Europa Clipper

Europa Clipper
Kund NASA
Uppgifter studie av Europa
Satellit Jupiter
bärraket Falcon Heavy
lansera oktober 2024
NSSDCA ID EUROPA-CL
jpl.nasa.gov/missions/eu...
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Europa Clipper (arbetstitel - Europa Multiple-Flyby Mission ) [1] - ett projekt av NASA :s  automatiska interplanetära station som en del av huvudbanan och landaren, utformad för att studera den sjätte satelliten av Jupiter - Europa , för dess förmåga att stödja liv. Lanseringen av stationen är planerad till den 10 oktober 2024 . Den totala tiden för forskning i Europa kommer att vara 3,5 år , under vilken sonden kommer att göra 45 satelliter förbiflygningar på en höjd av 2700 till 25 km (för jämförelse var den maximala inflygningen för Galileo 200 km ).

Projekthistorik

Förfas A

Fas A (förprojektstadiet)

Fas B (Draft Design Stage)

Fas C

Augusti 2019 till december 2020

Den 24 juli 2021 tillkännagav NASA valet av Falcon Heavy bärraket för Europa Clipper-uppskjutningen med ett extra fast drivmedelsöversteg. Lanseringen är planerad till oktober 2024.

Fas D

Januari 2021 till juli 2022 (18 månader).

Fas E

Från juli 2022 till december 2022 (6 månader). Faserna C, D och E kommer att omfatta arbete med den slutliga designen av sonden, dess montering, testning av alla system och själva uppskjutningen i rymden.

Vetenskapliga team av projektet

Uppskattning av kostnaden och finansieringen av projektet

Uppskattning av kostnaden för projektet

Projektfinansiering

Starta fordon

På grund av Jupiters avsevärda avstånd från jorden och den höga massan av själva enheten är det mest praktiska sättet att leverera Europa Clipper att använda en supertung bärraket.

NASA uppskattar användningen av en supertung SLS till $876 miljoner mot cirka $450 miljoner för en tung Delta IV Heavy eller supertung Falcon Heavy . Men till skillnad från den senare kan SLS leverera Europa Clipper till Jupiter direkt (utan gravitationsmanövrar) på mindre än tre år och kommer som ett resultat att spara flera hundra miljoner dollar genom att minska kostnaderna för uppdragspersonalens löner, underhåll av markinfrastruktur etc. Som ett resultat blir skillnaden i kostnad mindre än 300 miljoner dollar. En annan fråga är att NASA skulle beställa SLS i september 2018 för att vara redo för lanseringsfönstret i juli 2023, men i mars 2019 har beställningen fortfarande inte gjorts. Samtidigt uppskattar NASA själva produktionen av SLS till 52 månader plus 6 månader för förberedelse för uppskjutning, vilket i själva verket innebär omöjligheten att lansera Europa Cliper på SLS 2023 [10] .

Den 24 juli 2021 tillkännagav NASA att man valt SpaceX :s Falcon Heavy bärraket för att leverera Europa Clipper till Jupiter. Lanseringsdatum - oktober 2024; värdet av kontraktet är 178 miljoner dollar [16] .

Mål och mål för projektet

Europa Clipper har två huvudmål:

För att uppnå dessa mål har Europa Clipper tre huvudmål:

I händelse av en framgångsrik lansering av teleskopet till dem. James Webb , högupplösta bilder av Europa kommer att erhållas som kommer att starta studiet av regioner med gejsrar och hög geologisk aktivitet och kommer också att hjälpa till att specificera studieregionerna för Europa Clipper [17] .

Uppdragsscenario

Från och med 2017 är lanseringen av sonden planerad till den 4 juni 2022 med ett uppskjutningsfönster på 21 dagar, som kommer att stängas den 25 juni. Reservstartdatumet är satt till 2023 [18] . I juli 2020 sattes uppskjutningsdatumet till sommaren eller hösten 2024 för SLS-raketen och ett treveckorsfönster i oktober 2024 för kommersiella bärraketer (med gravitationsmanövrar nära Mars och jorden) [19] . Om en kommersiell bärare väljs kommer uppskjutningen att ske i oktober 2024, i februari 2025 kommer en gravitationsmanöver att utföras nära Mars och i december 2026 nära jorden, och ankomst till Jupitersystemet kommer att ske i april 2030.

Fas av interplanetär flygning

Europas utforskningsfas

Egenskaper

Starta fordon

Europa Clipper kan skjutas upp i omloppsbana av en av följande bärraketer:

Det beslutades att överge alternativet med Atlas V 551 ILV (flygning på 7,4 år med en EVEE-manöver (Earth-Venus-Earth-Earth); lanseringskostnad - cirka 200 miljoner dollar) beslutades att överges i augusti 2016 [21 ] . Enligt de nya NASA-reglerna räcker tre uppskjutningar för att certifiera en ny ILV istället för de tidigare 10, vilket gör att Falcon Heavy kan användas för att lansera Europa Clipper.

