Europa Clipper

Europa Clipper
Client NASA
Sarcini studiul Europei
Satelit Jupiter
vehicul de lansare Falcon Heavy
lansa octombrie 2024
ID NSSDCA EUROPA-CL
jpl.nasa.gov/missions/eu…
 Fișiere media la Wikimedia Commons

Europa Clipper (titlu de lucru - Europa Multiple-Flyby Mission ) [1] - un proiect al  stației interplanetare automate a NASA ca parte a principalului orbiter și aterizare, conceput pentru a studia al șaselea satelit al lui Jupiter - Europa , pentru capacitatea sa de a sprijini viaţă. Lansarea stației este programată pentru 10 octombrie 2024 [2] Misiunea Europa Clipper va oferi un timp de funcționare nominal garantat al sondei în regiunea Europa de cel puțin 109 de zile. Timpul total pentru cercetarea Europei va fi de 3,5 ani , timp în care sonda va efectua 45 de survolări prin satelit la o altitudine de 2700 până la 25 km.(pentru comparație, apropierea maximă a lui Galileo a fost de 200 km ).

Istoricul proiectului

Prefaza A

Faza A (etapa pre-proiect)

Faza B (Etapa de proiectare a schiței)

Faza C

august 2019 - decembrie 2020

Pe 24 iulie 2021, NASA a anunțat alegerea vehiculului de lansare Falcon Heavy pentru lansarea Europa Clipper cu o treaptă superioară suplimentară cu combustibil solid. Lansarea este programată pentru octombrie 2024.

Faza D

Din ianuarie 2021 până în iulie 2022 (18 luni).

Faza E

Din iulie 2022 până în decembrie 2022 (6 luni). Fazele C, D și E vor include lucrări la proiectarea finală a sondei, asamblarea acesteia, testarea tuturor sistemelor și lansarea în sine în spațiu.

Echipa științifică a proiectului

Estimarea costului și finanțării proiectului

Estimarea costului proiectului

Finanțarea proiectelor

Lansare vehicul

Datorită distanței considerabile a lui Jupiter de Pământ și a masei mari a dispozitivului în sine, cea mai practică modalitate de a livra Europa Clipper este utilizarea unui vehicul de lansare super-greu.

NASA estimează utilizarea unui SLS supergreu la 876 de milioane de dolari, față de aproximativ 450 de milioane de dolari pentru un Delta IV Heavy sau supergreu Falcon Heavy . Cu toate acestea, spre deosebire de acesta din urmă, SLS este capabil să livreze Europa Clipper către Jupiter direct (fără manevre gravitaționale) în mai puțin de trei ani și, ca urmare, va economisi câteva sute de milioane de dolari prin reducerea costurilor cu salariile personalului misiunii, întreținerea infrastructura la sol etc. Ca urmare, diferența de cost va fi mai mică de 300 de milioane de dolari. O altă problemă este că NASA ar fi trebuit să comande SLS în septembrie 2018 pentru a fi gata pentru fereastra de lansare din iulie 2023, dar din martie 2019, comanda încă nu a fost plasată. În același timp, însăși NASA estimează producția de SLS la 52 de luni plus 6 luni pentru pregătirea pentru lansare, ceea ce înseamnă de fapt imposibilitatea lansării Europa Cliper pe SLS în 2023 [10] .

Pe 24 iulie 2021, NASA a anunțat că a selectat vehiculul de lansare Falcon Heavy al SpaceX pentru a livra Europa Clipper lui Jupiter. Data lansării - octombrie 2024; valoarea contractului este de 178 milioane de dolari [16] .

Scopurile și obiectivele proiectului

Europa Clipper are două obiective principale:

Pentru a atinge aceste obiective, Europa Clipper are trei obiective principale:

În cazul unei lansări cu succes a telescopului către ei. James Webb , vor fi obținute imagini de înaltă rezoluție ale Europei care vor începe studiul regiunilor cu gheizere și activitate geologică ridicată și vor ajuta, de asemenea, la precizarea regiunilor de studiu pentru Europa Clipper [17] .

