¿Por qué la nave espacial Juno sobrevuela la Tierra camino a Júpiter?

No, el Atlas 551 no es lo suficientemente potente como para enviar a Juno a Júpiter. De este artículo en el sitio web de la NASA:

La nave espacial Juno se lanzó desde el Centro Espacial Kennedy en Florida el 5 de agosto de 2011. El vehículo de lanzamiento de Juno fue capaz de dar a la nave espacial solo la energía suficiente para alcanzar el cinturón de asteroides, momento en el que la gravedad del sol la atrajo hacia el sistema solar interior. Los planificadores de la misión diseñaron el giro de la Tierra como una asistencia gravitatoria para aumentar la velocidad de la nave espacial en relación con el sol, de modo que pudiera llegar a Júpiter. (La velocidad de la nave espacial en relación con la Tierra antes y después del sobrevuelo no cambia).

El sobrevuelo de la Tierra fue una honda gravitatoria necesaria para dar a Juno el empujón final hacia Júpiter.

Detalles ( fuente )

Lanzamiento: Juno se lanzó a bordo de un cohete Atlas 551 de United Launch Alliance , que es el Atlas V más poderoso volado hasta la fecha. Atlas V suministró una energía de lanzamiento (C3) de 31,1 km²/s² dejando su carga útil en una órbita heliocéntrica con un período de aproximadamente 2 años.

Maniobras en el espacio profundo (DSM): cuando se acerca al afelio, Juno realiza dos grandes maniobras en el espacio profundo. Estos eventos son eventos de misión críticos de la trayectoria de la misión 2+ dV-EGA porque apuntan al camino de regreso de Juno a la Tierra. Teóricamente, los DSM podrían realizarse con una sola quemadura que en realidad proporcionaría un mejor resultado neto en términos de delta-V requerido, pero la quema se redujo a la mitad ya que el motor principal Leros 1b de la nave espacial no estaba calificado para 60 minutos. arde antes del lanzamiento de Juno.

Earth Flyby: para el sobrevuelo, se encenderán más instrumentos para adquirir datos científicos del entorno de la Tierra, tanto para calibraciones como para apoyar otros estudios. Un beneficio adicional del sobrevuelo es dar a los controladores de la misión la oportunidad de practicar el funcionamiento de los instrumentos y la nave espacial en general en preparación para la misión científica. El sobrevuelo de la Tierra ocurre el 9 de octubre de 2013 con el momento exacto dependiendo de las maniobras de trayectoria final. Juno se acercará a 559 kilómetros. El perigeo se encuentra a 200 kilómetros de la costa sureste de Sudáfrica.

El sobrevuelo asistido por gravedad proporciona a Juno un delta-V (cambio de velocidad) de 7,3 kilómetros por segundo (26.280 kph, 16.330 mph). Con su velocidad adicional, la órbita de Juno alrededor del Sol se modifica de manera que lleva el afelio del vehículo fuera de la órbita de Júpiter, cruzando su órbita en el momento correcto para interceptar el planeta. El sobrevuelo asistido por gravedad marcará la única vez en la misión de Juno que el vehículo esté en eclipse total cuando pase a través de la sombra de la Tierra. El tiempo del eclipse es de unos 20 minutos y Juno carga sus baterías al 100 % antes del evento para que no haya preocupaciones con respecto a la energía eléctrica.

Creo que lo siguiente puede ser útil.

Las sondas Voyager pesaban alrededor de 825 kg y el impulsor Titan IIIE podría impulsar 15.400 kg a la órbita terrestre baja (LEO).

La sonda Juno, por el contrario, pesa 3.625 kg, y el propulsor Atlas 551 utilizado para lanzarlo solo tiene una capacidad de 18.814 kg en órbita terrestre baja, una relación de masa de carga útil sustancialmente menor.

Estoy seguro de que esto es simplificar demasiado, pero parece que la relación entre el impulso y el peso es un indicador decente de cuánto más allá de LEO es capaz de hacer el refuerzo. Cuanto mayor sea la proporción, más le quedará al propulsor al llegar a LEO y dirigirse a Júpiter.

Juno pesaba alrededor de cuatro veces más que la Voyager, pero su propulsor era solo un tercio más poderoso. En algún punto intermedio estaría el umbral para un tránsito más rápido a Júpiter.