I slutet av 2019 tas beslut om val av bärraket [22] .

Konstruktion

Vetenskaplig utrustning

Den 26 maj 2015 tillkännagav NASA valet av 9 vetenskapliga instrument från 33 initialt föreslagna alternativ av vetenskapliga organisationer och universitet, vars utveckling kommer att spendera 110 miljoner dollar under 3 år [23] [24] .

Verktygets namn Abbr. Beskrivning
Utforskning av isskorpan och det subglaciala havet
Plasmainstrument för magnetiskt ljud PIMS Tillsammans med en magnetometer kommer den att bestämma tjockleken på isskorpan på Europas yta, havets djup och dess salthalt.
  • Projektledare: Joseph Westlake, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Maryland
Interiörkarakterisering av Europa med hjälp av magnetometri ICEMAG Det kommer att mäta det magnetiska fältet nära Europas yta och, genom satellitelektromagnetiskt sondering, kommer också att bestämma tjockleken och salthalten i Europas subglaciala hav.
Radar för Europa-bedömning och sondering: Hav till nära yta ANLEDNING En dubbelfrekvensradar (VHF: 60 MHz, HF: 9 MHz) som kommer att utföra en radarskanning av satellitens yta för att bestämma den inre strukturen av dess isskorpa (närvaro av håligheter och andra formationer i den) och strömmar i subglacialen hav.
  • Elektronikens vikt: 17,5 kg.
  • Antennvikt: 14,7 kg.
  • Totalvikt: 32,2 kg.
  • Antennlängd: 16 m.
  • Strömförbrukning: 55W.
  • Insamlad mängd data för varje flygning: 24 Gbit.
  • Projektledare: Donald Blankenship, University of Texas , Austin
Studie av den geologiska strukturen
Europas bildsystem EIS De smala och vidvinkelkamerorna i detta instrument kommer att skanna det mesta av satellitens yta med en noggrannhet på upp till 50 meter, och enskilda sektioner - upp till 0,5 meter.
  • Matrisupplösning - 4096 × 2048, CMOS.
  • Den totala mängden komprimerad data kommer att vara 487 GB (11 GB för varje flygning), dekomprimerad - cirka 2,6 TB.
  • Projektledare: Elizabeth Turtle, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Maryland
Europa Thermal Emission Imaging System E-TEMA Han kommer att genomföra en högprecisionsstudie av den termiska strålningen från Europa och kommer att hjälpa till att identifiera områden med gejsrar på satellitens yta. Instrumentet är efterföljaren till THEMIS-instrumentet ombord på Mars Odyssey -sonden och OTES-instrumentet som utvecklas för OSIRIS-REx-sonden.
Strukturstudie
MAss Spectrometer for Planetary EXploration/Europa MASPEX Undersöker sammansättningen av vattenemissioner från Europas djup in i dess extremt försämrade atmosfär och kommer på så sätt att hjälpa till att studera havet nära ytan.
  • Projektledare: Jack Waite, Southwestern Research Institute , San Antonio
Ultraviolet Spectrograph/Europa UVS Kommer att registrera vattenutsläpp på Europas yta. I grund och botten är det detta instrument som kommer att studera atmosfären i Jupiters satellit. Instrumentet är efterföljaren till de ultravioletta spektrograferna installerade på sonderna Rosetta, New Horizons, Lunar Reconnaissance Orbiter, Juno och JUICE (utvecklade av samma team och är praktiskt taget en kopia av det).
  • Enhetens vikt: 6,43 kg.
  • Massa av strålskydd: 11,1 kg.
  • Totalvikt: 17,5 kg.
  • Mått: 34,6 cm x 38,2 cm x 14,5 cm.
  • Strömförbrukning: 9,7W.
  • Spektralområde: 55-210 nm.
  • Projektledare: Kurt Retherford, Southwestern Research Institute , San Antonio
SUrface Dust Mass Analyzer SUDA Kommer att mäta de fysiska egenskaperna hos små partiklar som släpps ut från tarmarna i Europa.
Mapping Imaging Spectrometer för Europa MISE Undersöker satellitens kemiska sammansättning, särskilt innehållet av salter, mineraler, organiska ämnen och vatten vid ytan och i Europas tarmar. Detta är ett av verktygen som kan indikera närvaron av liv.

Separat noterade byrån SPace Environmental and Composition Investigation nära Europan Surface (SPECIES) verktyget, utvecklat under ledning av Mehdi Benn vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Maryland. Detta instrument kombinerar kapaciteten hos en masspektrograf och en gaskromatograf. Det förväntas att det kommer att hitta tillämpning, om inte i det kommande, så i framtida uppdrag.

