Europa Clipper

Europa Clipper
Zákazník NASA
Úkoly studium Evropy
Satelit Jupiter
nosná raketa Falcon Heavy
zahájení října 2024
ID NSSDCA EUROPA-CL
jpl.nasa.gov/missions/eu…
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Europa Clipper (pracovní název - Europa Multiple-Flyby Mission ) [1] - projekt  automatické meziplanetární stanice NASA jako součásti hlavního orbiteru a landeru, určený ke studiu šesté družice Jupiteru - Europa , pro její schopnost podporovat život. Start stanice je naplánován na 10. října 2024 [2] Mise Europa Clipper poskytne nominální garantovanou dobu provozu sondy v regionu Evropa minimálně 109 dní. Celkový čas na výzkum Evropy bude 3,5 roku , během kterého sonda provede 45 průletů satelitů ve výšce 2700 až 25 km(pro srovnání, maximální přiblížení Galilea bylo 200 km ).

Historie projektu

Předfáze A

Fáze A (předprojektová fáze)

Fáze B (fáze návrhu návrhu)

Fáze C

srpna 2019 do prosince 2020

Dne 24. července 2021 NASA oznámila výběr nosné rakety Falcon Heavy pro start Europa Clipper s přídavným horním stupněm na tuhá paliva. Spuštění je naplánováno na říjen 2024.

Fáze D

Leden 2021 až červenec 2022 (18 měsíců).

Fáze E

Od července 2022 do prosince 2022 (6 měsíců). Fáze C, D a E budou zahrnovat práce na finálním návrhu sondy, její montáž, testování všech systémů a samotný start do vesmíru.

Vědecký tým projektu

Odhad nákladů a financování projektu

Odhad nákladů na projekt

Financování projektu

Odpalovací vozidlo

Vzhledem ke značné vzdálenosti Jupiteru od Země a vysoké hmotnosti samotného zařízení je nejpraktičtějším způsobem doručení Europa Clipper použití supertěžké nosné rakety.

NASA odhaduje použití supertěžkého SLS na 876 milionů dolarů oproti asi 450 milionům dolarů za těžký Delta IV Heavy nebo supertěžký Falcon Heavy . Na rozdíl od posledně jmenovaného je však SLS schopna dopravit Europa Clipper k Jupiteru přímo (bez gravitačních manévrů) za méně než tři roky a v důsledku toho ušetří několik set milionů dolarů snížením nákladů na platy personálu mise a údržbu pozemní infrastruktura atd. V důsledku toho bude rozdíl v nákladech nižší než 300 milionů dolarů. Dalším problémem je, že NASA měla objednat SLS v září 2018, aby byla připravena na startovací okno v červenci 2023, ale od března 2019 nebyla objednávka stále zadána. Sama NASA přitom odhaduje výrobu SLS na 52 měsíců plus 6 měsíců na přípravu ke startu, což fakticky znamená nemožnost vypuštění Europa Cliper na SLS v roce 2023 [10] .

Dne 24. července 2021 NASA oznámila, že vybrala nosnou raketu Falcon Heavy společnosti SpaceX , aby dopravila Europa Clipper k Jupiteru. Datum spuštění - říjen 2024; hodnota kontraktu je 178 milionů dolarů [16] .

Cíle a cíle projektu

Europa Clipper má dva hlavní cíle:

K dosažení těchto cílů má Europa Clipper tři hlavní cíle:

V případě úspěšného startu dalekohledu k nim. Jamese Webba budou získány snímky Evropy ve vysokém rozlišení, které zahájí studium regionů s gejzíry a vysokou geologickou aktivitou a také pomohou specifikovat regiony studie pro Europa Clipper [17] .

Scénář mise

Od roku 2017 je start sondy plánován na 4. června 2022 se startovacím oknem 21 dní, které se uzavře 25. června. Datum spuštění rezervy je stanoveno na rok 2023 [18] . V červenci 2020 bylo datum startu stanoveno na léto nebo podzim 2024 pro nosnou raketu SLS a třítýdenní okno na říjen 2024 pro komerční nosné rakety (s gravitačními manévry poblíž Marsu a Země) [19] . Pokud bude vybrán komerční nosič, start se uskuteční v říjnu 2024, v únoru 2025 bude proveden gravitační manévr u Marsu a v prosinci 2026 u Země a přílet do systému Jupiter proběhne v dubnu 2030.

Fáze meziplanetárního letu

fáze průzkumu Evropy

Charakteristika

Odpalovací vozidlo

Europa Clipper lze vynést na oběžnou dráhu jednou z následujících nosných raket:

Bylo rozhodnuto opustit variantu s Atlasem V 551 ILV (let 7,4 roku s manévrem EVEE (Země-Venuše-Země-Země); startovací náklady - asi 200 milionů $) bylo rozhodnuto opustit v srpnu 2016 [21 ] . Podle nových pravidel NASA stačí tři starty k certifikaci nového ILV namísto předchozích 10, což umožňuje použít Falcon Heavy ke startu Europa Clipper.

