JUICE
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La misión más lejana de la ESA cuenta con importante participación española

JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) es la primera misión de gran tamaño del programa científico de la ESA «Cosmic Vision», en el cual también está incluido como misión de pequeño tamaño el buscador de exoplanetas CHEOPS, que se lanzó con éxito el 18 de diciembre de 2019 y del que Airbus en España ha sido el contratista principal.

En el caso de JUICE, Airbus en España es responsable de aspectos fundamentales de la misión como son los subsistemas estructura, protección y control térmico, denominado SSTS (Structure, Shielding and Thermal control Subsystems), con un equipo dedicado en Barajas (Madrid). La compañía también fue responsable del EPS (Electrical Power Subsytem), en particular de la PCDU (Power Control and Distribution Unit), desde las instalaciones de Tres Cantos (Madrid).

Además, otras empresas españolas han participado como suministradoras de Equipos. Este es el caso de SENER, que ha sido responsable del mástil del magnetómetro y de la antena de media ganancia.

Como todo programa espacial, JUICE no estaba exento de desafíos para la industria. En este caso, si cabe más, ya que JUICE será la misión más lejana a la que haya llegado la ESA (Agencia Espacial Europea), que se centrará en la exploración del sistema JOVIANO. Su atmósfera, magnetosfera, sistema de satélites y anillos, así como de sus lunas heladas Ganímedes (única luna conocida con campo magnético y atmósfera) Europa y Calisto. Para ello, JUICE portará 10 instrumentos científicos de última generación, entre los que se incluyen cámaras, espectrómetros, un radar que penetra en el hielo, un altímetro, un experimento radio científico y sensores para controlar los campos magnéticos y las partículas cargadas del sistema joviano.

Para la misión se creó un consorcio industrial liderado por la ESA en el que han participado hasta 83 compañías de distintos países europeos, en el que la participación española fue de gran importancia.

Ignacio Urribarri Quintana
Ignacio Urribarri Quintana, Jefe de Programa JUICE en Airbus España (Foto: Airbus)

Una misión de estas características es muy singular. Para comenzar requerirá de un viaje de 8 años a destino, dotar a la sonda con capacidad para soportar temperaturas extremas y el ambiente radioactivo de Júpiter. Todo ello ha representado un gran reto para el equipo español en Airbus, que además tuvo que realizar parte de su trabajo el año pasado en plena pandemia de covid. Dialogamos en exclusiva con Ignacio Urribarri Quintana, Jefe de Programa JUICE en Airbus España:

“JUICE es una misión muy particular, lo que condiciona mucho el diseño es el viaje, de unos 8 años, en el mejor de los escenarios. Para llegar a Júpiter en esos 8 años es necesario realizar una serie de maniobras de asistencia gravitacional. Es muy curioso, porque se lanza desde la Tierra, y ahí es la primera maniobra de asistencia gravitacional en la Tierra que nos sirve para ir a Venus; en Venus hace una nueva maniobra y viene a la Tierra, hace una nueva maniobra y va hasta Marte. Luego, en Marte hace una nueva maniobra y vuelve a la Tierra, y luego en la Tierra realiza una nueva maniobra de asistencia gravitacional y entonces ya tendrá velocidad suficiente para llegar a Júpiter. Es decir que lanzamos en 2022 y llegamos a Júpiter en 2030. Todo esto requiere realizar las maniobras en momentos muy determinados. Uno de los parámetros que nos ha condicionado JUICE es el momento del lanzamiento y esta trayectoria con maniobras tan exóticas, tienen un impacto muy importante en el ambienteVista previa (abre en una nueva pestaña) térmico que va a ver JUICE y que condiciona su diseño.”

Se puede decir que la aportación de Airbus en Madrid está próxima a terminar y que ha sido todo un éxito gracias al esfuerzo del equipo.  “Ya hemos entregado casi completamente el SSTS y sólo quedan pendientes algunos pequeños soportes y mantas que se nos han pedido recientemente y que entregaremos, en principio, antes de agosto de 2021” detalla Urribarri.

JUICE está desde el 29 de abril en las instalaciones de ESTEC para ser sometido al ensayo de TB/TV en el Large Space Simulator (LSS) y donde un equipo de Airbus en Madrid junto con el de su subcontratista RUAG se encuentran realizando las últimas actividades de instalación de mantas externas antes del cierre de cámara, previsto el próximo 7 de junio.

JUICE
JUICE (Foto: Airbus)

La nave espacial JUICE, de 6,2 toneladas, partirá en 2022 en su viaje de casi 600 millones de kilómetros a Júpiter. JUICE pasará más de tres años en el sistema de Júpiter, recogiendo datos para dar respuestas sobre las condiciones de formación de los planetas y la aparición de la vida. Pasará nueve meses orbitando la luna helada Ganímedes para analizar su naturaleza y evolución, así como su potencial habitabilidad.

El contratista principal de la misión es Airbus en Toulouse. Airbus en España inicialmente iba a fabricar solamente el tubo central de fibra de carbono, pero posteriormente el equipo español recibió una petición de oferta para el SSTS, de la que resultaron ganadores, siendo responsables finalmente del diseño y fabricación del TDM, Estructura primaria, Estructura secundaria, Blindaje y del control térmico. “Lo que sería el esqueleto de JUICE” explica coloquialmente Urribarri.

