Реклама


Europa Clipper

Europa Clipper
Europa Mission Spacecraft - Artist's Rendering.jpg
Заказчик НАСА
Задачи изучение Европы
Спутник Юпитер
Запуск 2023-2025 года
Ракета-носитель Atlas V 551 или SLS
Длительность полёта 6 лет (Atlas V) или 2 года (SLS)
Сайт проекта
Commons-logo.svg Europa Clipper на Викискладе

Europa Clipper (рабочее название — Europa Multiple-Flyby Mission)[1] — проект автоматической межпланетной станции НАСА в составе основного орбитального аппарата и посадочного модуля, предназначенной для изучения шестого спутника Юпитера — Европы, на предмет её способности к поддержанию жизни. Наиболее вероятная дата запуска зонда — середина 2020-х гг.[2] Миссия Europa Clipper обеспечит номинальный гарантированный период работоспособности зонда в районе Европы не менее 109 дней. Общее время исследований Европы составит 3,5 года, за которые зонд совершит 45 облётов спутника на высоте от 2700 до 25 км (для сравнения — максимальное сближение «Галилео» составляло 200 км).

По планам Конгресса США, основной аппарат должен быть отправлен к Европе не позднее 2023 года, а спускаемый — не позднее 2025 года (с прибытием в 2032 году)[3][4].

Содержание

История проекта[ | код]

Пре-фаза А[ | код]

Фаза А (предпроектный этап)[ | код]

Фаза B (этап эскизного проектирования)[ | код]

Фаза C (длительность: 26 месяцев), Фаза D (длительность: 18 месяцев) и Фаза E — данные фазы будут включать работы над финальным дизайном зонда, его сборку, тестирование всех систем и сам запуск в космос.

Научная команда проекта[ | код]

Стоимость проекта[ | код]

Стоимость реализации проекта по состоянию на начало 2015 года колебалась от 1,8 до 2,3 млрд долларов (без учета стоимости ракеты-носителя и запуска). Разработка спускаемого аппарата может дополнительно обойтись в 700 млн долларов.

По состоянию на середину 2017 года стоимость проекта составит 2,48 млрд долларов, при условии его готовности к запуску к 2022 году[10].

Цели и задачи проекта[ | код]

Перед Europa Clipper стоят две главные цели:

Для достижения этих целей перед Europa Clipper поставлено три основных задачи:

В случае успешного запуска телескопа им. Джеймса Уэбба будут получены изображения Европы в высоком разрешении, которые позволят начать изучение регионов с гейзерами и высокой геологической активностью и которые также помогут конкретизировать регионы исследований для Europa Clipper[11].

Сценарий миссии[ | код]

По состоянию на 2017 год, запуск зонда планируется на 4 июня 2022 года со стартовым окном в 21 день, которое закроется 25 июня. Резервная дата запуска определена на 2023 год[12].

Фаза межпланетного перелета

Фаза исследования Европы

Характеристики[ | код]

Ракета-носитель[ | код]

Europa Clipper может быть выведен на орбиту одной из следующих ракет-носителей:

От варианта с РКН Atlas V 551 (перелет 7,4 года с EVEE-манёвром (Земля-Венера-Земля-Земля); стоимость запуска — около 200 млн долларов) решено было отказаться в августе 2016 года[13].

В конце 2019 года будет принято решение о выборе ракеты-носителя[14].

Конструкция[ | код]

Научная аппаратура[ | код]

26 мая 2015 НАСА объявило о выборе из 33 первоначально предложенных вариантов научными организациями и университетами 9 научных приборов, на разработку которых потратит 110 млн долларов за 3 года[15][16].

