Europa Clipper

Europa Clipper
Kunde NASA
Opgaver studie af Europa
Satellit Jupiter
løfteraket Falcon Heavy
lancering oktober 2024
NSSDCA ID EUROPA-CL
jpl.nasa.gov/missions/eu...
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Europa Clipper (arbejdstitel - Europa Multiple-Flyby Mission ) [1] - et projekt af NASA 's  automatiske interplanetariske station som en del af den vigtigste orbiter og lander, designet til at studere den sjette satellit af Jupiter - Europa , for dens evne til at understøtte liv. Lanceringen af ​​stationen er planlagt til den 10. oktober 2024 [2] Europa Clipper-missionen vil give en nominel garanteret sondeoppetid i Europa-regionen på mindst 109 dage. Den samlede tid for forskning i Europa vil være 3,5 år , hvor sonden vil foretage 45 satellit forbiflyvninger i en højde på 2700 til 25 km (til sammenligning var den maksimale tilgang af Galileo 200 km ).

Projekthistorie

Præ-fase A

Fase A (forprojektfase)

Fase B (Draft Design Stage)

Fase C

august 2019 til december 2020

Den 24. juli 2021 annoncerede NASA valget af Falcon Heavy løfteraket til Europa Clipper opsendelsen med et ekstra fast drivmiddel øverste trin. Lanceringen er planlagt til oktober 2024.

Fase D

januar 2021 til juli 2022 (18 måneder).

Fase E

Fra juli 2022 til december 2022 (6 måneder). Faserne C, D og E vil omfatte arbejde med det endelige design af sonden, dens samling, test af alle systemer og selve opsendelsen ud i rummet.

Projektets videnskabelige team

Estimering af omkostningerne og finansieringen af ​​projektet

Estimering af omkostningerne ved projektet

Projektfinansiering

Start køretøj

På grund af Jupiters betydelige afstand fra Jorden og selve enhedens høje masse, er den mest praktiske måde at levere Europa Clipper på at bruge en supertung løfteraket.

NASA anslår brugen af ​​en supertung SLS til $876 millioner mod omkring $450 millioner for en tung Delta IV Heavy eller supertung Falcon Heavy . Men i modsætning til sidstnævnte er SLS i stand til at levere Europa Clipper til Jupiter direkte (uden tyngdekraftsmanøvrer) på mindre end tre år og vil som følge heraf spare flere hundrede millioner dollars ved at reducere omkostningerne til missionspersonalets lønninger, vedligeholdelse af jordinfrastruktur osv. Som følge heraf vil forskellen i omkostninger være mindre end 300 millioner dollars. Et andet problem er, at NASA skulle bestille SLS i september 2018 for at være klar til lanceringsvinduet i juli 2023, men fra marts 2019 er ordren stadig ikke blevet afgivet. Samtidig estimerer NASA selv produktionen af ​​SLS til 52 måneder plus 6 måneder til forberedelse til opsendelse, hvilket faktisk betyder umuligheden af ​​at opsende Europa Cliper på SLS i 2023 [10] .

Den 24. juli 2021 meddelte NASA, at de havde valgt SpaceX 's Falcon Heavy løfteraket til at levere Europa Clipper til Jupiter. Lanceringsdato - oktober 2024; værdien af ​​kontrakten er 178 millioner dollars [16] .

Projektets mål og mål

Europa Clipper har to hovedmål:

For at nå disse mål har Europa Clipper tre hovedmål:

I tilfælde af en vellykket opsendelse af teleskopet til dem. James Webb , der vil blive opnået billeder i høj opløsning af Europa, som vil starte undersøgelsen af ​​regioner med gejsere og høj geologisk aktivitet og vil også hjælpe med at specificere undersøgelsesregionerne for Europa Clipper [17] .

