Europa Lander - Europa Lander

O projektu z Ruska viz Laplace-P.

Europa Lander
PIA21048 - Koncept mise Europa Lander (Artist's Rendering), obrázek 1.jpg
Umělecký koncept modelu Europa Lander s Jupiterem v pozadí
Typ miseAstrobiologie
OperátorNASA
webová stránkawww.jpl.nasa.gov/ mise/ europa-lander/
Trvání mise≤ 22 dní na povrchu [1]
Vlastnosti kosmické lodi
Typ kosmické lodiLander
Odpalovací mše16,6 tun [1]
Napájení50 kWh (pouze z baterií) [1]
Začátek mise
Datum spuštění2025 (navrhováno) [2]
RaketaSLS blok 1B (navrhováno) [1]
Evropa přistávací modul
 
Evropa
Na Zemi subglaciální mikrobiální společenství v Krev padá přežít ve studené tmě bez kyslíku a žít ve slané vodě níže Taylor Glacier, ale vyjděte na tomto místě v Antarktidě. Červená barva pochází z rozpuštěného železa.

The Europa Lander je navrhováno astrobiologie koncept mise NASA na Evropa, ledový měsíc Jupiter.[3][4] Pokud je financován a vyvinut jako velká strategická vědecká mise, bude spuštěna v roce 2025[2] doplnit studie o Europa Clipper mise orbiter a provádět analýzy na místě.

Cílem mise je hledat bio podpisy na podpovrchovém povrchu ≈10 cm, k charakterizaci složení ne-ledového podpovrchového materiálu a určení blízkosti kapalné vody a nedávno erupčního materiálu poblíž místa přistání.

Dějiny

NASA předtím vyhodnotila koncept Europa Lander v roce 2005 s konceptem Europa Lander Mission.[5] V roce 2012 byl také hodnocen přistávací modul.[6] Mise Europa pokračovaly v podpoře, a to i v roce 2014, kdy Výbor pro přidělení prostředků Kongresového domu USA oznámil bipartisanský návrh zákona, který zahrnoval financování ve výši 80 milionů USD na pokračování koncepčních studií misí Europa.[7][8]

Kongres Spojených států vydal kongresovou směrnici o modelu Europa Lander a NASA zahájila v roce 2016 studii, která tento koncept vyhodnotila a vyhodnotila.[3] Koncept mise podporuje Program průzkumu oceánských světů.[9] Divize planetárních věd NASA vydala zprávu na začátku února 2017.[3] Jednalo se o šestiměsíční studii týmu Science Definition Team.[10][11] Studie hodnotí vědeckou hodnotu a konstrukční návrh potenciální mise přistávacího modulu Europa.[11]

Přehled

Primárním cílem mise je detekce organických indikátorů minulého nebo současného života, tzv bio podpisy.[12][3][13] Lander byl popsán jako logické pokračování Galileo orbiter a průzkumná mise v 90. letech, jejímž hlavním výsledkem byl objev velkého podpovrchového oceánu, který může nabídnout obyvatelné vodní podmínky.[10] Pozemský život lze nalézt v podstatě na všech místech, kde je přítomna voda. Z toho vyplývá, že Evropa je vynikajícím kandidátem při hledání života jinde v EU Sluneční Soustava.[14] Tato podpovrchová voda může být nejen ohřátá geologickou činností, ale pravděpodobně také obohacena rozpuštěnými minerály a organické sloučeniny.[15] Na Zemi existují různé ekosystémy bez jakéhokoli přístupu sluneční světlo místo toho se spoléhat na hydrotermální průduchy nebo jiné zdroje chemických látek vhodných k výrobě energie do extremophiles[16] (vidět chemosyntéza ). Dosavadní měření naznačují, že Evropa má oceán přibližně dvakrát větší než objem oceánů Země. Tato vodní vrstva pod ledem může být v kontaktu s vnitřkem měsíce, což umožňuje snadný přístup k hydrotermální energii a chemii.[3] Povrchová mise může využít relativně mladého aktivního povrchu Europy, protože tato aktivita umožňuje pravidelné přemisťování hlubokých podpovrchových materiálů na povrch.[17]