Minimilistan över vetenskapliga instrument består av följande poster:

Den rekommenderade listan över vetenskapliga instrument innehåller ytterligare tre instrument:

Nanosatelliter

År 2014 föreslog JPL ett antal amerikanska universitet [25] att utveckla idéer för att skapa löstagbara miniatyrsatelliter i CubeSat-formatet, som skulle vara utrustade med xenonmotorer och avsedda att studera Europas hypotetiska gejsrar, gravitation, magnet och strålning. satellitens fält, samt skanna ytan för att söka efter lämpliga platser för landningar för framtida uppdrag. 10 koncept valdes ut för vidareutveckling.

Genomförandet av ett sådant projekt som en del av Europa Clipper-uppdraget på grund av ökningen av den totala vikten av enhetens nyttolast är endast möjligt om SLS väljs som bärraket. Men i maj 2015, efter tillkännagivandet av listan över instrument för sonden, uteslöt inte NASA att CubeSat-satelliter skulle dyka upp som en del av uppdraget.

I augusti 2015 blev det känt att projektets vetenskapliga team diskuterade en modifiering av uppdraget, där det skulle bli en analog till Cassini-uppdraget och, förutom huvudfordonet, skulle ha en nedstigningsmodul. I händelse av att NASA godkänner inkluderingen av ett nedstigningsfordon i uppdraget, kommer forskare från European Space Agency att vara engagerade i dess utveckling. Apparaten kommer troligen att ha en borr för att studera beskaffenheten av det övre lagret av Europas isskorpa.

Totalt föreslås det att 250 kg massa reserveras för sådana enheter som en del av sonden .

Landningsfordon

I slutet av 2015 antog den amerikanska kongressen en budget för NASA för att komplettera uppdraget till Europa med en lander. Det antas att detta kommer att vara en liten landare med en massa på cirka 230 kg (varav 42 kg är vetenskaplig utrustning) och ett aktivt liv på 20+ dagar . Apparatens uppgift blir att studera den kemiska strukturen hos Europas isskorpa [26] .

Detta kongresskrav komplicerar i hög grad utvecklingen av ett uppdrag till Europa, eftersom NASA inte har en färdig plattform för en enhet av så hög komplexitet. Dessutom kommer införandet av en sådan anordning i sammansättningen av ett enda uppdrag till Europa att avsevärt öka den totala massan och följaktligen flygtiden till Jupiter-systemet.

Idén om att skapa ett nedstigningsfordon (en liten landare med en penetrator), tillsammans med NASA, är intresserad av European Space Agency, som kan investera i projektet med ett belopp som inte överstiger 550 miljoner euro.

Den 9 februari 2017 presenterade NASA planerna för en landare [27] . Alla enheter under utveckling kommer att baseras på beprövade analoger som används i NASA- och ESA-uppdrag: Curiosity-rover, Rosetta-sonden, Phoenix-lander och Pasteur-rover som en del av det europeiskt-ryska uppdraget Exomars [28] .

Lanseringen av apparaten förväntas slutföras tidigast i slutet av 2025 med hjälp av SLS Block 1B ILV separat från orbitern. Samtidigt kommer den att flyga till Jupiter först 2030, och bara ett år senare kommer den att kunna landa på Europa, eftersom den innan dess måste gå in i gasjättens omloppsbana. Sondens massa bör vara cirka 16,6 ton. Utrustningen som placeras på den kommer att väga lite mer än 45 kilogram [29] .

Beräknad färdplan:

  1. 2024 - lansering (tidigast möjliga datum);
  2. Oktober 2026 - gravitationsmanöver nära jorden;
  3. Oktober 2029 - ankomst till Jupitersystemet;
  4. April 2031 - landning av enheten i Europa (tidigast möjliga datum).

Relaterade uppdrag

European Space Agency utvecklar rymdfarkosten JUICE för studier av Jupiter och dess satelliter (främst Ganymedes och Callisto ); det planerade lanseringsdatumet är 2022, ankomst till Jupiter är 2029. Roscosmos och Japan Space Agency överväger också möjligheten att skjuta upp sina fordon i Jupitersystemet ( Laplace - Europe P , Jupiter Magnetospheric Orbiter ), men för tillfället (2019) är de antingen inställda eller uppskjutna på obestämd tid.

