Europa Clipper: Plavba na ľadový mesiac Jupitera
Umelecká ilustrácia Europa Clipper, vesmírnej lode NASA, ktorá bude počas desiatok preletov skúmať Jupiterov oceánsky mesiac Europa. (Obrazový kredit: NASA)
Europa Clipper je plánovaná misia NASA, ktorá by skúmala obývateľnosť jedného z mesiacov Jupitera, Europa. Predpokladá sa, že pod ľadovým povrchom mesiaca je rozsiahly oceán. Hubbleov vesmírny teleskop zaznamenal v posledných rokoch viackrát erupcie z tohto oceánu, čo dodáva ďalšie špekulácie o tom, že na Európe by bol možný život.
Misia bola v roku 2017 oficiálne premenovaná na „Clipper“, potom bol tento názov roky prezývaný. (Predošlý oficiálny názov NASA bol Europa Multiple Flyby Mission.) Clipper označuje „plachetnice, ktoré sa v 19. storočí plavili po oceánoch Zeme… trojvalcové plachetnice preslávené svojou milosťou a rýchlosťou“, uvádza Vyhlásenie NASA v marci 2017 .
Ak by sa misia spustila, Europa Clipper by preletela okolo mesiaca 40 až 45 -krát, aby vedcom pomohla dozvedieť sa viac o prostredí Európy: o jej ľadovom povrchu, vnútornom priestore a obrovskom množstve radiácie, ktorá ho obklopuje, pochádzajúcej z blízkeho Jupitera. Kongres predtým požiadal o spustenie misie v roku 2022, ale nedávne rozpočtové zmeny môžu prinútiť expedíciu začať neskôr v roku 2020.
História prieskumu Európy
Taliansky astronóm Galileo Galilei objavil Európu a ďalšie tri najväčšie mesiace Jupitera v roku 1610, krátko po vynájdení ďalekohľadu. Vzhľadom na malú veľkosť Európy musel podrobný prieskum Mesiaca počkať do vesmírneho veku, keď kozmická loď preletela okolo satelitu.
Europu prvýkrát skúmali vesmírne lode NASA Pioneer 10 a Pioneer 11 v rokoch 1973 a 1974, aj keď sa tieto misie zameriavali na zobrazovanie Jupitera. Nasledujúce rýchle prelety sa uskutočnili počas misií NASA Voyager 1 a Voyager 2, ktoré prešli systémom Jupitera s niekoľkomesačným odstupom v roku 1979. Tieto rané obrázky, hoci boli urobené z diaľky, ukázali, že Európa má ľadový povrch. V tom čase si veľa astronómov myslelo, že všetky mesiace sú podobné mesiacom Zeme, ktoré sú takmer bez atmosféry, takže vidieť miesta ako Európa bolo prekvapením.
'Napriek tomu, že Voyagery neprešli extrémne blízko Európy, ich obrázky boli dostatočne vysokej kvality, aby vedci zistili, že niektoré tmavé pásy mali protiľahlé strany, ktoré sa k sebe mimoriadne dobre hodili, ako kúsky skladačky,' uvádza NASA. povedal v retrospektíve o prieskume Európy .
'Tieto praskliny sa oddelili a zdá sa, že tmavý, ľadový materiál prúdil do otvorených medzier, čo naznačuje, že povrch bol aktívny už nejaký čas v minulosti,' uviedla retrospektíva NASA. „Snímky sondy Voyager ukázali iba niekoľko impaktných kráterov, od ktorých sa očakáva, že sa časom vytvoria, pretože planetárny povrch je miliardami rokov neustále bombardovaný meteoritmi, kým nie je povrch pokrytý krátermi. Nedostatok veľkých impaktných kráterov teda naznačoval, že povrch mesiaca je relatívne mladý, a naznačoval, že ich niečo vymazalo - napríklad ľadové, sopečné toky alebo usadenie ľadovej kôry pod vlastnou hmotnosťou. “
Spoločná misia NASA a Európskej vesmírnej agentúry Galileo k Jupiteru uskutočnila v rokoch 1995 až 2003 niekoľko preletov Europou. Jedným z najvýznamnejších úspechov tejto misie bolo nájdenie rozsiahleho dôkazu slaného, tekutého oceánu pod povrchom Európy.