Postavení

V 18. července 2017 uspořádal podvýbor pro kosmický prostor slyšení o Europa Clipper podle plánu velké strategické vědecké mise a diskutovat o tomto přistávacím modulu jako o možném následném postupu.[18] Prezidentovy návrhy federálního rozpočtu na roky 2018 a 2019 nefinancují Europa Lander, ale přidělily 195 milionů USD[19] pro koncepční studie,[20][21] a výzkum požadovaných vědeckých nástrojů.[22]

Cíle

Mise přistávacího modulu by měla tři hlavní vědecké cíle:[23]

  • Hledat bio podpisy.
  • Posoudit obyvatelnost Evropy přes in situ techniky jedinečně dostupné pro pozemní misi.
  • Charakterizujte povrchové a podpovrchové vlastnosti v měřítku přistávacího modulu pro podporu budoucího průzkumu Evropy.

Kosmická loď

2019 koncept do JPL modulů Europa Lander[1]

Klíčové fáze letu jsou: start, plavba, oběžná dráha, sestup a přistání.[24] Kosmická loď by se skládala z několika modulů, které by byly vyřazeny v různých fázích sekvence deorbitace a přistání. Celý stack by byl poháněn Carrier Stage, který také obsahuje solární panely.[1] Po injekci na oběžnou dráhu Jupiter, kosmická loď by strávila asi dva roky úpravou své oběžné dráhy a rychlosti, než se pokusí přistát na Evropě.[1]

V rámci přípravy na přistání by byla fáze nosiče vyřazena, což by ponechalo komín kosmické lodi v konfiguraci zvané Deorbit Vehicle (DOV), která by zpomalila a zahájila sestup. Modul motoru pro tuto fázi, zvaný Deorbit Stage (DOS), by byl po spálení vyřazen, takže by zůstalo takzvané Powered Descent Vehicle (PDV) - které zahrnuje přistávací modul a sky jeřábový systém. Systém jeřábů oblohy by snížil přistávací modul s postrojem na měkké přistání s přesností 100 m (330 stop).[1]

Lander by měl robotické rameno s 5 stupně svobody, což by mu umožnilo vykopat několik mělkých podpovrchových vzorků v maximální hloubce 10 cm (3,9 palce) a dodat je do své palubní laboratoře.[1]

Napájení

Jakmile přistálo, přistávací modul by fungoval až 22 dní s využitím energie z chemické baterie, spíše než a radioizotopový termoelektrický generátor (RTG) nebo solární energie.[1][11][21] Koncept z roku 2019 navrhuje čtyři baterie, které by během ≈ 22denního povrchového provozu poskytly trojnásobek energie potřebné pro bezpečnostní rezervu.[1] Základní linie je 7 dní k dokončení její povrchové mise, dalších 15 dní je pro nepředvídané události.[1]

Bez ohledu na zdroj energie může být jedním z omezujících faktorů po celou dobu životnosti mise přežívající záření; odhaduje se, že povrch Europy zažije 2.3 Mrad[1] nebo 540 rem za den, zatímco typické Země povrchová dávka je asi 0,14 rem / rok.[25] Záření poškodilo elektroniku Galileo orbiter během své mise.[26]

Start a trajektorie

Spouštěč by byl Space Launch System (SLS) s navrhovaným uvedením na trh v roce 2025.[1][2] SLS se navrhuje vzhledem k hmotnosti kosmické lodi 16,6 tuny, včetně tuhého paliva pro umístění kosmické lodi na oběžnou dráhu kolem Jupiteru a nebe jeřáb přistávací systém.[27] Jedna vypočítaná trajektorie by měla vidět start na palubě SLS v roce 2025, gravitační pomoc Země v roce 2027 a příjezd Jupitera / Europy v roce 2030.[11] V příštím roce by strávil nějaký čas obíháním kolem Jupiteru, aby mohl manévrovat při přistání na Europě.[11] Přistání bylo provedeno dva roky po vložení oběžné dráhy kolem Jupitera.[1]

