Europa Clipper: Sejlads til Jupiters ismåne

Europe Clipper art

Kunstnerens illustration af Europa Clipper, et NASA-rumfartøj, der vil studere Jupiters havhavende måne Europa under snesevis af flybys. (Billedkredit: NASA)





Europa Clipper er en planlagt NASA -mission, der ville undersøge beboelighed for en af ​​Jupiters måner, Europa. Under månens iskolde overflade menes der at eksistere et omfattende hav. Hubble -rumteleskopet har opdaget tegn på fjer, der er udbrudt fra dette hav flere gange i de seneste år, og tilføjer flere spekulationer om, at liv ville være muligt på Europa.

Missionen blev officielt omdøbt til 'Clipper' i 2017, efter at denne titel i mange år blev brugt som kaldenavn. (Det tidligere officielle NASA-navn var Europa Multiple Flyby Mission.) Clipper refererer til 'klippeskibene, der sejlede over verdenshavene i det 19. århundrede ... tremastede sejlskibe, der er kendt for deres nåde og hurtighed', ifølge en NASA -erklæring i marts 2017 .

Hvis missionen lanceres, ville Europa Clipper flyve forbi månen fra 40 til 45 gange for at hjælpe forskere med at lære mere om Europas miljø: dens isnende overflade, dens indre og de massive mængder stråling, der omgiver den, og kommer fra nærliggende Jupiter. Kongressen anmodede tidligere om lancering af missionen i 2022, men nylige budgetændringer kan tvinge ekspeditionen til at starte senere i 2020'erne.



Historien om udforskning af Europa

Den italienske astronom Galileo Galilei opdagede Europa og de tre andre største måner på Jupiter i 1610, kort efter opfindelsen af ​​teleskopet. På grund af Europas lille størrelse måtte detaljerede undersøgelser af månen vente til rumalderen, hvor rumfartøjer flyver satellitter.

Europa blev først undersøgt af NASAs rumfartøj Pioneer 10 og Pioneer 11 i henholdsvis 1973 og 1974, selvom disse missioner fokuserede på billeddannelse af Jupiter. Efterfølgende hurtige flybys fandt sted under NASA Voyager 1- og Voyager 2 -missionerne, der gennemgik Jupiters system med et par måneders mellemrum i 1979. Disse tidlige billeder, selvom de var taget på afstand, viste, at Europa har en isnende overflade. På det tidspunkt troede mange astronomer, at alle måner lignede Jordens næsten atmosfærfrie måne, så at se steder som Europa var en overraskelse.

'Selvom Voyagers ikke passerede ekstremt tæt på Europa, var deres billeder af høj nok kvalitet til, at forskere bemærkede [at] nogle af de mørke bånd havde modsatte sider, der matchede hinanden ekstremt godt, som brikker i et puslespil,' NASA sagde i et tilbageblik på Europa -efterforskning .



'Disse revner var adskilt, og mørkt, isnende materiale syntes at have strømmet ind i de åbne huller, hvilket tyder på, at overfladen havde været aktiv på et eller andet tidspunkt tidligere,' sagde NASA -retrospektivet. 'Voyager -billeder viste kun en håndfuld slagkratere, som forventes at bygge op over tid, efterhånden som en planetoverflade konstant bliver bombarderet af meteoritter i milliarder af år, indtil overfladen er dækket af kratere. Således antydede mangel på store slagkratere, at månens overflade var relativt ung og antydede, at noget havde slettet dem - såsom isnende, vulkanske strømme eller bundfældning af den iskalde skorpe under sin egen vægt. '

Den fælles NASA-European Space Agency Galileo-mission til Jupiter udførte flere flybys i Europa mellem 1995 og 2003. En af missionens mest bemærkelsesværdige præstationer var at finde omfattende beviser for et salt, flydende hav under Europas overflade.

'En af Galileos vigtigste målinger viste, hvordan Jupiters magnetfelt blev forstyrret i rummet omkring Europa. Denne måling indebar kraftigt, at en særlig type magnetfelt bliver skabt (eller induceret) i Europa af et dybt lag af noget elektrisk ledende væske under overfladen, 'sagde NASA.



'Baseret på Europas iskolde sammensætning mener forskere, at det mest sandsynlige materiale til at skabe denne magnetiske signatur er et globalt hav af saltvand. En fremtidig mission til Europa kan bekræfte havets eksistens og begynde at behandle spørgsmål om månens levetid for livet, som vi kender det. '

I 2012 antydede observationer fra Hubble -rumteleskopet eksistensen af ​​en fjerdragt, der stammer fra Europas sydlige atmosfære. Opfølgninger var først vanskelige at få, men yderligere observationer af månen gav flere fjer i 2014 og 2016. De to sidstnævnte fjer stammer fra et varmt sted, der først blev opdaget af Galileo-missionen, hvilket indikerer, at stedet og fjerene kan være forbundet på en eller anden måde, sagde forskere i 2016.

Europa Clipper udviklingshistorie

Europa Clipper opstod i en mission, der havde til formål at omfatte deltagelse med European Space Agency og Japanese Aerospace Exploration Agency. Missionen blev kaldt Europa Jupiter System Mission-Laplace og var beregnet til at løfte af i 2020. Den ville have inkluderet to sonder: Jupiter Europa Orbiter (fra NASA) og Jupiter Ganymede Orbiter (ESA).