Anteckningar

  1. NASA-uppdrag med namnet "Europa Clipper" (10 mars 2017). Hämtad 15 mars 2017. Arkiverad från originalet 16 mars 2017.
  2. The Europa Clipper Mission Concept  (eng.)  (ej tillgänglig länk) . Destination: Europa . SETI-institutet . Hämtad 19 april 2014. Arkiverad från originalet 19 april 2013.
  3. NASA:s Europa-uppdragskoncept avvisar ASRGs - kan använda solpaneler vid Jupiter istället (5 september 2013). Hämtad 2 november 2013. Arkiverad från originalet 10 juli 2018.
  4. NASA söker externa koncept för uppdraget till Oceanic Jovian Moon (28 april 2014). Hämtad 13 maj 2014. Arkiverad från originalet 14 maj 2014.
  5. Nasa avsätter 25 miljoner dollar för instrument som behövs för "sökandet efter liv bortom jorden" (17 juli 2014). Hämtad 28 september 2017. Arkiverad från originalet 6 mars 2016.
  6. NASA:s Europa Flyby-uppdrag går in i designfas (22 februari 2017). Hämtad 15 mars 2017. Arkiverad från originalet 12 november 2020.
  7. NASA studerar billigare alternativ för Europa-landeruppdrag (otillgänglig länk - historia ) (6 september 2017). 
  8. NASA ska ersätta Europa Clipper-instrumentet . Rymdnyheter (6 mars 2019).
  9. ↑ Byte av Europa Clipper-instrument kan påverka uppdragsvetenskap . Rymdnyheter (26 april 2019).
  10. 1 2 3 Inspektörens allmänna rapport varnar för kostnads- och schemaproblem för Europa Clipper . Rymdnyheter (29 maj 2019). Hämtad 2 augusti 2019. Arkiverad från originalet 30 september 2021.
  11. Europa Clipper klarar nyckelgranskning . Rymdnyheter (21 augusti 2019).
  12. Uppdrag till Jupiters iskalla måne bekräftat . NASA (19 augusti 2019). Hämtad 30 augusti 2019. Arkiverad från originalet 30 november 2020.
  13. NASA:s generalinspektör ber kongressen om flexibilitet i lanseringen av Europa Clipper . Rymdnyheter (28 augusti 2019). Hämtad 30 augusti 2019. Arkiverad från originalet 30 september 2021.
  14. NASA-KONTORET AV INSPEKTOR GENERAL . NASA-KONTORET FÖR GENERALINSPEKTOR (27 augusti 2019). Hämtad 30 augusti 2019. Arkiverad från originalet 8 november 2020.
  15. NASA:s förslag till budget för 2018 skulle kunna driva Europamissionen till slutet av 2020-talet (25 maj 2017). Hämtad 5 juni 2017. Arkiverad från originalet 30 maj 2017.
  16. SpaceX lanserar NASA-rymdfarkoster för att studera Jupiters måne 2024 . TASS (24.07.2021). Hämtad 26 juli 2021. Arkiverad från originalet 26 juli 2021.
  17. NASA:s Webb-teleskop kommer att studera vårt solsystems "havvärldar" (24 augusti 2017). Hämtad 26 augusti 2017. Arkiverad från originalet 26 augusti 2017.
  18. Europa Clippers lanseringsdatum beror på SLS Mobile Launcher-beredskap (3 november 2017). Hämtad 4 november 2017. Arkiverad från originalet 7 augusti 2019.
  19. Kostnadsökning leder till förändringar av Europa Clipper-instrument . Rymdnyheter (07/10/2020). Hämtad 2 februari 2021. Arkiverad från originalet 29 september 2021.
  20. Bridenstine föreslår dumpning av SLS för första Orion-flyget runt månen . Parabolic Arc (13 mars 2019). Hämtad 14 mars 2019. Arkiverad från originalet 15 mars 2019.
  21. Europa mission planering för möjliga budgetnedskärningar under 2017 - Se mer på: http://spacenews.com/europa-mission-planning-for-possible-budget-cuts-in-2017 (otillgänglig länk - story ) (17 augusti, 2016). 
  22. NASAs budgetförslag fortsätter debatten om när och hur man ska lansera Europa Clipper (ej tillgänglig länk - historia ) (22 februari 2018). 
  23. NASA:s Europauppdrag börjar med urval av vetenskapliga instrument (26 maj 2015). Hämtad 8 juni 2015. Arkiverad från originalet 5 juli 2015.
  24. Övrigt Europa (28 maj 2015). Hämtad 23 juni 2020. Arkiverad från originalet 21 september 2020.
  25. JPL väljer Europa CubeSat-förslag för studier (8 oktober 2014). Hämtad 8 juni 2015. Arkiverad från originalet 11 november 2020.
  26. Försök att inte landa där? Ja precis - vi ska till Europa (17 november 2015). Hämtad 28 september 2017. Arkiverad från originalet 10 januari 2016.
  27. Europa Lander Mission Cocept . Hämtad 23 juni 2020. Arkiverad från originalet 6 juli 2017.
  28. Fotnotsfel ? : Ogiltig tagg <ref>; автоссылка1ingen text för fotnoter
  29. NASA diskuterar hur man gör ett uppdrag för att studera Jupiters måne billigare (17 september 2017). Hämtad 23 juni 2020. Arkiverad från originalet 30 september 2019.

Länkar