„Jedno z najdôležitejších meraní systému Galileo ukázalo, ako bolo v priestore okolo Európy narušené magnetické pole Jupitera. Toto meranie silne naznačovalo, že v Európe sa vytvára (alebo indukuje) špeciálny typ magnetického poľa hlbokou vrstvou nejakej elektricky vodivej tekutiny pod povrchom, “uviedla NASA.
'Na základe ľadového zloženia Európy si vedci myslia, že najpravdepodobnejším materiálom na vytvorenie tohto magnetického podpisu je globálny oceán slanej vody.' Budúca misia v Európe by mohla potvrdiť existenciu oceánu a začať riešiť otázky o obývateľnosti mesiaca pre život, ako ho poznáme. “
V roku 2012 pozorovania z Hubbleovho vesmírneho teleskopu naznačili existenciu oblaku vychádzajúceho z južnej atmosféry Európy. Získanie následných opatrení bolo spočiatku ťažké, ale ďalšie pozorovania mesiaca priniesli viac oblakov v rokoch 2014 a 2016. Tieto dva oblaky vychádzali z teplého miesta, ktoré ako prvé zistila misia Galileo, čo naznačuje, že bod a oblaky môžu byť vedci v roku 2016 povedali, že sú nejakým spôsobom prepojené.
História vývoja Europa Clipper
Europa Clipper pochádza z misie, ktorá mala zahŕňať účasť s Európskou vesmírnou agentúrou a Japonskou agentúrou pre prieskum vesmíru. Misia sa volala Europa Jupiter System Mission-Laplace a mala začať v roku 2020. Jej súčasťou by boli dve sondy: Jupiter Europa Orbiter (od NASA) a Jupiter Ganymede Orbiter (ESA).
Tieto dve agentúry však nakoniec spoluprácu prerušili kvôli konfliktu medzi ich vesmírnymi víziami. Príspevok ESA vyplynul z programu agentúry Cosmic Vision 2015-2025, v ktorom vedecká komunita určuje najaktuálnejšie ciele prieskumu vesmíru pre budúce misie. Podľa agentúry ESA Spojené štáty neoznačili misiu Europa za prioritu v Dekadálnom prieskume 2011 od Národnej rady pre výskum USA. (To bol aj prípad dvoch ďalších misií ESA, takže sa Európania rozhodli odstúpiť ako partner, uviedli vtedy vo vyhlásení.)
Európska vesmírna agentúra pokračovala v novej nezávislej misii s názvom JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), ktorá by sa zamerala na Ganymede, Callisto a Europa. Táto misia bola nakoniec schválená na spustenie a očakáva sa, že opustí Zem v roku 2022 a dorazí do systému Jupitera v roku 2030. Medzitým si NASA a americká vedecká komunita vytvorili vlastnú cestu k lacnejšej misii na európskom orbitéri s názvom Europa Multiple-Flyby Mission. Misia bola schválená na ďalší vývoj NASA v roku 2015, v tom istom roku Kongres požiadal NASA, aby zvážila pridanie pristávacieho modulu na zlepšenie vedy o misii.
Začiatkom roku 2017 sa Europa Clipper, ako sa misia teraz nazýva, dostala do fázy návrhu (fáza B). V tejto časti plánovania misie musia inžinieri vesmírnych lodí určiť podrobný návrh komponentov kozmických lodí a nástrojov, ktoré sa majú podľa plánu vziať do Európy. Medzi kľúčové výzvy, ktoré musí misia prekonať, patrí zvládnutie drsného radiačného prostredia a zaistenie adekvátnej sterilizácie kozmickej lode, aby spĺňala usmernenia NASA o ochrane planét. Žiadosť o prezidentský rozpočet na rok 2018 však lander neschválila.