Na konci roku 2019 se rozhodne o výběru nosné rakety [22] .

Konstrukce

Vědecké vybavení

26. května 2015 NASA oznámila výběr 9 vědeckých přístrojů z 33 původně navržených možností vědeckými organizacemi a univerzitami, na jejichž vývoj se během 3 let vynaloží 110 milionů dolarů [23] [24] .

Název nástroje Zkr. Popis
Průzkum ledové kůry a subglaciálního oceánu
Plazmový nástroj pro magnetické sondování PIMS Společně s magnetometrem určí tloušťku ledové kůry na povrchu Europy, hloubku oceánu a jeho slanost.
  • Vedoucí projektu: Joseph Westlake, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Maryland
Charakterizace interiéru Europy pomocí magnetometrie ICEMAG Bude měřit magnetické pole v blízkosti povrchu Europy a pomocí satelitního elektromagnetického sondování také určí tloušťku a slanost subglaciálního oceánu Europy.
Radar pro Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface DŮVOD Dvoufrekvenční radar (VHF: 60 MHz, HF: 9 MHz), který bude provádět radarové skenování povrchu satelitu za účelem zjištění vnitřní struktury jeho ledové kůry (přítomnost dutin a dalších útvarů v ní) a proudů v subglaciálu. oceán.
  • Hmotnost elektroniky: 17,5 kg.
  • Hmotnost antény: 14,7 kg.
  • Hrubá hmotnost: 32,2 kg.
  • Délka antény: 16m.
  • Příkon: 55W.
  • Shromážděné množství dat pro každý let: 24 Gbit.
  • Vedoucí projektu: Donald Blankenship, University of Texas , Austin
Studium geologické stavby
Europa Imaging System EIS Úzkoúhlé a širokoúhlé kamery tohoto přístroje budou snímat většinu povrchu satelitu s přesností až 50 metrů a jednotlivé úseky - až 0,5 metru.
  • Rozlišení matice - 4096 × 2048, CMOS.
  • Celkové množství komprimovaných dat bude 487 GB (11 GB pro každý let), dekomprimováno - asi 2,6 TB.
  • Vedoucí projektu: Elizabeth Turtle, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Maryland
Europa Thermal Emission Imaging System E-THEMIS Provede vysoce přesnou studii tepelného záření Europy a pomůže při identifikaci oblastí s gejzíry na povrchu satelitu. Přístroj je nástupcem přístroje THEMIS na palubě sondy Mars Odyssey a přístroje OTES vyvíjeného pro sondu OSIRIS-REx.
Studie struktury
MAss spektrometr pro planetární průzkum/Evropa MASPEX Zkoumá složení vodních emisí z hlubin Europy do její extrémně řídké atmosféry a pomůže tak studiu blízkého povrchového oceánu.
  • Vedoucí projektu: Jack Waite, Southwestern Research Institute , San Antonio
Ultrafialový spektrograf/Evropa UVS Zaznamená emise vody na povrchu Evropy. V podstatě je to tento přístroj, který bude studovat atmosféru Jupiterova satelitu. Přístroj je nástupcem ultrafialových spektrografů instalovaných na sondách Rosetta, New Horizons, Lunar Reconnaissance Orbiter, Juno a JUICE (vyvinuté stejným týmem a je prakticky jeho kopií).
  • Hmotnost zařízení: 6,43 kg.
  • Hmotnost radiační ochrany: 11,1 kg.
  • Hrubá hmotnost: 17,5 kg.
  • Rozměry: 34,6 cm x 38,2 cm x 14,5 cm.
  • Příkon: 9,7W.
  • Spektrální rozsah: 55-210 nm.
  • Vedoucí projektu: Kurt Retherford, Southwestern Research Institute , San Antonio
SUrface Dust Mass Analyzer SUDA Bude měřit fyzikální vlastnosti malých částic emitovaných z útrob Evropy.
Mapovací zobrazovací spektrometr pro Evropu MISE Zkoumá chemické složení družice, zejména obsah solí, minerálů, organických látek a vody na povrchu a v útrobách Evropy. To je jeden z nástrojů, který může naznačovat přítomnost života.

Samostatně si agentura všimla průzkumu vesmírného prostředí a složení v blízkosti nástroje Europan Surface (SPECIES), který byl vyvinutý pod vedením Mehdi Benna v Goddard Space Flight Center NASA v Marylandu. Tento přístroj kombinuje možnosti hmotnostního spektrografu a plynového chromatografu. Očekává se, že najde uplatnění, když ne v nadcházejících, tak v budoucích misích.

