Europa Clipper

Europa Clipper — проєкт автоматичної міжпланетної станції НАСА, яка призначена для вивчення супутника Юпітера — Європи на предмет її населеності. Оптимальною датою для запуску апарата було 21 листопада 2021 року. У цьому випадку зонд мав досягти системи Юпітера через шість років — 4 квітня 2028^[1]. Місія Europa Clipper, в разі її затвердження, забезпечить номінальний гарантований період працездатності зонда в районі Європи не менше 109 днів. Загальний час досліджень Європи складе 3,5 роки, за які зонд зробить 45 обльотів супутника на висоті від 2700 до 25 км. Вартість реалізації проєкту станом на липень 2013 становила $ 2,1 млрд (без урахування вартості ракети-носія і запуску).

У 2019 році запуск планувався на 2023 рік^[2].

Історія проєкту

До 2009 року проєкт був частиною міжнародного проєкту Europa Jupiter System Mission (ЄКА/НАСА/JAXA), запланованого до запуску на початку 2020-х років, і називався Jupiter Europa Orbiter (JEO).
На початку 2011 року місія JEO була скасована у зв'язку з її дорожнечею ($ 4,7 млрд), скороченням деяких дослідницьких програм на користь вивчення Марса і складністю посадки апарату на поверхню Європи (деталізація зображень, отриманих «Галілео», не дозволяє визначити характер поверхні супутника).
У квітні 2011 року був представлений здешевлений спадкоємець місії JEO — проєкт Europa Clipper, орбітальний зонд вартістю $ 2 млрд (без урахування вартості ракети-носія Atlas V 551 і запуску).
Березень 2012 — презентація проєкту Europa Clipper на щорічній конференції OPAG (Outer Planets Assassemet Group).
10 квітня 2013 — Адміністрація президента США опублікувала пропозицію до НАСА на 2014 бюджетний рік щодо скорочення на 200 млн доларів фінансування програм, пов'язаних з вивченням далеких планет Сонячної системи. Таким чином, фінансування та розробка програми місії до Європи почнеться не раніше 2015—2016 рр., після прийняття бюджету на 2015 фінансовий рік.
Липень 2013 — наукові команди Europa Science Definition Team, JPL та лабораторія прикладної фізики Університету Джона Гопкінса представили на конференції OPAG спільну доповідь, що розвиває ідеї проєкту Europa Clipper, закладені в квітні 2011 року.
На початку вересня 2013 року стало відомо, що команда, опрацьовуючи концепцію місії Europa Clipper, відмовилася від використання розроблюваного НАСА радіоізотопного генератора енергії нового покоління (Advanced Stirling Radioisotope Generator, ASRG). Причиною відмови стали проблеми з надійністю ASRG і екстремальні радіаційні умови системи Юпітера. Як джерело енергії для Europa Clipper опрацьовуються тільки MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator, подібне джерело встановлено в MSL, а гарантований термін його служби складає не менше 14 років) і сонячні панелі (панелі розміром 2 × 9 м, встановлені в зонді Юнона (КА), виробляють 150 Ватт енергії, що еквівалентно виробленню енергії від MMRTG).
13 січня 2014 — на конференції OPAG були представлені оновлені дані з проєкту місії.
4 березня 2014 НАСА оголосило про плани відправки місії до Європи: у проєкті американського бюджету на 2015 рік для цієї мети цілеспрямовано виділено 15 млн доларів (всього за останні роки на опрацювання різних аспектів місії витрачено більше 150 млн). Фаворитом серед запропонованих проєктів є проєкт місії Europa Clipper. Передбачувана дата запуску була перенесена з 2021 на 2024 роки з прибуттям в систему Юпітера в 2031 році.
28 квітня 2014 НАСА випустило прес-реліз, згідно з яким агентство в змозі профінансувати лише таку місію до Європи, вартість якої не перевищить 1 млрд доларів.
У середині липня 2014 НАСА оголосило про готовність виділити 25 млн доларів на розробку інструментів для майбутнього зонда. Оскільки американське агентство не змогло визначитися зі списком необхідних приладів, був оголошений конкурс на найкращу пропозицію з найбільш ефективного вивчення Європи. Пропозиції мали розглядатися групою експертів, яка збереться 17 жовтня, а в квітні 2015 передбачалося відібрати 20 заявок-переможців. У підсумку експертна група мала визначити вісім приладів, які будуть встановлені на зонді.
У грудні 2014 року стало відомо, що бюджет НАСА на 2015 фінансовий рік у порівнянні з бюджетом 2014 буде збільшено, що дозволило в цілому збільшити витрати на Planetary Science і безпосередньо виділити на дослідження Європи асигнування в розмірі 118 млн доларів. Незважаючи на те, що місії НАСА до Європи офіційно не існувало, ця обставина підвищила шанси на її початок в 2016 році. У такому випадку запуск апарату буде можливий до середини 2022 року.
У лютому 2015 був представлений бюджет НАСА на 2016 фіскальний рік, згідно з яким на розробку місії до Європи планувалося виділити 30 млн доларів.
На 2020 рік передбачено фінансування проєкту в розмірі 600 млн доларів^[2].
NASA запустила кампанію “Повідомлення в пляшці”, в рамках якої імена, отримані до 23:59 EST 31 грудня 2023 року, будуть вигравіровані на мікрочіпі разом з віршем, написаним лауреатом США Ада Лімон і названим "На славу таємниці: Вірш для Європи"^[3]^[4]^[5].

Мета та завдання проєкту

Перед Europa Clipper стоять дві головні цілі:

досліджувати Європу на предмет її населеності;
зібрати достатню кількість інформації для визначення місця посадки апарату в складі наступної місії.