„Aby sa zachovala rovnováha vedeckého portfólia NASA a zachovala flexibilita pri vykonávaní misií, ktoré vedecká komunita určila ako dôležitejšie, rozpočet neposkytuje žiadne finančné prostriedky na multimiliardovú misiu, ktorá by pristála na Europe,“ uvádza sa v dokumente z roku 2018. ktorá vyšla v marci 2017 .
Návrh rozpočtu 19,1 miliardy dolárov (vydaný v máji 2017) určil 425 miliónov dolárov na ďalšiu prácu na misii, ale NASA varovala, že ak by rozpočet zodpovedal súčasným prognózam, neumožnilo by to agentúre začať misiu včas pred termínom Kongresu do roku 2022 . Tento termín bol stanovený už v roku 2015. Odhaduje sa, že Europa Clipper si vyžiada 2,48 miliardy dolárov, zatiaľ sa však očakáva, že do roku 2022 dostane iba 1,63 miliardy dolárov.
'Nemáme rozpočet na jeho spustenie v roku 2022, najmä kvôli plochým rozpočtom v posledných rokoch,' uviedol finančný riaditeľ NASA Andrew Hunter počas telekonferencie s odkazom na skutočnosť, že NASA má mať rovných 19,1 miliardy dolárov. celkový rozpočet do roku 2022. Ak tento rozpočet zostane, dodáva NASA, Clipper sa nemusí spustiť skôr, ako v polovici až neskoro 2020.
Veda Europa Clipper
Súčasný plán misie požaduje, aby Clipper vykonal až 45 preletov Európou v rôznych nadmorských výškach od 25 kilometrov do 2700 kilometrov nad povrchom mesiaca. Prelety by uskutočnili tesné prechody cez Európu (kde je žiarenie najintenzívnejšie) a potom by sa presunuli do oveľa vzdialenejšej zóny, kde by kozmická loď mohla prenášať a prijímať údaje zo Zeme a bola by pripravená na ďalší prelet ľadového mesiaca. Očakáva sa, že žiarenie bude limitujúcim faktorom životnosti misie, zatiaľ čo väčšina ostatných vesmírnych misií sa zastaví, pretože im dôjde palivo alebo stratia schopnosť správne ukazovať nástroje.
Tu je úplný zoznam vedeckých nástrojov, od ktorých sa očakáva, že budú lietať na misii:
- Plazmový prístroj na magnetické ozvučenie (PIMS)
- Interiérová charakteristika Európy pomocou MAGnetometrie (ICEMAG)
- Mapovací zobrazovací spektrometer pre Európu (MISE)
- Europa Imaging System (EIS)
- Radar pre hodnotenie a sondovanie Európy: Oceán k najbližšiemu povrchu (DÔVOD)
- Europa Thermal Emission Imaging System (E-THEMIS)
- MAss SPektrometer pre planetárne prieskumy/Europa (MASPEX)
- Ultrafialový spektrograf/Európa (UVS)
- Hmotnostný prachový analyzátor povrchu (SUDA)
Deväť nástrojov kozmickej lode je navrhnutých tak, aby odhalili viac o povahe povrchu a oceánu Európy. Podľa NASA, obrázky a údaje by prúdili späť na Zem z kamier a spektrometrov by radar prezeral európsky ľad, aby zistil, aké je hrubé a čo sa môže nachádzať pod ním, a magnetometer by analyzoval magnetické pole mesiaca (informácie, ktoré by pomohli spresniť merania hĺbky a slanosti oceánu).
Tím tiež plánuje nadviazať na pozorovania oblakov pomocou Hubblovho vesmírneho teleskopu. Konkrétne by tepelný nástroj sondoval dôkaz teplejšej vody blízko povrchu, zatiaľ čo Clipper hľadá vodu aj v atmosfére.
'Ak sa existencia oblakov potvrdí a budú spojené s podpovrchovým oceánom, štúdium ich zloženia by vedcom pomohlo preskúmať chemické zloženie potenciálne obývateľného prostredia Európy a zároveň minimalizovať potrebu vŕtať cez vrstvy ľadu,' uviedla NASA.
Dodatočný zdroj
