Im Jahr 2005 gelang es der NASA, die Finanzierung einer dedizierten Mission zum Planeten Jupiter sicherzustellen. Eine Reihe von Szenarien waren in der Vergangenheit untersucht worden. So z.B. die Europa Orbiter Mission zum Jupitermod Europa. Oder das JIMO (Jupiters Icy Moons) Projekt. Im Rahmen des New Frontiers Programms der NASA wurde schließlich der JUNO Vorschlag ausgewählt, bei dem eine Raumsonde in einen polaren Orbit um den Jupiter einschwenken und diesen langfristig erkunden sollte. Auf eine Tour durch das System der keplerschen Monde wurde hingegen bewußt verzichtet. Eine besondere Herausforderung bildete die enorme Strahlung, die den Jupiter Near-Polar Orbiter im Orbit des Planeten bombardieren würde. Um einerseits im vorgeschriebenen Kostenrahmen einer New Frontiers Mission (700 Mio. $) zu bleiben und andererseits dem Strahlungsproblem Rechnung zu tragen, wählte man eine polare Bahn, bei der die Strahlungsdosis verträglich blieb. Damit konnten Solarzellen zur Energieerzeugung eingesetzt werden, statt der teuren und umstritten RTGs. Dennoch war gerade der Einsatz der Solarzellenflächen bei einer solchen Mission eine enorme Herausforderung. Die spinstabilisierte Sonde erhielt drei zusammen 60 m² große Solarzellenausleger aus insgesamt elf Segmenten. Nach einem über 5-jährigen interplanetaren Flug mußten die Solarzellen auch am Jupiter noch genug Energie liefern für eine wissenschaftliche Mission von mindestens zweiunddreißig jeweils 11– bis 14-tägigen Umlaufen des Riesenplaneten. Und dies bei einer Sonneneinstrahlung, die nur noch 4% derjenigen in Erdnähe beträgt. Andererseits war das vom Planeten ausgehende Strahlungsbombardement immer noch stark genug, daß sich eine 1 cm dicke Titan-Abschirmung der Elektronik erforderlich machte. Juno sollte Jupiter intensiv mit den Experimenten Gravity Science, Magnetometer (MAG), Microwave Radiometer (MWR), Juno Energetic Particle Detector Instrument (JEDI), Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE), Waves, UV Spectrometer (UVS), JUNO Infra-Red Auroral Mapper (JIRAM) und Visible Camera (JunoCam) erkunden. Dabei standen Messungen im Vordergrund, die bildgebenden Instrumente spielten nur eine untergeordnete Rolle. Das besondere Interesse galt dem Kern des Planeten, seiner Atmosphäre, meteorologischen Phänomenen und dem Magnetfeld sowie der (polaren) Magnetosphäre. Ursprünglich für den Juni 2010 vorgesehen, fand der Start der Juno Mission an Bord einer Atlas V Mod. 551 schließlich am 05.08.2011 um 16:25 UTC statt. Die erste Zündung der Centaur Oberstufe brachte die Sonde auf einen vorläufigen Erdorbit, aus dem die Stufe eine halbe Stunde später mit ihrer Nutzlast beschleunigte, um das Schwerefeld der Erde zu verlassen. 59 Monate später, am 05.07.2016 bremste Juno in einen vorläufigen Orbit um den Jupiter ein und übertrug erste, allerdings noch wenig aufsehenerregende, Daten. Allerdings traten bald darauf erste Probleme auf. So begab sich Juno nach Computerproblemen in einen Sicherheitsmodus und zu langsam ansprechende Heliumventile im Treibstoffsystem verhinderten ein wichtiges Bahnanpassungsmanöver. Daher konnten während des Durchflugs des zweiten Perijovums keine wissenschaftlichen Daten gewonnen werden. Im Februar 2017 gab die NASA dann ihre Entscheidung bekannt, Juno in dem gegenwärtigen Orbit zu belassen. Im Sommer 2018 erfolgte die Verlängerung der Mission um drei Jahre, Anfang 2021 sogar noch weiter bis zum September 2025. Höhepunkte der Messungen im Jupiter-System waren zwei Vorbeiflüge am Jupiter-Mond Ganymed. Der erste erfolgte am 07.06.2021 über die Pole bei einer maximalen Annäherung auf 1.038 km — woraufhin sich die Umlaufzeit der Sonde von 53 auf 43 Tage verringerte. Während des nächsten Umlaufs, am 20.07.2021, näherte sich Juno dem Mond zwar nur auf 50.109 km, konnte dafür aber andere Regionen studieren. Probleme blieben auch in der Folgezeit nicht aus. So brach nach dem Jupitervorbeiflugs #47 am 14.12.2022 die Übertragung der wissenschaftlichen Daten plötzlich ab. Sicherheitshalber löste das JPL Kontrollzentrum einen Neustart des Bordcomputers aus und versetzte die Sonde zunächst in einen Sicherheitsmodus. Die ausstehenden Daten konnten später noch fehlerfrei übertragen werden. Ein kleiner Teil erwies sich als fehlerhaft. Wahrscheinlich infolge der intensiven Strahlung. Probleme bereitete allerdings weiterhin die JunoCam, die Anzeichen einer Überhitzung zeigte. Und auch der De-Spin Mechanismus des italienischen JIRAM INstruments bereitete Probleme — und lieferte dennoch bei einem Vorbeiflug an Io am 16.05.2023 weitere Daten zu aktivem Vulkanismus im Loki Patera.