Minimální seznam vědeckých přístrojů se skládá z následujících položek:

Doporučený seznam vědeckých přístrojů obsahuje tři další přístroje:

Nanosatelity

V roce 2014 JPL navrhla řadě amerických univerzit [25] rozvinout nápady na vytvoření oddělitelných miniaturních satelitů formátu CubeSat, které by byly vybaveny xenonovými motory a určené ke studiu hypotetických gejzírů Evropy, gravitačních, magnetických a radiačních pole družice, stejně jako skenování povrchu za účelem hledání vhodných míst přistání pro budoucí mise. Pro další vývoj bylo vybráno 10 konceptů.

Realizace takového projektu v rámci mise Europa Clipper z důvodu zvýšení celkové hmotnosti užitečného zatížení zařízení je možná pouze v případě, že bude jako nosná raketa zvolena SLS. V květnu 2015 však NASA po zveřejnění seznamu přístrojů pro sondu nevyloučila, že se v rámci mise objeví družice CubeSat.

V srpnu 2015 vyšlo najevo, že vědecký tým projektu projednával modifikaci mise, ve které by se stala obdobou mise Cassini a kromě hlavního vozidla by měla sestupový modul. V případě, že NASA schválí zařazení sestupového vozidla do mise, budou se jeho vývojem zabývat vědci z Evropské vesmírné agentury. Aparát bude pravděpodobně mít vrták pro studium povahy horní vrstvy ledové kůry Evropy.

Celkem se pro taková zařízení jako součást sondy navrhuje vyhradit 250 kg hmoty .

Přistávací vozidlo

Koncem roku 2015 schválil Kongres USA rozpočet pro NASA na doplnění mise do Evropy o lander. Předpokládá se, že se bude jednat o malý lander s hmotností cca 230 kg (z toho 42 kg je vědecké zařízení) a aktivní životností 20+ dní . Úkolem aparátu bude studovat chemickou strukturu ledové kůry Europy [26] .

Tento požadavek Kongresu značně komplikuje vývoj mise do Evropy, protože NASA nemá připravenou platformu pro zařízení tak vysoké složitosti. Zařazení takového zařízení do složení jediné mise do Evropy navíc výrazně zvýší celkovou hmotnost a následně i dobu letu do systému Jupiter.

O myšlenku vytvoření sestupového vozidla (malého landeru s penetrátorem) se spolu s NASA zajímá Evropská kosmická agentura, která může do projektu investovat částku nepřesahující 550 milionů eur.

9. února 2017 NASA odhalila plány na lander [27] . Všechna vyvíjená zařízení budou založena na osvědčených analogech používaných v misích NASA a ESA: rover Curiosity, sonda Rosetta, lander Phoenix a vozítko Pasteur v rámci evropsko-ruské mise Exomars [28] .

Očekává se, že start aparatury bude dokončen nejdříve koncem roku 2025 pomocí SLS Block 1B ILV odděleně od orbiteru. K Jupiteru přitom poletí až v roce 2030 a až o rok později bude moci přistát na Europě, protože předtím bude muset vstoupit na oběžnou dráhu plynného obra. Hmotnost sondy by měla být přibližně 16,6 tuny. Zařízení na něm umístěné bude vážit něco málo přes 45 kilogramů [29] .

Odhadovaný letový plán:

  1. 2024 - spuštění (nejbližší možné datum);
  2. říjen 2026 - gravitační manévr v blízkosti Země;
  3. Říjen 2029 - přílet do soustavy Jupiter;
  4. Duben 2031 - přistání zařízení v Evropě (nejbližší možný termín).

Související mise

Evropská kosmická agentura vyvíjí kosmickou loď JUICE pro studium Jupiteru a jeho satelitů (především Ganymede a Callisto ); plánované datum startu je 2022, přílet k Jupiteru je 2029. Roskosmos a Japonská vesmírná agentura také zvažují možnost vypuštění svých vozidel do systému Jupiter ( Laplace - Europe P , Jupiter Magnetospheric Orbiter ), ale v tuto chvíli (2019) jsou buď zrušeny, nebo odloženy na neurčito.

