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Investigación en el sistema joviano

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FAULHABER viaja en misión a Júpiter

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Con JUICE, la Agencia Espacial Europea (ESA) explora las tres grandes lunas heladas de Júpiter: Ganímedes, Europa y Calisto. Para investigar más de cerca estas fascinantes lunas, JUICE fue lanzada al espacio el 14 de abril de 2023 en un cohete Ariane 5. Tras un vuelo de varios años, la sonda debería llegar al sistema joviano en 2031. A bordo se encuentran diez instrumentos científicos altamente especializados que realizarán mediciones precisas en condiciones extremas. Un instrumento clave de esta misión ha sido desarrollado por la Universidad de Berna (Suiza), con el apoyo de la tecnología de alta precisión de FAULHABER.

Descubrir los secretos de Júpiter con el espectrómetro de masas NIM

La Universidad de Berna desempeñó un papel clave en la misión JUICE. Participó en el desarrollo de varios instrumentos científicos y contribuyó a crear una herramienta de alta precisión para investigar las lunas jovianas: el espectrómetro de masas neutro e iónico (NIM). El NIM pertenece a la llamada Unidad Nadir, que junto con otros dos sensores de partículas es la pieza central del paquete de entorno de partículas (PEP). Esta unidad fue desarrollada e integrada por la Universidad de Berna y sometida a pruebas exhaustivas.

El objetivo del NIM es analizar la composición química, la distribución y las propiedades físicas de las partículas en las atmósferas de las lunas heladas. Los datos de las mediciones deberían indicarnos, entre otras cosas, si existen condiciones potencialmente "favorables a la vida" en las lunas. Sin embargo, el entorno extremo del sistema joviano impone enormes exigencias a la tecnología utilizada: La altísima radiación generada por el enorme campo magnético de Júpiter podría destruir en muy poco tiempo incluso los componentes electrónicos más robustos.

Para proteger el NIM y toda la Unidad Nadir contra esta exposición a la radiación, se aplicaron medidas especiales de blindaje. La carcasa de los componentes electrónicos está hecha de tungsteno, un material con una densidad extraordinariamente alta, que forma una barrera eficaz contra las partículas de alta energía. Otro punto crítico es el detector del espectrómetro de masas: Como las partículas de alta energía en el sistema joviano generan señales similares a los objetos de medición reales, es decir, átomos y moléculas de gas ionizados, las mediciones no protegidas podrían perderse en el ruido. Por ello, se instaló un escudo adicional de 1,5 kg de tungsteno y tántalo alrededor del núcleo sensible del detector, formado por dos discos de vidrio de 10 mm de diámetro y 0,3 mm de grosor cada uno.

Además de la protección contra la radiación, la fiabilidad de los instrumentos también desempeña un papel fundamental: Como las reparaciones en el espacio no son una opción, todos los aspectos tuvieron que salvaguardarse de múltiples maneras durante el desarrollo. En algunas áreas se excluyeron deliberadamente márgenes de reserva de rendimiento para garantizar la máxima fiabilidad operativa en las duras condiciones del sistema joviano.

Precisión en el espacio con los accionamientos FAULHABER

Para analizar con precisión la composición química de las atmósferas de las lunas de Júpiter, el espectrómetro de masas NIM necesita una estrategia de medición flexible. Para ello se utiliza un mecanismo que puede cambiar entre varios modos de medición. Dependiendo del modo, se utilizan diferentes aberturas de entrada, que deben abrirse o cerrarse en consecuencia. Para proporcionar el control de alta precisión necesario, se integró un accionamiento especialmente desarrollado basado en componentes FAULHABER de eficacia probada.

El corazón del accionamiento es una combinación de un motor de corriente continua sin escobillas de 8 mm (serie 0824 ... B) y un reductor planetario de 10 mm con una reducción de 1:256. El Dr. Daniele Piazza, del departamento de Investigación Espacial y Ciencias Planetarias de la Universidad de Berna, explica por qué se eligió esta solución de accionamiento: "Por un lado, la combinación elegida tiene que ofrecer las características necesarias, como par, reducción y compacidad. Por otro, los accionamientos también tienen que soportar las duras condiciones de la misión espacial" Para garantizar su fiabilidad, los imanes de los motores se sometieron a intensas pruebas de radiación en el ciclotrón del Inselspital, el Hospital Universitario de Berna. Además, los bobinados de los motores se cocieron al vacío a 100 °C para minimizar la desgasificación y garantizar su funcionalidad a largo plazo.

Sin este accionamiento de alta precisión, no sería posible explotar todo el potencial del instrumento NIM. La posibilidad de cambiar entre distintos modos de medición amplía considerablemente el alcance de los estudios científicos y contribuye en gran medida al éxito de la misión JUICE. Así pues, la tecnología de accionamiento FAULHABER contribuye de forma decisiva a la exploración de las lunas heladas de Júpiter.