Scenariul misiunii

Începând cu 2017, lansarea sondei este planificată pentru 4 iunie 2022, cu o fereastră de lansare de 21 de zile, care se va închide pe 25 iunie. Data lansării în rezervă este stabilită pentru 2023 [18] . În iulie 2020, data de lansare a fost stabilită pentru vara sau toamna anului 2024 pentru vehiculul de lansare SLS și o fereastră de trei săptămâni în octombrie 2024 pentru vehiculele de lansare comerciale (cu manevre de asistare gravitațională lângă Marte și Pământ) [19] . Dacă se alege un transportator comercial, lansarea va avea loc în octombrie 2024, în februarie 2025 se va efectua o manevră gravitațională în apropiere de Marte și în decembrie 2026 lângă Pământ, iar sosirea în sistemul Jupiter va avea loc în aprilie 2030.

Faza zborului interplanetar

Faza de explorare a Europei

Caracteristici

Lansare vehicul

Europa Clipper poate fi lansat pe orbită cu unul dintre următoarele vehicule de lansare:

S-a decis renunțarea la opțiunea cu Atlas V 551 ILV (zbor de 7,4 ani cu o manevră EVEE (Pământ-Venus-Pământ-Pământ); costul de lansare - aproximativ 200 de milioane de dolari) a fost decis să fie abandonat în august 2016 [21]. ] . Conform noilor reguli NASA, trei lansări sunt suficiente pentru a certifica un nou ILV în locul celor 10 anterioare, ceea ce permite ca Falcon Heavy să fie folosit pentru a lansa Europa Clipper.

La sfârșitul anului 2019 se va lua o decizie privind alegerea unui vehicul de lansare [22] .

Constructii

Echipament științific

Pe 26 mai 2015, NASA a anunțat selecția a 9 instrumente științifice din 33 de opțiuni propuse inițial de organizațiile științifice și universități, a căror dezvoltare va cheltui 110 milioane de dolari pe 3 ani [23] [24] .

Numele instrumentului abr. Descriere
Explorarea scoarței de gheață și a oceanului subglaciar
Instrument cu plasmă pentru sondare magnetică PIMS Împreună cu un magnetometru, va determina grosimea crustei de gheață de pe suprafața Europei, adâncimea oceanului și salinitatea acestuia.
Caracterizarea interioară a Europei folosind magnetometrie ICEMAG Acesta va măsura câmpul magnetic de lângă suprafața Europei și, prin sondaj electromagnetic prin satelit, va determina, de asemenea, grosimea și salinitatea oceanului subglaciar al Europei.
Radar pentru evaluarea și sondarea Europa: Ocean până aproape de suprafață MOTIV Un radar cu frecvență dublă (VHF: 60 MHz, HF: 9 MHz) care va efectua o scanare radar a suprafeței satelitului pentru a determina structura internă a crustei sale de gheață (prezența cavităților și a altor formațiuni în ea) și a curenților din subglaciar. ocean.
  • Greutatea electronicelor: 17,5 kg.
  • Greutatea antenei: 14,7 kg.
  • Greutate brută: 32,2 kg.
  • Lungimea antenei: 16 m.
  • Consum de energie: 55W.
  • Cantitatea de date colectată pentru fiecare zbor: 24 Gbit.
  • Lider de proiect: Donald Blankenship, Universitatea din Texas , Austin
Studiul structurii geologice
Europa Imaging System EIS Camerele cu unghi îngust și larg ale acestui instrument vor scana cea mai mare parte a suprafeței satelitului cu o precizie de până la 50 de metri și secțiuni individuale - până la 0,5 metri.
  • Rezoluție matrice - 4096 × 2048, CMOS.
  • Cantitatea totală de date comprimate va fi de 487 GB (11 GB pentru fiecare zbor), decomprimate - aproximativ 2,6 TB.
  • Lider de proiect: Elizabeth Turtle, Laboratorul de Fizică Aplicată Johns Hopkins , Maryland
Sistem de imagistică cu emisii termice Europa E-THEMIS El va efectua un studiu de înaltă precizie al radiației termice din Europa și va ajuta la identificarea zonelor cu gheizere de pe suprafața satelitului. Instrumentul este succesorul instrumentului THEMIS de la bordul sondei Mars Odyssey și instrumentului OTES în curs de dezvoltare pentru sonda OSIRIS-REx.
Studiu de structură
Spectrometru de masă pentru explorarea planetară/Europa MASPEX Investigează compoziția emisiilor de apă din adâncurile Europei în atmosfera sa extrem de rarefiată și, astfel, va ajuta la studiul oceanului apropiat de suprafață.
  • Lider de proiect: Jack Waite, Southwestern Research Institute , San Antonio
Spectrograf ultraviolet/Europa UVS Va înregistra emisiile de apă pe suprafața Europei. Practic, acest instrument este cel care va studia atmosfera satelitului lui Jupiter. Instrumentul este succesorul spectrografelor ultraviolete instalate pe sondele Rosetta, New Horizons, Lunar Reconnaissance Orbiter, Juno și JUICE (dezvoltate de aceeași echipă și este practic o copie a acesteia).
  • Greutatea aparatului: 6,43 kg.
  • Masa de protecție împotriva radiațiilor: 11,1 kg.
  • Greutate brută: 17,5 kg.
  • Dimensiuni: 34,6 cm x 38,2 cm x 14,5 cm.
  • Consum de energie: 9,7 W.
  • Interval spectral: 55-210 nm.
  • Lider de proiect: Kurt Retherford, Southwestern Research Institute , San Antonio
Analizor de masă de praf de suprafață SUDA Va măsura caracteristicile fizice ale particulelor mici emise din intestinele Europei.
Spectrometru de cartografiere a imaginilor pentru Europa MISE Cercetează compoziția chimică a satelitului, în special conținutul de săruri, minerale, substanțe organice și apă la suprafața și în intestinele Europei. Acesta este unul dintre instrumentele care pot indica prezența vieții.