I sidste ende droppede de to bureauer imidlertid samarbejdet på grund af en konflikt mellem deres rumvisioner. ESA's bidrag stammede fra agenturets Cosmic Vision 2015-2025-program, hvor det videnskabelige samfund bestemmer de mest presserende rumforskningsmål for fremtidige missioner. USA identificerede imidlertid ikke Europa -missionen som en prioritet i Decadal Survey fra 2011 fra U.S.National Research Council, ifølge ESA. (Dette var også tilfældet for to andre ESA -missioner, så europæerne valgte at trække sig tilbage som partner, sagde de i en erklæring dengang.)

European Space Agency gik videre med en ny uafhængig mission, kaldet JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), der ville fokusere på Ganymede, Callisto og Europa. Denne mission blev i sidste ende godkendt til lancering og forventes at forlade Jorden i 2022 og ankomme til Jupiters system i 2030. I mellemtiden smed NASA og det amerikanske videnskabssamfund deres egen vej til en billigere Europa orbiter-mission, kaldet Europa Multiple-Flyby Mission. Missionen blev godkendt til yderligere NASA -udvikling i 2015, samme år bad kongressen NASA om at overveje at tilføje en lander for at forbedre missionens videnskab.

I begyndelsen af ​​2017 nåede Europa Clipper, som missionen nu kaldes, sit designfase (fase B). I denne del af missionens planlægning skal rumfartøjsingeniører bestemme detaljerede design af rumfartøjskomponenterne samt de instrumenter, det forventes at tage med til Europa. Nøgleudfordringer, som missionen skal overvinde, omfatter håndtering af det hårde strålingsmiljø og at sikre, at rumfartøjet er steriliseret tilstrækkeligt til at opfylde NASAs retningslinjer for planetarisk beskyttelse. Anmodningen om præsidentbudget for 2018 godkendte dog ikke landeren.

'For at bevare balancen i NASAs videnskabsportefølje og bevare fleksibiliteten til at udføre missioner, der var fast besluttet på at være vigtigere af videnskabssamfundet, giver budgettet ingen finansiering til en mission på flere milliarder dollars til at lande på Europa,' hed det i 2018-planen, som blev udgivet i marts 2017 .

Budgetforslaget på 19,1 milliarder dollar (frigivet i maj 2017) udpegede 425 millioner dollars til at udføre yderligere arbejde med missionen, men NASA advarede om, at hvis budgettet matchede nuværende fremskrivninger, ville det ikke tillade agenturet at starte missionen i tide til kongressens 2022 -frist . Denne frist blev fastsat tilbage i 2015. Europa Clipper forventes at kræve $ 2,48 milliarder, men indtil videre forventes det kun at modtage 1,63 milliarder dollar inden 2022.

'Vi har ikke budgettet til at lancere det i 2022, især på grund af flade budgetter i årene,' sagde NASAs fungerende finansdirektør Andrew Hunter under en telekonference og henviste til det faktum, at NASA forventes at have et fladt 19,1 mia. overordnet budget frem til 2022. Hvis dette budget holder, tilføjede NASA, kan Clipper først starte i midten til slutningen af ​​2020'erne.

Europa Clipper videnskab

Den nuværende missionsplan kræver, at Clipper foretager hele 45 flybys i Europa i forskellige højder, der spænder fra 25 kilometer til 2.700 kilometer over månens overflade. Flybys ville gøre tætte passager af Europa (hvor strålingen er den mest intense) og derefter flytte til en zone langt længere væk, hvor rumfartøjet kunne sende og modtage data fra Jorden og være forberedt på den næste flyby af den iskolde måne. Stråling forventes at være den begrænsende faktor i missionens levetid, mens de fleste andre rummissioner stopper, fordi de løber tør for brændstof eller mister evnen til at pege instrumenter korrekt.

Her er den fulde liste over videnskabelige instrumenter, der forventes at flyve på missionen:

  • Plasmainstrument til magnetisk lyd (PIMS)
  • Interiørkarakterisering af Europa ved hjælp af MAGnetometry (ICEMAG)
  • Mapping Imaging Spectrometer for Europa (MISE)
  • Europa Imaging System (EIS)
  • Radar til Europa-vurdering og lydning: Ocean to Near-surface (REASON)
  • Europa THermal Emission Imaging System (E-THEMIS)
  • MAss SP -spektrometer til planetarisk udforskning/Europa (MASPEX)
  • Ultraviolet spektrograf/Europa (UVS)
  • SUrface støvmasseanalysator (SUDA)

Rumfartøjets ni instrumenter er designet til at afsløre mere om arten af ​​Europas overflade og hav. Ifølge NASA, billeder og data ville flyde tilbage til Jorden fra kameraer og spektrometre ville radar kigge gennem Europas is for at se, hvor tyk den er, og hvad der kan være nedenunder, og magnetometeret ville analysere månens magnetfelt (oplysninger, der ville hjælpe med at forfine målinger af havets dybde og saltholdighed).

Holdet planlægger også at følge op på Hubble -rumteleskopets observationer af fjer. Specifikt ville det termiske instrument undersøge tegn på varmere vand nær overfladen, mens Clipper også leder efter vand i atmosfæren.

'Hvis plumes' eksistens bekræftes, og de er knyttet til et hav under overfladen, ville studere deres sammensætning hjælpe forskere med at undersøge den kemiske sammensætning af Europas potentielt beboelige miljø samtidig med at behovet for at bore gennem islag minimeres, 'sagde NASA.

Yderligere ressource