Missionsscenarie

Fra og med 2017 er opsendelsen af ​​sonden planlagt til den 4. juni 2022 med et opsendelsesvindue på 21 dage, som lukker den 25. juni. Reservelanceringsdatoen er fastsat til 2023 [18] . I juli 2020 blev opsendelsesdatoen sat til sommeren eller efteråret 2024 for SLS løfteraket og et tre ugers vindue i oktober 2024 for kommercielle løfteraketter (med tyngdekraftsmanøvrer nær Mars og Jorden) [19] . Hvis et kommercielt luftfartsselskab vælges, vil opsendelsen finde sted i oktober 2024, i februar 2025 udføres en tyngdekraftsmanøvre nær Mars og i december 2026 nær Jorden, og ankomst til Jupiter-systemet vil ske i april 2030.

Fase af interplanetarisk flyvning

Europas udforskningsfase

Karakteristika

Start køretøj

Europa Clipper kan opsendes i kredsløb med et af følgende løfteraketter:

Det blev besluttet at opgive muligheden med Atlas V 551 ILV (flyvning på 7,4 år med en EVEE-manøvre (Earth-Venus-Earth-Earth); lanceringsomkostninger - omkring $ 200 millioner) blev besluttet at blive opgivet i august 2016 [21 ] . Under de nye NASA-regler er tre opsendelser nok til at certificere en ny ILV i stedet for de tidligere 10, som gør det muligt at bruge Falcon Heavy til at opsende Europa Clipper.

I slutningen af ​​2019 vil der blive taget stilling til valg af løfteraket [22] .

Konstruktion

Videnskabeligt udstyr

Den 26. maj 2015 annoncerede NASA valget af 9 videnskabelige instrumenter fra 33 oprindeligt foreslåede muligheder af videnskabelige organisationer og universiteter, hvis udvikling vil bruge $ 110 millioner over 3 år [23] [24] .

Navn på værktøj Abbr. Beskrivelse
Udforskning af isskorpen og det subglaciale hav
Plasmainstrument til magnetisk lyd PIMS Sammen med et magnetometer vil det bestemme tykkelsen af ​​isskorpen på Europas overflade, havets dybde og dets saltholdighed.
  • Projektleder: Joseph Westlake, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Maryland
Interiørkarakterisering af Europa ved hjælp af magnetometri ICEMAG Det vil måle det magnetiske felt nær Europas overflade og vil gennem satellit-elektromagnetisk sondering også bestemme tykkelsen og saltindholdet af Europas subglaciale hav.
Radar for Europa-vurdering og -sondering: Hav til overfladenær GRUND En dobbeltfrekvensradar (VHF: 60 MHz, HF: 9 MHz), der vil udføre en radarscanning af satellittens overflade for at bestemme den interne struktur af dens isskorpe (tilstedeværelse af hulrum og andre formationer i den) og strømme i subglacialen ocean.
  • Vægt af elektronik: 17,5 kg.
  • Antennevægt: 14,7 kg.
  • Totalvægt: 32,2 kg.
  • Antennelængde: 16 m.
  • Strømforbrug: 55W.
  • Indsamlet mængde data for hver flyvning: 24 Gbit.
  • Projektleder: Donald Blankenship, University of Texas , Austin
Undersøgelse af den geologiske struktur
Europa billedbehandlingssystem EIS Dette instruments smal- og vidvinkelkameraer vil scanne det meste af satellittens overflade med en nøjagtighed på op til 50 meter, og individuelle sektioner - op til 0,5 meter.
  • Matrix opløsning - 4096 × 2048, CMOS.
  • Den samlede mængde komprimerede data vil være 487 GB (11 GB for hver flyvning), dekomprimeret - omkring 2,6 TB.
  • Projektleder: Elizabeth Turtle, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Maryland
Europa Thermal Emission Imaging System E-TEMIER Han vil udføre en højpræcisionsundersøgelse af Europas termiske stråling og vil hjælpe med at identificere områder med gejsere på satellittens overflade. Instrumentet er efterfølgeren til THEMIS-instrumentet ombord på Mars Odyssey -sonden og OTES-instrumentet, der udvikles til OSIRIS-REx-sonden.
Struktur undersøgelse
MAss Spektrometer for Planetary Exploration/Europa MASPEX Undersøger sammensætningen af ​​vandemissioner fra Europas dyb ind i dets ekstremt sjældne atmosfære og vil således hjælpe med studiet af det nærliggende hav.
  • Projektleder: Jack Waite, Southwestern Research Institute , San Antonio
Ultraviolet Spectrograph/Europa UVS Vil registrere vandudledninger på overfladen af ​​Europa. Grundlæggende er det dette instrument, der vil studere atmosfæren i Jupiters satellit. Instrumentet er efterfølgeren til de ultraviolette spektrografer installeret på sonderne Rosetta, New Horizons, Lunar Reconnaissance Orbiter, Juno og JUICE (udviklet af det samme hold og er praktisk talt en kopi af det).
  • Enhedens vægt: 6,43 kg.
  • Masse af strålebeskyttelse: 11,1 kg.
  • Totalvægt: 17,5 kg.
  • Mål: 34,6 cm x 38,2 cm x 14,5 cm.
  • Strømforbrug: 9,7W.
  • Spektralområde: 55-210 nm.
  • Projektleder: Kurt Retherford, Southwestern Research Institute , San Antonio
SUrface Dust Mass Analyzer SUDA Vil måle de fysiske egenskaber af små partikler, der udsendes fra Europas tarme.
Mapping Imaging Spectrometer for Europa MISE Undersøger satellittens kemiske sammensætning, især indholdet af salte, mineraler, organiske stoffer og vand ved overfladen og i Europas indvolde. Dette er et af de værktøjer, der kan indikere tilstedeværelsen af ​​liv.

