Europa Clipper: purjetamine Jupiteri jäisele Kuule

Euroopa Clipperi kunst

Kunstniku illustratsioon NASA kosmoselaevast Europa Clipper, mis uurib kümnete lendude ajal Jupiteri ookeani kandvat kuud Europa. (Pildikrediit: NASA)





Europa Clipper on kavandatud NASA missioon, mis uuriks Jupiteri ühe kuu Europa elamiskõlblikkust. Kuu jäise pinna all arvatakse olevat lai ookean. Hubble'i kosmoseteleskoop on viimastel aastatel mitu korda avastanud tõendeid sellest ookeanist purskavate sulgude kohta, lisades rohkem spekulatsioone, et elu oleks Euroopas võimalik.

Missioon nimetati ametlikult ümber Clipperiks 2017. aastal, pärast seda pealkirja kasutati aastaid hüüdnimena. (Eelmine NASA ametlik nimi oli Europa Multiple Flyby Mission.) Clipper viitab „lõikelaevadele, mis sõitsid 19. sajandil üle Maa ookeanide ... kolmemastiliste purjelaevade, mis olid tuntud oma armu ja kiiruse poolest”. NASA avaldus märtsis 2017 .

Kui missioon käivitub, lendaks Europa Clipper Kuust mööda 40–45 korda, et aidata teadlastel rohkem teada saada Euroopa keskkonna kohta: selle jäine pind, sisemus ja seda ümbritsev massiline kiirgus, mis pärineb lähedalasuvast Jupiterist. Kongress taotles varem missiooni käivitamist aastal 2022, kuid hiljutised eelarvemuudatused võivad sundida ekspeditsiooni alustama hiljem 2020ndatel.



Euroopa uurimise ajalugu

Itaalia astronoom Galileo Galilei avastas Europa ja kolm teist suurimat Jupiteri kuud 1610. aastal, vahetult pärast teleskoobi leiutamist. Europa väiksuse tõttu pidid Kuu üksikasjalikud uuringud ootama kosmoseajastu, mil kosmoselaevad lendasid satelliidiga.

Esimest korda uurisid Euroopat NASA kosmoselaevad Pioneer 10 ja Pioneer 11, vastavalt 1973. ja 1974. aastal, kuigi need missioonid keskendusid Jupiteri pildistamisele. Järgnevad kiired lendud toimusid NASA Voyager 1 ja Voyager 2 missioonide ajal, mis läbisid Jupiteri süsteemi mõne kuu vahega 1979. aastal. Need varased pildid, kuigi eemalt tehtud, näitasid, et Euroopal on jäine pind. Sel ajal arvasid paljud astronoomid, et kõik kuud on sarnased Maa peaaegu atmosfäärivaba Kuuga, nii et selliste kohtade nägemine nagu Europa oli üllatus.

'Kuigi reisijad ei sõitnud Euroopale eriti lähedale, olid nende pildid piisavalt kvaliteetsed, et teadlased märkisid, et mõnel tumedal ribal olid üksteisega väga hästi sobivad vastasküljed, näiteks mosaiikpildi tükid,' NASA ütles Euroopa uurimise retrospektiivis .



'Need praod olid eraldunud ja tundus, et avatud lünkadesse on voolanud tume jäine materjal, mis viitab sellele, et pind oli varem aktiivne,' ütles NASA retrospektiiv. „Voyageri piltidel oli näha vaid käputäis löögikraatreid, mida loodetakse aja jooksul koguneda, kuna planeedi pinda pommitavad meteoriidid miljardite aastate jooksul pidevalt, kuni pind on kaetud kraatritega. Seega väitis suurte löögikraatrite puudumine, et Kuu pind oli suhteliselt noor ja tähendas, et miski on need kustutanud - näiteks jäised, vulkaanilised voolud või jäise kooriku settimine oma kaalu alla ”.

NASA ja Euroopa Kosmoseagentuuri Galileo ühine missioon Jupiteris viis aastatel 1995–2003 läbi mitu Euroopa lendu. Üks selle missiooni silmapaistvamaid saavutusi oli leida ulatuslikke tõendeid soolasest vedelast ookeanist Euroopa pinna all.