Místa přistání

Pohled na povrch Evropy z nadmořské výšky 560 km (335 mil), jak je vidět během nejbližší Galileo letět s

V Evropě by muselo přistát na povrchu, což by odpovídalo její rychlosti, ale v podstatě bez atmosféry neexistuje žádný „vstup“, je to jen sestup a přistání.[24] Planetární společnost poznamenala, že NASA nazvala tento DDL - de-orbita, sestup a přistání.[24] V roce 1995 astronomové využívající Hubbleův vesmírný dalekohled zjistil, že Evropa má velmi nejasné exosféra složen z kyslík.[28] Ve srovnání se Zemí je jeho atmosféra extrémně řídká, s tlakem na povrchu se předpokládá 0,1 μPa nebo 10−12 krát větší než Země.[29]

Lander by komunikoval přímo se Zemí, ale Europa Clipper, pokud je stále funkční, může fungovat jako další komunikační relé pro přistávací modul.[24] Aby byla zajištěna komunikace, navrhuje se zahrnout do pozemské mise družicový orbiter.[30]

Povrchová struktura

Studie zveřejněná v říjnu 2018 naznačuje, že většina povrchu Evropy může být pokryta těsně rozmístěnými ledovými hroty, tzv kajícníci, vysoký až 15 metrů (50 ft).[31][32] Ačkoli zobrazení dostupné z Galileo orbiter nemá rozlišení potřebné k potvrzení, radarové a tepelné údaje jsou v souladu s touto interpretací.[32] To podporuje potřebu nejprve provést průzkum ve vysokém rozlišení s Europa Clipper a ESA Průzkumník Jupiter Icy Moons (JUICE), oba plánované na spuštění v roce 2022, před plánováním pozemní mise.[32][33]

Věda užitečné zatížení

Koncept mise by vyžadoval zahájení financování a dalšího rozvoje. Jedním z klíčových požadavků je pracovat v radiačním prostředí na povrchu měsíce.[10][1] Radiační prostředí v Evropě je extrémní, takže přistávací modul může potřebovat další ochranu Radiační trezor Juno v Juno Jupiter orbiter.[34] Trezor pomohl snížit radiační zátěž zranitelných systémů, zejména elektroniky na orbiteru.

NASA v květnu 2017 oznámila vědecké komunitě, aby přemýšlela o možných nástrojích Europa Lander.[35] Zprávy o koncepčních studiích byly zpřístupněny v červnu 2019.[36]

NASA vybrala 14 potenciálních nástrojů pro zrání v rámci Instrument Concepts for Europa Exploration 2 (ICEE-2), z nichž každý na dva roky ocenil přibližně 2 miliony USD.[22] Projekt ICEE-2 by umožnil dozrávání nových přístupů přístrojů ke splnění vědeckých cílů a cílů mise.

Ocenění ICEE-2[22]
NástrojVrchní vyšetřovatel
C-ŽIVOT: Zobrazovače nízké hmotnosti pro EvropuShane Bryne, University of Arizona
ELSSIE: Europa Lander Stereo Spectral Imaging ExperimentScott L. Murchie, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
KORÁLY: Charakterizace zbytků oceánu a životních podpisůRicardo D. Arevalo, University of Maryland
MASPEX-ORCA: MAss Spectrometer for Planetary Exploration-ORganic Composition AnalyzerChristopher R. Glein, Jihozápadní výzkumný ústav
MOAB: Mikrofluidní organický analyzátor pro biologické podpisyRichard A. Mathies, University of California Berkeley
EMILI: Europan Molecular Indicators of Life Investigation[37]W. B. Brinckerhoff, Goddardovo vesmírné středisko
CIRS: Kompaktní integrovaný Ramanův spektrometrJames L. Lambert, Laboratoř tryskového pohonu
JILM: Europa Luminiscence MicroscopeRichard Quinn, Ames Research Center
SIIOS: Seismometr k prozkoumání struktury ledu a oceánu[38]Samuel H. Bailey, University of Arizona
ESP: Evropský seismický balíčekMark P. Panning, Jet Propulsion Laboratory
SLÍDA: Mikrofluidní Icy-World Chemistry AnalyzerAntonio J. Ricco, Ames Research Center
MAGNET: Radiačně tolerantní magnetometrMark B. Moldwin, University of Michigan, Ann Arbor
EMS: Europa Magnetotelluric SounderRobert E. Grimm, Southwest Research Institute
CADMES: Společná přejímka a distribuce pro měření evropského systému vzorkůCharles A. Malespin, Goddardovo středisko kosmických letů

