Выход аппарата на полярную орбиту вокруг газового гиганта произошёл 5 июля 2016 года; «Юнона» стала вторым космическим аппаратом, вышедшим на орбиту вокруг Юпитера, после «Галилео», находившегося на орбите вокруг газового гиганта с 1995 по 2003 год и первым аппаратом, вышедшим на его полярную орбиту.
Целью миссии является изучение гравитационного и магнитного полей планеты, а также проверка гипотезы о наличии у Юпитера твёрдого ядра.
Кроме того, аппарат должен заняться исследованием атмосферы планеты — определением содержания в ней воды и аммиака, а также построением карты ветров, которые могут достигать скорости в 618 км/ч.
«Юнона» также продолжила изучение районов южного и северного полюсов Юпитера, начатое АМС «Пионер-11» в 1974 году (северная полярная область) и АМС «Кассини» в 2000 (южная полярная область).
«Юнона» является первой миссией к Юпитеру, использующей солнечные батареи вместо радиоизотопных термоэлектрических генераторов.
При этом, находясь на орбите Юпитера, «Юнона» будет получать всего 4 % от того солнечного света, который аппарат мог бы получать на Земле, однако улучшения в технологии изготовления и эффективности батарей в течение последних десятилетий смогли позволить использовать солнечные батареи приемлемых размеров на расстоянии в 5 а.е. от Солнца.
«Юнона» использует три симметрично расположенных массива солнечных батарей. Каждый из этих массивов составляет 2,7 метра в ширину и 8,9 метра в длину. Один из массивов немного у?же других, его ширина составляет 2,091 метра, что сделано для облегчения складывания батарей при старте.
Общая площадь всех батарей — 60 м?. Если бы батареи использовались на орбите Земли, они бы производили около 15 киловатт энергии. На орбите Юпитера мощность батарей составит всего 486 ватт, при этом со временем она уменьшится до 420 ватт из-за воздействия радиации. Солнечные батареи будут находиться на солнечном свету практически в течение всего полёта.
На борту также находятся два литий-ионных аккумулятора, предназначенные для питания аппарата во время прохождения в тени. Аккумуляторы будут заряжаться, когда будут доступны излишки энергии.
На борту космического аппарата находится табличка, посвящённая Галилео Галилею. Табличка была представлена Итальянским космическим агентством, её размер составляет 7,1 на 5,1 сантиметра, а вес — 6 граммов.
На табличке изображён сам Галилей, а также надпись, сделанная им в январе 1610 года, когда он впервые наблюдал объекты, которые впоследствии стали известны как галилеевы спутники.
Также на борту находятся три фигурки LEGO — Галилея, римского бога Юпитера и его жены Юноны. Фигурка Юноны держит в руках увеличительное стекло, как символ поиска истины, а Юпитер — молнию.
Хотя обычные фигурки LEGO производятся из пластмассы, эти фигурки были сделаны из алюминия, чтобы выдержать экстремальные условия во время полёта.
Планировалось, что в 2021 году аппарат будет сведён с орбиты и направлен в атмосферу газового гиганта, где сгорит. Сделано это будет для избежания столкновения в будущем с одним из галилеевых спутников Юпитера (где допускается возможность существования жизни, поэтому их загрязнение биологическим материалом с Земли нежелательно).
Однако в октябре 2020 года на международном симпозиуме по исследованиям Солнечной системы руководитель миссии Juno в НАСА Скотт Болтон сообщил, что аппарат находится в отличном состоянии, поэтому учёные решили не уничтожить его, а продлили миссию до декабря 2025 года, чтобы сфокусироваться на исследовании галилеевых спутников.
В рамках расширенной миссии Juno совершил 44 дополнительных витка вокруг Юпитера. По мере каждого пролёта постепенно сближался с северным полюсом планеты благодаря гравитационным взаимодействиям между зондом, Юпитером и его спутниками.
Сближение с полюсом и изменения в траектории движения помогли Juno детально изучить трёхмерную структуру полярных ураганов, а также измерить свойства ранее неизученных сегментов магнитосферы Юпитера.
Благодаря этому же зонд совершил несколько сближений с Ганимедом, Европой и Ио. По расчётам специалистов НАСА, Juno сблизился с Ганимедом на расстояние в тысячу километров, с Европой — на рекордно малые 320 километров, а с Ио — на 1,5 тыс. км.
Учёные надеются, что Juno откроет у спутников Юпитера множество новых свойств ещё до прибытия миссий JUICE и Europa Clipper.
В частности, Болтон и его коллеги планируют измерить толщину ледового щита Европы, составить максимально детальную карту её поверхности с разрешением 100—200 км, а также сфотографируют выбросы её гейзеров, если они будут происходить в момент сближений Juno со спутником.
Аналогичным образом учёные надеются использовать сближения с Ио, чтобы определить, существует ли в её недрах единый расплавленный океан из магмы, а также изучить, как приливные силы, которые возникают в результате её взаимодействий с Юпитером и соседними объектами, разогревают и расплавляют недра этого небесного тела.
Карты поверхности Ио и Европы планетологи сравнят с данными, которые получал предшественник Juno — зонд «Галилео».