Separat, agenția a notat instrumentul SPace Environmental and Composition Investigation în apropierea instrumentului Europan Surface (SPECIES), dezvoltat sub conducerea lui Mehdi Benn la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA din Maryland. Acest instrument combină capacitățile unui spectrograf de masă și ale unui cromatograf în gaz. Este de așteptat să-și găsească aplicație, dacă nu în viitoarele misiuni, atunci în viitoarele misiuni.

Lista minimă de instrumente științifice constă din următoarele articole:

Lista recomandată de instrumente științifice include trei instrumente suplimentare:

Nanosateliți

În 2014, JPL a propus unui număr de universități americane [25] să dezvolte idei pentru crearea de sateliți miniaturali detașabili în format CubeSat, care să fie echipați cu motoare xenon și destinate studierii gheizerelor ipotetice ale Europei, gravitaționale, magnetice și radiații. câmpurile satelitului, precum și scanarea suprafeței pentru a căuta locuri potrivite de aterizare pentru misiuni viitoare. Au fost selectate 10 concepte pentru dezvoltare ulterioară.

Implementarea unui astfel de proiect ca parte a misiunii Europa Clipper din cauza creșterii greutății totale a încărcăturii utile a dispozitivului este posibilă doar dacă SLS este ales ca vehicul de lansare. Cu toate acestea, în mai 2015, după anunțarea listei instrumentelor pentru sondă, NASA nu a exclus apariția sateliților CubeSat în cadrul misiunii.

În august 2015, s-a știut că echipa științifică a proiectului discuta despre o modificare a misiunii, în care aceasta ar deveni un analog al misiunii Cassini și, pe lângă vehiculul principal, ar avea un vehicul de coborâre. În cazul în care NASA aprobă includerea unui vehicul de coborâre în misiune, oamenii de știință de la Agenția Spațială Europeană vor fi implicați în dezvoltarea acestuia. Aparatul va avea probabil un burghiu pentru a studia natura stratului superior al scoarței de gheață din Europa.

În total, se propune rezervarea a 250 kg de masă pentru astfel de dispozitive ca parte a sondei .

