricación de una serie de equipos mecánicos de soporte en tierra (MGSE, en sus siglas en inglés) para el ensamblaje y pruebas del conjunto de paneles solares del satélite.