Для досягнення цих цілей перед Europa Clipper поставлено три основні завдання:

Крижана оболонка і океан: підтвердити існування підлідного океану і ополонок і вивчити процеси взаємодії крижаної кірки і океану.
Структура: визначити розподіл і хімічний склад основних сполук і їх зв'язку в підлідному океані.
Геологія: охарактеризувати поверхню, включаючи місця недавньої і поточної активності.

Сценарій місії

Фаза міжпланетного перельоту

21 листопада 2021 — запуск (стартове вікно — з 15 листопада тривалістю 21 день).
14 травня 2022 — перший гравітаційний маневр (Венера).
24 жовтня 2023 — другий гравітаційний маневр (Земля).
24 жовтня 2025 — третій гравітаційний маневр (Земля).

Фаза дослідження Європи

4 квітня 2028 — прибуття Europa Clipper в систему Юпітера і початок досліджень Європи (109 днів). Протягом номінальної місії Europa Clipper передасть 1,4 Тбайт даних, включаючи зображення високої роздільної здатності з деталізацією аж до 0,5 м на піксель, дані радіолокаційного зондування та спектри поверхні, а також вимірювання магнітного поля. Під час найближчого зближення зонда з поверхнею (25 км від замороженої поверхні супутника) радар визначить товщину крижаної кори Європи і глибину лежачого під нею водного океану (а при найбільш сприятливому збігу обставин — навіть його солоність). За отриманими в ході місії результатами буде визначено місце посадки апарату в складі наступної місії.
Жовтня 2031 — номінальне завершення місії.

Характеристики

Ракета-носій

Europa Clipper буде виведений на орбіту або ракетою-носієм Atlas V 551 (вартість запуску — близько 200 млн доларів), або ракетою-носієм SLS (попередня оцінка вартості запуску — близько 1 млрд доларів). У разі затвердження SLS, КА не будуть потрібні гравітаційні маневри, а політ триватиме 2,73 року з пуском 14 червня 2022 (найранніша можлива дата при використанні РКН SLS) і прибуттям в систему Юпітера 4 березня 2025. Однак доступний до того часу 70-тонний варіант РКН буде здатний доставити в систему Юпітера апарат масою не більше 2,9 т. У разі затвердження Atlas V, політ потребує гравітаційного маневру за маршрутом Земля—Венера—Земля—Земля (EVEE) та триватиме 6,37 року.

Конструкція

Повна маса: 3582 кг (варіант з 5 MMRTG).
Суха маса: 2072 кг.
Маса радіаційного захисту: 54 кг.
Передача даних на Землю: 3,0-м high-gain антена зі швидкістю передачі 134 кбіт/с.
Джерело живлення: 5 MMRTG або 2 сонячних батареї, здатних виробляти 391 Вт енергії.

Наукова апаратура

Мінімальний перелік наукових приладів складається з наступних позицій:

Камера (для зйомки поверхні і побудови її 3D-моделі). Максимальна деталізація: 0,5 м на піксель. Деталізація з висоти 100 км: 25 м на піксель.
ІЧ-спектрометр (для визначення хімічних маркерів).
Радар (для сканування і проникнення в крижану оболонку).

Рекомендований перелік наукових приладів включає три додаткових інструменти:

Магнітометр і Зонд Ленгмюра (для визначення солоності океану).
Мас-спектрометр нейтральних частинок (для визначення складу екзосфери).
Прилад для підтвердження наявності океану.

Примітки

↑ The Europa Clipper Mission Concept. Destination: Europa (англ.). Институт SETI. Архів оригіналу за 19 квітня 2013. Процитовано 19 квітня 2014.
↑ ^а ^б Meghan Bartels (12 березня 2019). Europa Clipper Mission to Jupiter Gets $600M in NASA's 2020 Budget Request. Space. Архів оригіналу за 16 серпня 2019. Процитовано 16 серпня 2019. {cite web}: Cite має пустий невідомий параметр: |3= (довідка)
↑ NASA is sending a 'message in a bottle' towards Jupiter. Here's how to add your name to it. ABC News (en-AU). 3 червня 2023.
↑ NASA Invites Public to Sign Poem That Will Fly Aboard Europa Clipper - NASA.
↑ Sign Your Name to Europa Clipper's Message in a Bottle. NASA's Europa Clipper (англ.).

Посилання

The Europa Mission Science Team. NASA. 4 серпня 2015. Архів оригіналу за 6 листопада 2020. Процитовано 16 серпня 2019. {cite web}: Cite має пусті невідомі параметри: |7=|3=|6= (довідка)
Elizabeth Howell (22 червня 2017). Europa Clipper: Sailing to Jupiter's Icy Moon. Space. Архів оригіналу за 10 серпня 2019. Процитовано 16 серпня 2019. {cite web}: Cite має пустий невідомий параметр: |3= (довідка)

[1] The Europa Clipper Mission Concept. Destination: Europa (англ.). Институт SETI. Архів оригіналу за 19 квітня 2013. Процитовано 19 квітня 2014.

[europa-clipper-nasa-2020-2] а ^б Meghan Bartels (12 березня 2019). Europa Clipper Mission to Jupiter Gets $600M in NASA's 2020 Budget Request. Space. Архів оригіналу за 16 серпня 2019. Процитовано 16 серпня 2019. {cite web}: Cite має пустий невідомий параметр: |3= (довідка)

[3] NASA is sending a 'message in a bottle' towards Jupiter. Here's how to add your name to it. ABC News (en-AU). 3 червня 2023.

[4] NASA Invites Public to Sign Poem That Will Fly Aboard Europa Clipper - NASA.

[5] Sign Your Name to Europa Clipper's Message in a Bottle. NASA's Europa Clipper (англ.).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]