Vehicul de aterizare

La sfârșitul anului 2015, Congresul SUA a adoptat un buget pentru NASA pentru a completa misiunea în Europa cu un lander. Se presupune că acesta va fi un mic lander cu o masă de aproximativ 230 kg (din care 42 kg este echipament științific) și o viață activă de peste 20 de zile . Sarcina aparatului va fi studierea structurii chimice a scoarței de gheață a Europei [26] .

Această cerință a Congresului complică foarte mult dezvoltarea unei misiuni în Europa, deoarece NASA nu are o platformă gata făcută pentru un dispozitiv de o complexitate atât de mare. În plus, includerea unui astfel de dispozitiv în componența unei singure misiuni în Europa va crește semnificativ masa totală și, în consecință, timpul de zbor către sistemul Jupiter.

Ideea creării unui vehicul de coborâre (un mic aterizare cu un penetrator), împreună cu NASA, este interesată de Agenția Spațială Europeană, care poate investi în proiect o sumă care să nu depășească 550 de milioane de euro.

Pe 9 februarie 2017, NASA a dezvăluit planurile pentru un lander [27] . Toate dispozitivele aflate în curs de dezvoltare se vor baza pe analogi dovediți utilizați în misiunile NASA și ESA: roverul Curiosity, sonda Rosetta, landerul Phoenix și roverul Pasteur ca parte a misiunii euro-ruse Exomars [28] .

Lansarea aparatului este de așteptat să fie finalizată nu mai devreme de sfârșitul anului 2025 folosind SLS Block 1B ILV separat de orbiter. În același timp, va zbura către Jupiter abia în 2030, iar abia un an mai târziu va putea ateriza pe Europa, deoarece înainte de aceasta va trebui să intre pe orbita gigantului gazos. Masa sondei ar trebui să fie de aproximativ 16,6 tone. Echipamentul amplasat pe el va cântări ceva mai mult de 45 de kilograme [29] .

Plan de zbor estimat:

  1. 2024 - lansare (cea mai devreme dată posibilă);
  2. octombrie 2026 - manevră gravitațională în apropierea Pământului;
  3. octombrie 2029 - sosirea în sistemul Jupiter;
  4. Aprilie 2031 - aterizarea dispozitivului pe Europa (cea mai devreme dată posibilă).

Misiuni conexe

Agenția Spațială Europeană dezvoltă nava spațială JUICE pentru studiul lui Jupiter și a sateliților săi (în primul rând Ganymede și Callisto ); data de lansare planificată este 2022, sosirea pe Jupiter este 2029. Roscosmos și Agenția Spațială Japoneză iau în considerare și posibilitatea de a-și lansa vehiculele în sistemul Jupiter ( Laplace - Europe P , Jupiter Magnetospheric Orbiter ), dar în acest moment (2019) sunt fie anulate, fie amânate pe termen nelimitat.