Separat bemærkede agenturet SPace Environmental and Composition Investigation nær Europan Surface (SPECIES) værktøjet, udviklet under ledelse af Mehdi Benn ved NASAs Goddard Space Flight Center i Maryland. Dette instrument kombinerer en massespektrografs og en gaskromatografs egenskaber. Det forventes, at det vil finde anvendelse, hvis ikke i den kommende, så i fremtidige missioner.

Minimumslisten over videnskabelige instrumenter består af følgende punkter:

Den anbefalede liste over videnskabelige instrumenter omfatter tre yderligere instrumenter:

Nanosatellitter

I 2014 foreslog JPL en række amerikanske universiteter [25] at udvikle ideer til at skabe aftagelige miniaturesatellitter af CubeSat-formatet, som ville være udstyret med xenonmotorer og beregnet til at studere de hypotetiske gejsere i Europa, gravitation, magnetisk og stråling satellittens felter, samt scanning af overfladen for at søge efter egnede steder landinger til fremtidige missioner. 10 koncepter blev udvalgt til videreudvikling.

Implementeringen af ​​et sådant projekt som en del af Europa Clipper-missionen på grund af stigningen i den samlede vægt af enhedens nyttelast er kun mulig, hvis SLS vælges som løfteraket. I maj 2015, efter offentliggørelsen af ​​listen over instrumenter til sonden, udelukkede NASA dog ikke, at CubeSat-satellitter dukkede op som en del af missionen.

I august 2015 blev det kendt, at projektets videnskabelige hold diskuterede en ændring af missionen, hvor den ville blive en analog af Cassini-missionen og ud over hovedkøretøjet ville have et nedstigningsmodul. I tilfælde af at NASA godkender inddragelsen af ​​et nedstigningskøretøj i missionen, vil forskere fra European Space Agency være engageret i udviklingen af ​​det. Apparatet vil sandsynligvis have en boremaskine til at studere arten af ​​det øverste lag af Europas isskorpe.

I alt foreslås det at reservere 250 kg masse til sådanne enheder som en del af sonden .