„Üks Galilei tähtsamaid mõõtmisi näitas, kuidas Jupiteri magnetväli oli Europa ümbruses häiritud. See mõõtmine viitas kindlalt sellele, et Europa sees tekitab (või indutseerib) seda tüüpi magnetvälja mingi elektrit juhtiva vedeliku sügav kiht pinna all, 'ütles NASA.



„Europa jäise koostise põhjal arvavad teadlased, et kõige tõenäolisem materjal selle magnetilise allkirja loomiseks on ülemaailmne soolase vee ookean. Tulevane missioon Euroopasse võib kinnitada ookeani olemasolu ja hakata tegelema küsimustega Kuu elamiskõlblikkuse kohta sellisena, nagu me seda teame. ”

2012. aastal näitasid Hubble'i kosmoseteleskoobi vaatlused Europa lõunamaisest atmosfäärist lähtuva sule olemasolu. Järelmeetmeid oli esialgu raske hankida, kuid Kuu edasiste vaatluste tulemusel saadi 2014. ja 2016. aastal rohkem plume. Kaks viimast ploomi tulid soojast kohast, mille esmakordselt avastas Galileo missioon, mis näitab, et koht ja ploomid võivad olla mingil viisil seotud, ütlesid teadlased 2016. aastal.

Europa Clipperi arengulugu

Europa Clipper sai alguse missioonist, mis pidi hõlmama osalemist Euroopa Kosmoseagentuuris ja Jaapani Aerospace Exploration Agency'is. Missiooni nimi oli Europa Jupiter System Mission-Laplace ja selle eesmärk oli lõpetada 2020. aastal. See oleks sisaldanud kahte sondi: Jupiter Europa Orbiter (NASA-lt) ja Jupiter Ganymede Orbiter (ESA).

Lõppkokkuvõttes aga loobusid kaks agentuuri koostööst kosmose visioonide vahelise konflikti tõttu. ESA panus tulenes agentuuri programmist Cosmic Vision 2015-2025, milles teadusringkond määrab tulevaste missioonide jaoks kõige pakilisemad kosmoseuuringute eesmärgid. Ameerika Ühendriigid ei määranud ESA andmetel siiski USA missiooni Europa missiooni 2011. aasta kümnendikuuringus prioriteediks. (See juhtus ka kahe teise ESA missiooni puhul, nii et eurooplased otsustasid partnerina tagasi astuda, ütlesid nad toona avalduses.)

Euroopa Kosmoseagentuur liikus edasi uue sõltumatu missiooniga JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), mis keskenduks Ganymedele, Callistole ja Euroopale. See missioon kiideti lõpuks käivitamiseks heaks ja eeldatakse, et see lahkub Maalt 2022. aastal ja jõuab Jupiteri süsteemi 2030. Vahepeal sepistasid NASA ja USA teadusringkonnad oma teed odavama Europa orbiidimissiooni jaoks, mida nimetatakse Europa Multiple-Flyby missiooniks. Missioon kiideti NASA edasiseks arendamiseks heaks 2015. aastal, samal aastal palus kongress NASA -l kaaluda maanduri lisamist missiooni teaduse parandamiseks.

2017. aasta alguses jõudis Europa Clipper, nagu missiooni nüüd nimetatakse, oma disainietappi (B etapp). Missiooni planeerimise selles osas peavad kosmoseaparaatide insenerid määrama kindlaks kosmoseaparaadi komponentide üksikasjalikud kavandid ja vahendid, mida see peaks eeldatavalt Euroopasse viima. Peamised väljakutsed, mida missioon peab ületama, hõlmavad karmi kiirguskeskkonnaga tegelemist ja selle tagamist, et kosmoseaparaat oleks NASA planeetide kaitse suuniste täitmiseks piisavalt steriliseeritud. 2018. aasta presidendieelarve taotlus aga maandajat heaks ei kiitnud.