Note

  1. Misiunea NASA numită „Europa Clipper” (10 martie 2017). Preluat la 15 martie 2017. Arhivat din original la 16 martie 2017.
  2. Conceptul de misiune Europa Clipper  (ing.)  (link indisponibil) . Destinație: Europa . Institutul SETI . Consultat la 19 aprilie 2014. Arhivat din original pe 19 aprilie 2013.
  3. Conceptul de misiune Europa al NASA respinge ASRG-urile - ar putea folosi în schimb panouri solare la Jupiter (5 septembrie 2013). Consultat la 2 noiembrie 2013. Arhivat din original la 10 iulie 2018.
  4. NASA caută concepte externe pentru misiune pe Luna Joviană Oceanică (28 aprilie 2014). Preluat la 13 mai 2014. Arhivat din original la 14 mai 2014.
  5. NASA alocă 25 de milioane de dolari pentru instrumentele necesare „căutării vieții dincolo de Pământ” (17 iulie 2014). Preluat la 28 septembrie 2017. Arhivat din original la 6 martie 2016.
  6. Misiunea Europa Flyby a NASA se mută în faza de proiectare (22 februarie 2017). Preluat la 15 martie 2017. Arhivat din original la 12 noiembrie 2020.
  7. NASA studiază opțiuni mai puțin costisitoare pentru misiunea Europa lander (link inaccesibil - istorie ) (6 septembrie 2017). 
  8. NASA va înlocui instrumentul Europa Clipper . Știri spațiale (6 martie 2019).
  9. Schimbarea instrumentelor Europa Clipper ar putea afecta știința misiunii . Știri spațiale (26 aprilie 2019).
  10. 1 2 3 Raportul inspectorului general avertizează despre probleme de cost și de program pentru Europa Clipper . Știri spațiale (29 mai 2019). Preluat la 2 august 2019. Arhivat din original la 30 septembrie 2021.
  11. Europa Clipper trece revizuirea cheie . Știri spațiale (21 august 2019).
  12. Misiunea pe Luna de gheață a lui Jupiter a fost confirmată . NASA (19 august 2019). Preluat la 30 august 2019. Arhivat din original la 30 noiembrie 2020.
  13. Inspectorul general al NASA solicită Congresului flexibilitatea lansării Europa Clipper . Știri spațiale (28 august 2019). Preluat la 30 august 2019. Arhivat din original la 30 septembrie 2021.
  14. BIROUL DE INSPECTOR GENERAL NASA . BIROUL INSPECTOR GENERAL NASA (27 august 2019). Preluat la 30 august 2019. Arhivat din original la 8 noiembrie 2020.
  15. Bugetul propus de NASA pentru 2018 ar putea împinge misiunea Europa la sfârșitul anilor 2020 (25 mai 2017). Preluat la 5 iunie 2017. Arhivat din original la 30 mai 2017.
  16. SpaceX va lansa nave spațiale NASA pentru a studia luna lui Jupiter în 2024 . TASS (24.07.2021). Preluat la 26 iulie 2021. Arhivat din original la 26 iulie 2021.
  17. Telescopul Webb al NASA va studia „lumile oceanice” ale sistemului nostru solar (24 august 2017). Preluat la 26 august 2017. Arhivat din original la 26 august 2017.
  18. Data de lansare a Europa Clipper depinde de pregătirea SLS Mobile Launcher (3 noiembrie 2017). Consultat la 4 noiembrie 2017. Arhivat din original la 7 august 2019.
  19. Creșterea costurilor determină modificări ale instrumentelor Europa Clipper . Știri spațiale (07.10.2020). Preluat la 2 februarie 2021. Arhivat din original la 29 septembrie 2021.
  20. Bridenstine sugerează să arunce SLS pentru primul zbor Orion în jurul Lunii . Arc Parabolic (13 martie 2019). Preluat la 14 martie 2019. Arhivat din original la 15 martie 2019.
  21. Planificarea misiunii Europa pentru posibile reduceri de buget în 2017 - Vezi mai multe la: http://spacenews.com/europa-mission-planning-for-possible-budget-cuts-in-2017 (link indisponibil - poveste ) (17 august, 2016). 
  22. Propunerea de buget NASA continuă dezbaterea despre când și cum să lanseze Europa Clipper (link indisponibil - istoric ) (22 februarie 2018). 
  23. Misiunea Europa a NASA începe cu selecția instrumentelor științifice (26 mai 2015). Consultat la 8 iunie 2015. Arhivat din original pe 5 iulie 2015.
  24. Altă Europa (28 mai 2015). Preluat la 23 iunie 2020. Arhivat din original la 21 septembrie 2020.
  25. JPL Selects Europa CubeSat Proposals for Study (8 octombrie 2014). Preluat la 8 iunie 2015. Arhivat din original la 11 noiembrie 2020.
  26. Ați încercat să nu aterizați acolo? Da, corect - mergem în Europa (17 noiembrie 2015). Preluat la 28 septembrie 2017. Arhivat din original la 10 ianuarie 2016.
  27. Europa Lander Mission Cocept . Preluat la 23 iunie 2020. Arhivat din original la 6 iulie 2017.
  28. Eroare la nota de subsol ? : Etichetă nevalidă <ref>; автоссылка1fără text pentru note de subsol
  29. NASA discută cum să facă o misiune de studiere a lunii Jupiter mai puțin costisitoare (17 septembrie 2017). Preluat la 23 iunie 2020. Arhivat din original la 30 septembrie 2019.

Link -uri