JUICE SSTS está dentro del TOP TEN de los programas de Airbus y para ello Airbus España creó su propio consorcio industrial con una serie de subcontratistas que incluyen a RUAG Suiza y Austria, la belga EHP, la portuguesa HPS, así como varias empresas españolas que han fabricado elementos de MGSE y Soportes de vuelo de la estructura secundaria como INVENTIA, MYC, JUPASA, CITD y CADAMADRID.

JUICE
JUICE (Foto: Airbus)

Con respecto a los trabajos del TDM (Thermal Development Model), el responsable del programa en Airbus España detalla “Hemos sido responsables del TDM que es algo que no se conoce mucho porque es como un programa dentro del programa. Dentro de ese paquete de TDM, hemos sido responsables de fabricar un modelo 1:1 de JUICE simplificado y montar sobre este modelo de calificación todas las mantas y hacer un ensayo de vacío térmico también en el simulador solar. Es decir, ahora que estamos en el simulador solar con JUICE, nosotros hemos estado en el pasado con este modelo TDM. Fue en 2018 cuando terminamos todo el TDM” y añade “Fue uno de los momentos más duros del programa porque tuvimos problemas con un subcontratista y tuvimos que resolverlo en tiempo real, pero conseguir entregar a tiempo el TDM, fue el primero de nuestros pequeños grandes éxitos”

La estructura de JUICE SSTS fabricada por Airbus en España no es recurrente, es un diseño completamente nuevo, pero en el que el equipo español aprovechó la experiencia adquirida con otras plataformas, al igual que con la panelería, con la que cuenta con muchos años de experiencia.

Hay dos parámetros que han condicionado la estructura y que son específicos de la misión, el ambiente radioactivo y térmico, además de los habituales, que son los mecánicos, relacionados con el momento del lanzamiento y el electromagnético, es decir que todas las partes metálicas de la estructura, todo, está conectado a una toma única de tierra, para hacer una especie de Jaula de Faraday y que no haya elementos flotantes que puedan influir negativamente en los equipos electrónicos de la misión.

“Además en JUICE ha surgido un nuevo reto que ha condicionado el diseño, como es la fase de montaje, la integración. El momento del lanzamiento es vital, tenemos que hacer todo lo posible para no retrasarnos. Pero como todos los programas tienden a retrasarse, hemos tenido que idear la manera de fabricar nuestra estructura, el esqueleto, lo primero que hace falta, en partes. Lo que inicialmente íbamos a entregar en un único elemento, lo hemos dividido en dos partes, lo que nos ha permitido optimizar la fase de montaje posterior. Hicimos lo que se llama la configuración CPS (Chemical Propulsion System), mientras nosotros en Madrid seguíamos fabricando el resto. Esto ha complicado el diseño, que ha evolucionado mucho en todo el proyecto”.

La ventana de lanzamiento es muy estricta en este tipo de programas, en ese sentido el responsable de JUICE SSTS explica “Desde el principio del programa tanto el cliente principal, Airbus Toulouse, como la Agencia, nos insistían en que ésta debía de ser la primera misión de la ESA entregada OTOCOQ (On Time, On Cost, On Quality). El “on time” ha sido clave en este programa, y es por la trayectoria de Júpiter, los planetas tienen que estar en un punto determinado para poder realizar las maniobras de asistencia gravitacional. Si se retrasa la ventana de lanzamiento, cualquier otra alternativa significa aumentar entre 2 y 4 años el tiempo de viaje, que luego restas de la misión. Eso no puede ocurrir”. Y añadie “JUICE está previsto lanzarse en 2022, en Ariane 5. Si hay que lanzarlo en Ariane 6 hay que recalcularlo todo”.

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JUICE (Foto: Airbus)

En cuanto a los retos de fabricación y el aprendizaje que supuso un programa de estas características, el responsable explica: “Hemos aumentado mucho nuestro conocimiento en materiales, en procesos respecto de elementos que soporten radiación. Hemos aprendido a usar plomo, como por ejemplo cómo pegarlo en una estructura de fibra de carbono o aluminio. Hemos aprendido mucho de blindaje y compatibilidad electromagnética. Hemos fabricado unos paneles de fibra de carbono inmensos, de tres metros y medio por tres metros, los más grandes que hemos fabricado aquí, pero no son macizos, están aligerados. Estos paneles además montan hasta 500 insertos cada uno de ellos, con unos requisitos estrictos, que integran todo el sistema de izado de JUICE. Hemos diseñado y fabricado 13 soportes de fabricación aditiva en material metálico para elementos muy importantes para el “star tracker” y el sistema de equilibrado del satélite. Además, hemos mejorado mucho un producto propio, el VETL (Very Eficient Thermal Link). Hemos mejorado mucho nuestros procesos, aprendido a fabricar elementos nuevos y sobre todo hemos dado un paso más en este producto propio, que es muy interesante”.

Como comentábamos arriba, el programa JUICE SSTS está prácticamente finalizado, ya se ha entregado y montado casi completamente. Actualmente la sonda JUICE está desde el 29 de abril en las instalaciones de ESTEC en Holanda. Ahí se va a someter a ensayos de balance y vacío térmicos en el simulador solar, en el que actualmente se encuentra un equipo de Airbus España. Una vez que finalice el ensayo JUICE se trasladará a Toulouse, donde se finalizará la campaña de integración de equipos de vuelo y resto de ensayos, antes de su lanzamiento desde Kourou, en la Guyana Francesa, el próximo año.

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JUICE (Foto: Airbus)