Наименование инструмента Сокр. Описание
Исследование ледяной корки и подледного океана
Plasma Instrument for Magnetic Sounding
PIMS
Вместе с магнитометром определит толщину ледяной коры поверхности Европы, глубину океана и его соленость.
Interior Characterization of Europa using Magnetometry
ICEMAG
Измерит магнитное поле у поверхности Европы и посредством электромагнитного зондирования спутника также выяснит толщину и соленость подледного океана Европы.
Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface
REASON
Двухчастотный радар (УКВ-диапазон: 60 МГц, КВ-диапазон: 9 МГц), который выполнит радарное сканирование поверхности спутника для определения внутренней структуры его ледяной корки (наличие в ней полостей и иных образований) и течений в подледном океане.
  • Масса электроники: 17,5 кг.
  • Масса антенны: 14,7 кг.
  • Полная масса: 32,2 кг.
  • Длина антенны: 16 м.
  • Потребляемая энергия: 55 Вт.
  • Собираемый объём данных за каждый облет: 24 Гбит.
  • Руководитель проекта: Дональд Бланкеншип, Техасский университет, Остин
Исследование геологической структуры
Europa Imaging System
EIS
Узко- и широкоугольная камеры этого инструмента произведут сканирование большей части поверхности спутника с точностью до 50 метров, а отдельных участков — до 0,5 метра.
  • Разрешение матрицы — 4096×2048, CMOS.
  • Полный объём сжатых данных составит 487 Гбайт (11 Гбайт за каждый облет), распакованных — около 2,6 Тбайт.
  • Руководитель проекта: Элизабет Тартл, Лаборатория прикладной физики университета Джонса Хопкинса, штат Мэриленд
Europa Thermal Emission Imaging System
E-THEMIS
Проведёт высокоточное исследование теплового излучения Европы и поможет в определении участков с гейзерами на поверхности спутника. Инструмент является наследником прибора THEMIS, установленного на борту зонда «Марс Одиссей», и прибора OTES, разрабатываемого для зонда OSIRIS-REx.
Исследование структуры
MAss SPectrometer for Planetary EXploration/Europa
MASPEX
Исследует состав водяных выбросов из глубин Европы в её крайне разреженную атмосферу и таким образом поможет изучению приповерхностного океана.
Ultraviolet Spectrograph/Europa
UVS
Зафиксирует водяные выбросы на поверхности Европы. В основном именно этот инструмент займется исследованиями атмосферы спутника Юпитера. Инструмент является наследником ультрафиолетовых спектрографов, установленных на зонды Rosetta, New Horizons, Lunar Reconnaissance Orbiter, Juno и JUICE (разрабатывается той же командой и является практически его копией).
  • Масса прибора: 6,43 кг.
  • Масса радиационной защиты: 11,1 кг.
  • Полная масса: 17,5 кг.
  • Размеры: 34,6 см x 38,2 см x 14,5 см.
  • Потребляемая энергия: 9,7 Вт.
  • Спектральный диапазон: 55-210 нм.
  • Руководитель проекта: Курт Ризерфорд, Юго-западный исследовательский институт, Сан-Антонио
SUrface Dust Mass Analyzer
SUDA
Измерит физические характеристики малых твердых частиц, выбрасываемых из недр Европы.
Mapping Imaging Spectrometer for Europa
MISE
Исследует химический состав спутника, в частности содержание солей, минералов, органических веществ и воды у поверхности и в недрах Европы. Это один из инструментов, способный указать на наличие жизни.

Отдельно агентство отметило инструмент SPace Environmental and Composition Investigation near the Europan Surface (SPECIES), разрабатываемый под руководством Мехди Бенна в Центре космических полетов Годдарда НАСА в Мэриленде. Этот прибор сочетает возможности масс-спектрографа и газового хроматографа. Ожидается, что он найдет применение если не в предстоящей, то в будущих миссиях.

Минимальный перечень научных приборов состоит из следующих позиций:

Рекомендуемый перечень научных приборов включает три дополнительных инструмента:

Наноспутники[ | код]

В 2014 году JPL предложила ряду американских университетов[17] проработать идеи создания отделяемых миниатюрных спутников формата CubeSat, которые комплектовались бы ксеноновыми двигателями и предназначались для исследования гипотетических гейзеров Европы, гравитационных, магнитных и радиационных полей спутника, а также сканирования поверхности на предмет поиска пригодных мест посадки для будущих миссий. Были выбраны 10 концептов для дальнейшей проработки.

Реализация подобного проекта в составе миссии Europa Clipper вследствие повышения общего веса полезной нагрузки аппарата возможна лишь в случае выбора SLS в качестве ракеты-носителя. Однако в мае 2015 года, после оглашения списка инструментов для зонда, НАСА не исключило появление спутников CubeSat в составе миссии.

В августе 2015 года стало известно, что научная команда проекта обсуждает модификацию миссии, при которой она станет аналогом мисиии «Кассини» и будет помимо основного аппарта иметь спускаемый аппарат. В случае, если НАСА одобрит включение спускаемого аппарата в состав миссии, разработкой оного займутся учёные Европейского космического агентства. Аппарат, вероятно, будет иметь бур для изучения природы верхнего слоя ледяной корки Европы.

Всего для подобных аппаратов в составе зонда предложено зарезервировать 250 кг массы.