'NASA teadusportfelli tasakaalu säilitamiseks ja paindlikkuse tagamiseks missioonide läbiviimisel, mille teadusringkonnad on pidanud olulisemaks, ei rahastata eelarvest mitme miljardi dollari suurust missiooni Euroopasse maandumiseks,' seisab 2018. aasta plaanis. mis ilmus märtsis 2017 .

19,1 miljardi dollari suuruses eelarveettepanekus (avaldati mais 2017) määrati 425 miljonit dollarit missiooni edasiseks tööks, kuid NASA hoiatas, et kui eelarve vastab praegustele prognoosidele, ei võimalda see agentuuril missiooni õigeaegselt käivitada enne Kongressi 2022. aasta tähtaega . See tähtaeg määrati tagasi 2015. aastal. Europa Clipper nõuab eeldatavasti 2,48 miljardit dollarit, kuid seni oodatakse 2022. aastaks vaid 1,63 miljardit dollarit.

'Meil ei ole eelarvet selle käivitamiseks 2022. aastal, eriti tänu aastatepikkustele eelarvetele,' ütles NASA finantsdirektori kohusetäitja Andrew Hunter telekonverentsil, viidates asjaolule, et NASA plaanib saada 19,1 miljardit dollarit. kogueelarvet kuni aastani 2022. Kui see eelarve jätkub, lisab NASA, ei pruugi Clipper käivituda enne 2020. aastate keskpaika ega lõppu.

Europa Clipperi teadus

Praegune missiooniplaan nõuab, et Clipper teeks kuni 45 lendu Euroopast erinevatel kõrgustel, ulatudes 16 miili (25 kilomeetrit) kuni 1700 miili (2700 km) kõrgusel Kuu pinnast. Lendurid sooritaksid Europa lähedased möödasõidud (kus kiirgus on kõige intensiivsem) ja liiguksid seejärel palju kaugemasse tsooni, kus kosmoselaev saaks Maalt andmeid edastada ja vastu võtta ning olla valmis järgmiseks jäise kuu lendamiseks. Eeldatakse, et kiirgus on missiooni eluea piirav tegur, samas kui enamik teisi kosmoseülesandeid peatub, kuna neil saab kütus otsa või nad kaotavad võimaluse instrumentidele õigesti osutada.

Siin on täielik loetelu teaduslike vahendite kohta, mis peaksid missioonil lendama:

  • Plasmainstrument magnetiliseks helisignaaliks (PIMS)
  • Europa interjööri iseloomustus MAGnetomeetria (ICEMAG) abil
  • Mapping Imaging Spectrometer for Europa (MISE)
  • Europa Imaging System (EIS)
  • Radar Euroopa hindamiseks ja tuvastamiseks: ookeanist pinnale (REASON)
  • Europa THM-i heitkoguste kuvamise süsteem (E-THEMIS)
  • MAss SPektromeeter planeedi uurimiseks/Europa (MASPEX)
  • Ultraviolett -spektrograaf/Europa (UVS)
  • Pinna tolmumassi analüsaator (SUDA)

Kosmoseaparaadi üheksa instrumenti on loodud selleks, et paljastada rohkem Euroopa pinna ja ookeani olemust. NASA andmetel pildid ja andmed voolaksid tagasi Maale Kaameratest ja spektromeetritest vaatas radar läbi Europa jää, et näha, kui paks see on ja mis võib selle all olla, ning magnetomeeter analüüsiks Kuu magnetvälja (teave, mis aitaks täpsustada ookeani sügavuse ja soolsuse mõõtmisi).

Meeskond kavatseb ka jälgida Hubble'i kosmoseteleskoobi vaatlusi ploomide kohta. Täpsemalt uuriks termiline instrument pinna lähedal asuvat soojemat vett, samas kui Clipper otsib ka vett atmosfäärist.

'Kui sulgude olemasolu kinnitatakse ja nad on seotud maa -aluse ookeaniga, aitaks nende koostise uurimine teadlastel uurida Euroopa potentsiaalselt elamiskõlbliku keskkonna keemilist koostist, vähendades samal ajal vajadust puurida läbi jääkihtide,' ütles NASA.

Täiendav ressurss