Poznámky

  1. Mise NASA s názvem „Europa Clipper“ (10. března 2017). Získáno 15. března 2017. Archivováno z originálu 16. března 2017.
  2. The Europa Clipper Mission Concept  (anglicky)  (nedostupný odkaz) . Destinace: Evropa . Institut SETI . Získáno 19. dubna 2014. Archivováno z originálu 19. dubna 2013.
  3. Koncept mise NASA Europa Mission odmítá ASRG – může místo toho používat solární panely na Jupiteru (5. září 2013). Získáno 2. listopadu 2013. Archivováno z originálu 10. července 2018.
  4. NASA hledá externí koncepty pro misi na Oceanic Jovian Moon (28. dubna 2014). Získáno 13. 5. 2014. Archivováno z originálu 14. 5. 2014.
  5. NASA vyčlenila 25 milionů dolarů na nástroje nezbytné pro „hledání života mimo Zemi“ (17. července 2014). Získáno 28. září 2017. Archivováno z originálu 6. března 2016.
  6. Europa Flyby Mission NASA se posouvá do fáze návrhu (22. února 2017). Získáno 15. března 2017. Archivováno z originálu 12. listopadu 2020.
  7. NASA studuje levnější možnosti pro misi Europa lander (nedostupný odkaz - historie ) (6. září 2017). 
  8. NASA nahradí nástroj Europa Clipper . Kosmické zprávy (6. března 2019).
  9. Změna nástroje Europa Clipper by mohla ovlivnit vědu o misi . Kosmické zprávy (26. dubna 2019).
  10. 1 2 3 Zpráva generálního inspektora varuje před problémy s náklady a harmonogramem pro Europa Clipper . Kosmické zprávy (29. května 2019). Získáno 2. srpna 2019. Archivováno z originálu dne 30. září 2021.
  11. Europa Clipper prošel klíčovou revizí . Kosmické zprávy (21. srpna 2019).
  12. Mise na Jupiterův ledový měsíc potvrzena . NASA (19. srpna 2019). Získáno 30. srpna 2019. Archivováno z originálu dne 30. listopadu 2020.
  13. Generální inspektor NASA žádá Kongres o flexibilitu startu Europa Clipper . Kosmické zprávy (28. srpna 2019). Získáno 30. srpna 2019. Archivováno z originálu dne 30. září 2021.
  14. KANCELÁŘ GENERÁLNÍHO INSPEKTORA NASA . KANCELÁŘ GENERÁLNÍHO INSPEKTORA NASA (27. srpna 2019). Získáno 30. srpna 2019. Archivováno z originálu dne 8. listopadu 2020.
  15. Navrhovaný rozpočet NASA na rok 2018 by mohl posunout misi Europa na konec roku 2020 (25. května 2017). Získáno 5. června 2017. Archivováno z originálu 30. května 2017.
  16. SpaceX vypustí kosmickou loď NASA ke studiu měsíce Jupiteru v roce 2024 . TASS (24.07.2021). Získáno 26. července 2021. Archivováno z originálu dne 26. července 2021.
  17. Webbův teleskop NASA bude studovat „oceánské světy“ naší sluneční soustavy (24. srpna 2017). Získáno 26. srpna 2017. Archivováno z originálu dne 26. srpna 2017.
  18. Datum spuštění Europa Clipper závisí na připravenosti SLS Mobile Launcher (3. listopadu 2017). Získáno 4. listopadu 2017. Archivováno z originálu 7. srpna 2019.
  19. Růst nákladů vyvolává změny v nástrojích Europa Clipper . Kosmické zprávy (7. 10. 2020). Získáno 2. února 2021. Archivováno z originálu dne 29. září 2021.
  20. Bridenstine navrhuje dumping SLS pro první let Orionu kolem Měsíce . Parabolický oblouk (13. března 2019). Získáno 14. března 2019. Archivováno z originálu 15. března 2019.
  21. Plánování mise Europa pro možné škrty v rozpočtu v roce 2017 – více viz: http://spacenews.com/europa-mission-planning-for-possible-budget-cuts-in-2017 (nedostupný odkaz – příběh ) (17. srpna, 2016). 
  22. Návrh rozpočtu NASA pokračuje v debatě o tom, kdy a jak spustit Europa Clipper (nedostupný odkaz - historie ) (22. února 2018). 
  23. Europa Mission NASA začíná výběrem vědeckých přístrojů (26. května 2015). Získáno 8. června 2015. Archivováno z originálu 5. července 2015.
  24. Jiná Evropa (28. května 2015). Staženo 23. června 2020. Archivováno z originálu dne 21. září 2020.
  25. JPL vybírá návrhy Europa CubeSat pro studium (8. října 2014). Získáno 8. června 2015. Archivováno z originálu 11. listopadu 2020.
  26. Nepokusíte se tam přistát? Jo správně - jedeme do Evropy (17. listopadu 2015). Získáno 28. září 2017. Archivováno z originálu 10. ledna 2016.
  27. Europa Lander Mission Cocept . Získáno 23. června 2020. Archivováno z originálu dne 6. července 2017.
  28. Chyba poznámky pod čarou ? : Neplatná značka <ref>; автоссылка1žádný text pro poznámky pod čarou
  29. NASA diskutuje o tom, jak zlevnit misi ke studiu měsíce Jupiteru (17. září 2017). Získáno 23. června 2020. Archivováno z originálu dne 30. září 2019.

Odkazy