Landingskøretøj

I slutningen af ​​2015 vedtog den amerikanske kongres et budget for, at NASA skulle supplere missionen til Europa med en lander. Det antages, at dette vil være en lille lander med en masse på omkring 230 kg (hvoraf 42 kg er videnskabeligt udstyr) og en aktiv levetid på 20+ dage . Apparatets opgave bliver at studere den kemiske struktur af Europas isskorpe [26] .

Dette kongreskrav komplicerer i høj grad udviklingen af ​​en mission til Europa, da NASA ikke har en færdiglavet platform til en enhed af så høj kompleksitet. Derudover vil inddragelsen af ​​en sådan enhed i sammensætningen af ​​en enkelt mission til Europa betydeligt øge den samlede masse og følgelig flyvetiden til Jupiter-systemet.

Ideen om at skabe et nedstigningskøretøj (en lille lander med en penetrator) sammen med NASA er interesseret i European Space Agency, som kan investere i projektet et beløb, der ikke overstiger 550 millioner euro.

Den 9. februar 2017 afslørede NASA planerne for en lander [27] . Alle enheder under udvikling vil være baseret på dokumenterede analoger brugt i NASA og ESA missioner: Curiosity roveren, Rosetta sonden, Phoenix landeren og Pasteur roveren som en del af den europæisk-russiske mission Exomars [28] .

Lanceringen af ​​apparatet forventes at være afsluttet tidligst i slutningen af ​​2025 ved brug af SLS Block 1B ILV adskilt fra orbiteren. Samtidig vil den først flyve til Jupiter i 2030, og kun et år senere vil den kunne lande på Europa, da den inden da skal ind i gasgigantens kredsløb. Massen af ​​sonden skal være ca. 16,6 tons. Udstyret, der er placeret på den, vil veje lidt mere end 45 kg [29] .

Estimeret flyveplan:

  1. 2024 - lancering (tidligst mulig dato);
  2. Oktober 2026 - gravitationsmanøvre nær Jorden;
  3. oktober 2029 - ankomst til Jupiter-systemet;
  4. April 2031 - landing af enheden i Europa (tidligst mulig dato).

Relaterede missioner

Den Europæiske Rumorganisation er ved at udvikle JUICE - rumfartøjet til undersøgelse af Jupiter og dets satellitter (primært Ganymedes og Callisto ); den planlagte lanceringsdato er 2022, ankomst til Jupiter er 2029. Roscosmos og Japan Space Agency overvejer også muligheden for at opsende deres køretøjer ind i Jupiter-systemet ( Laplace - Europe P , Jupiter Magnetospheric Orbiter ), men i øjeblikket (2019) er de enten aflyst eller udskudt på ubestemt tid.