Спускаемый аппарат[ | код]

В конце 2015 года Конгресс США принял бюджет НАСА, предполагающий дополнить миссию к Европе спускаемым аппаратом. Предполагается, что это будет небольшой посадочный аппарат массой около 230 кг (из которых 42 кг — научное оборудование) и сроком активного существования 20+ дней. Задачей аппарата будет исследование химической структуры ледяной корки Европы[18].

Данное требование Конгресса значительно усложняет разработку миссии к Европе, поскольку НАСА не обладает готовой платформой для аппарата столь высокой сложности. Кроме того, включение такого аппарата в состав единой миссии к Европе значительно увеличит общую массу, а, следовательно, и время перелёта к системе Юпитера.

В идее создания спускаемого аппарата (небольшой лендер с пенетратором) совместно с НАСА заинтересовано Европейское космическое агентство, которое может вложить в проект сумму, не превышающую 550 млн евро.

9 февраля 2017 года НАСА обнародовало планы по созданию спускаемого аппарата[19]. Все разрабатываемые приборы будут созданы на основе зарекомендовавших себя аналогов, использовавшихся в миссиях НАСА и ЕКА: марсоход Curiosity, зонд "Розетта", посадочный модуль Phoenix и марсоход "Пастер" в составе европейско-российской миссии "Экзомарс"[20].

Запуск аппарата предполагается совершить не раньше конца 2025 года с помощью РКН SLS Block 1B отдельно от орбитера. При этом до Юпитера он долетит лишь в 2030 году и только через год сможет сесть на Европу, так как перед этим ему предстоит выйти на орбиту газового гиганта. Масса зонда должна составить примерно 16,6 тонны. Размещенное на нем оборудование будет весить чуть больше 45 килограммов[21].

Предполагаемая схема перелета:

  1. 2024 год - запуск (самая ранняя возможная дата);
  2. октябрь 2026 года - гравитационный маневр у Земли;
  3. октябрь 2029 года - прибытие в систему Юпитера;
  4. апрель 2031 года - посадка аппарата на Европу (самая ранняя возможная дата).

Схожие миссии[ | код]

Современное поколение АМС, предназначенных для исследования системы Юпитера с прибытием в конце 2020-х годов, состоит из аппаратов европейского, российского и американского космических агентств. Помимо Europa Clipper, это JUICE (ЕКА) и Лаплас — Европа П (Роскосмос). Успех этих миссий во многом обеспечит будущее развитие спускаемых аппаратов на поверхность галилеевых спутников в 2030-х и/или 2040-х годах.

Примечания[ | код]

  1. NASA Mission Named 'Europa Clipper' (10.03.2017).
  2. The Europa Clipper Mission Concept (англ.). Destination: Europa. Институт SETI. Проверено 19 апреля 2014. Архивировано 19 апреля 2013 года.
  3. В НАСА представили первый макет аппарата для поисков жизни на Европе (09.02.2017).
  4. https://www.nasaspaceflight.com/2018/09/nasa-lunar-gateway-plans/
  5. NASA’s Europa Mission Concept Rejects ASRGs — May Use Solar Panels at Jupiter Instead (05.09.2013).
  6. NASA Seeks External Concepts for Mission to Oceanic Jovian Moon (28.04.2014).
  7. Nasa sets aside $25 million for instruments necessary for the 'search for life beyond Earth' (17.07.2014).
  8. NASA's Europa Flyby Mission Moves into Design Phase (22.02.2017).
  9. NASA studying less expensive options for Europa lander mission (06.09.2017).
  10. NASA's Proposed 2018 Budget Could Push Europa Mission to Late 2020s (25.05.2017).
  11. NASA’s Webb Telescope Will Study Our Solar System’s “Ocean Worlds” (24.08.2017).
  12. Europa Clipper’s launch date dependent on SLS Mobile Launcher readiness (03.11.2017).
  13. Europa mission planning for possible budget cuts in 2017 - See more at: http://spacenews.com/europa-mission-planning-for-possible-budget-cuts-in-2017 (17.08.2016).
  14. NASA budget proposal continues debate on when and how to launch Europa Clipper (22.02.2018).
  15. NASA’s Europa Mission Begins with Selection of Science Instruments (26.05.2015).
  16. Другая Европа (28.05.2015).
  17. JPL Selects Europa CubeSat Proposals for Study (08.10.2014).
  18. Attempt no landing there? Yeah right — we’re going to Europa (17.11.2015).
  19. Europa Lander Mission Cocept.
  20. В НАСА представили первый макет аппарата для поисков жизни на Европе (09.02.2017).
  21. В NASA обсуждают, как сделать миссию по изучению спутника Юпитера менее затратной (17.09.2017).

Ссылки[ | код]

Реклама