Noter

  1. NASA-mission med navnet 'Europa Clipper' (10. marts 2017). Hentet 15. marts 2017. Arkiveret fra originalen 16. marts 2017.
  2. Europa Clipper Mission Concept  (eng.)  (utilgængeligt link) . Destination: Europa . SETI Instituttet . Hentet 19. april 2014. Arkiveret fra originalen 19. april 2013.
  3. NASA's Europa Mission Concept afviser ASRG'er - kan bruge solpaneler ved Jupiter i stedet (5. september 2013). Hentet 2. november 2013. Arkiveret fra originalen 10. juli 2018.
  4. NASA søger eksterne koncepter for mission til Oceanisk Jovian Moon (28. april 2014). Hentet 13. maj 2014. Arkiveret fra originalen 14. maj 2014.
  5. Nasa afsætter $25 millioner til instrumenter, der er nødvendige for 'søgningen efter liv hinsides Jorden' (17. juli 2014). Hentet 28. september 2017. Arkiveret fra originalen 6. marts 2016.
  6. NASAs Europa Flyby-mission flytter ind i designfasen (22. februar 2017). Hentet 15. marts 2017. Arkiveret fra originalen 12. november 2020.
  7. NASA studerer billigere muligheder for Europa-lander-mission (utilgængeligt link - historie ) (6. september 2017). 
  8. NASA skal erstatte Europa Clipper-instrumentet . Rumnyheder (6. marts 2019).
  9. Europa Clipper-instrumentændring kan påvirke missionsvidenskaben . Rumnyheder (26. april 2019).
  10. 1 2 3 Inspektørens generelle rapport advarer om omkostninger og tidsplanproblemer for Europa Clipper . Rumnyheder (29. maj 2019). Hentet 2. august 2019. Arkiveret fra originalen 30. september 2021.
  11. Europa Clipper består nøgleanmeldelse . Rumnyheder (21. august 2019).
  12. Mission til Jupiters iskolde måne bekræftet . NASA (19. august 2019). Hentet 30. august 2019. Arkiveret fra originalen 30. november 2020.
  13. NASA-generalinspektør anmoder Kongressen om Europa Clipper-lanceringsfleksibilitet . Rumnyheder (28. august 2019). Hentet 30. august 2019. Arkiveret fra originalen 30. september 2021.
  14. NASA-GENERALINSPEKTØRENS KONTOR . NASA-GENERALINSPEKTORENS KONTOR (27. august 2019). Hentet 30. august 2019. Arkiveret fra originalen 8. november 2020.
  15. NASA's foreslåede budget for 2018 kunne skubbe Europa-missionen til slutningen af ​​2020'erne (25. maj 2017). Hentet 5. juni 2017. Arkiveret fra originalen 30. maj 2017.
  16. SpaceX opsender NASA-rumfartøjer for at studere Jupiters måne i 2024 . TASS (24.07.2021). Hentet 26. juli 2021. Arkiveret fra originalen 26. juli 2021.
  17. NASA's Webb-teleskop vil studere vores solsystems "havverdener" (24. august 2017). Hentet 26. august 2017. Arkiveret fra originalen 26. august 2017.
  18. Europa Clippers lanceringsdato afhænger af SLS Mobile Launcher-beredskab (3. november 2017). Hentet 4. november 2017. Arkiveret fra originalen 7. august 2019.
  19. Omkostningsvækst foranlediger ændringer til Europa Clipper-instrumenter . Rumnyheder (07/10/2020). Hentet 2. februar 2021. Arkiveret fra originalen 29. september 2021.
  20. Bridenstine foreslår at dumpe SLS til den første Orion-flyvning rundt om månen . Parabolic Arc (13. marts 2019). Hentet 14. marts 2019. Arkiveret fra originalen 15. marts 2019.
  21. Europa-missionsplanlægning for mulige budgetnedskæringer i 2017 - Se mere på: http://spacenews.com/europa-mission-planning-for-possible-budget-cuts-in-2017 (utilgængeligt link - historie ) (17. august, 2016). 
  22. NASA-budgetforslag fortsætter debat om, hvornår og hvordan Europa Clipper skal lanceres (utilgængeligt link - historie ) (22. februar 2018). 
  23. NASA's Europa-mission begynder med udvælgelse af videnskabelige instrumenter (26. maj 2015). Hentet 8. juni 2015. Arkiveret fra originalen 5. juli 2015.
  24. Andet Europa (28. maj 2015). Hentet 23. juni 2020. Arkiveret fra originalen 21. september 2020.
  25. JPL vælger Europa CubeSat-forslag til undersøgelse (8. oktober 2014). Hentet 8. juni 2015. Arkiveret fra originalen 11. november 2020.
  26. Forsøg på ingen landing der? Ja rigtigt - vi skal til Europa (17. november 2015). Hentet 28. september 2017. Arkiveret fra originalen 10. januar 2016.
  27. Europa Lander Mission Cocept . Hentet 23. juni 2020. Arkiveret fra originalen 6. juli 2017.
  28. ↑ Fodnote fejl ? : Ugyldig tag <ref>; автоссылка1ingen tekst til fodnoter
  29. NASA diskuterer, hvordan man laver en mission for at studere Jupiters måne billigere (17. september 2017). Hentet 23. juni 2020. Arkiveret fra originalen 30. september 2019.

Links