Planetární ochrana

Planetární ochrana Pokyny vyžadují, aby bylo zabráněno neúmyslné kontaminaci evropského oceánu suchozemskými organismy, a to na úroveň pravděpodobnosti menší než 1 z 10 000.[12][39] Přistávací modul a součásti přistávacího systému musí být sestaveny a otestovány v čisté místnosti, kde by všechny části musely být před instalací do kosmické lodi vyčištěny nebo sterilizovány. Po dodání přistávacího modulu nebe jeřáb se doporučuje odletět do Jupiteru k likvidaci.[40] Na konci mise se může přistávací modul autodestrukovat pomocí zápalného zařízení.[12] Tento systém lze také spustit, pokud kosmická loď ztratí kontakt s Země.[27]

Europa Clipper

The Europa Clipper je samostatně vypuštěná kosmická loď, která by položila základ mise Europa Lander.[3] Dříve NASA hodnotila společné vypuštění orbiteru a přistávacího modulu, ale silná podpora Kongresu vedla v roce 2016 k dalšímu návrhu samostatné přistávací mise.[41] The Klipr orbiter poskytne průzkumná data k charakterizaci radiačního prostředí a pomůže určit místo přistání.[42]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó p Přehled koncepce mise Europa Lander. (PDF) Grace Tan-Wang, Steve Sell. Laboratoř tryskového pohonu, NASA, AbSciCon2019, Bellevue, Washington - 26. června 2019 Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  2. ^ A b C Foust, Jeff (17. února 2019). „Rozpočtový účet za poslední fiskální rok 2019 zajišťuje NASA 21,5 miliard dolarů“. Vesmírné novinky.
  3. ^ A b C d E F „NASA obdržela vědeckou zprávu o konceptu Europa Lander“. NASA / JPL. Citováno 15. února 2017. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  4. ^ Foust, Jeff (18. července 2017). „JPL pokračuje v misích na Marsu a v Evropě i přes nejistotu financování“. SpaceNews.
  5. ^ „Malá mise Europa Lander s povoleným RPS“ (PDF). NASA – JPL. 13. února 2005. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  6. ^ „Studie Europa Lander: Louise Prockter pro Briana Cooke a studijní tým Europa“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 26. ledna 2017. Citováno 9. září 2017. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  7. ^ Khan, Amina (15. ledna 2014). „NASA získá nějaké prostředky na rover Mars 2020 ve federálním výdajovém zákoně“. Los Angeles Times.
  8. ^ Girardot, Frank C. (14. ledna 2014). „Rover JPL Mars 2020 těží z výdajového účtu“. Pasadena Star-News.
  9. ^ Hendrix, Amanda R .; Hurford, Terry A .; Barge, Laura M .; et al. (2019). „Plán NASA k oceánským světům“. Astrobiologie. 19 (1): 1–27. Bibcode:2019AsBio..19 ... 1H. doi:10.1089 / ast.2018.1955. ISSN  1531-1074. PMID  30346215. S2CID  53043052.
  10. ^ A b C Schulze-Makuch, Dirk (13. února 2017). „Nový koncept Lander pro Evropu“. Air & Space Magazine. Citováno 15. února 2017.
  11. ^ A b C d E Foust, Jeff (14. února 2017). „Zpráva stanoví vědecký případ pro přistávací modul Europa“. SpaceNews.
  12. ^ A b C Zpráva Europa Lander Study 2016 (PDF). NASA, 2016
  13. ^ Foust, Jeff (14. února 2017). „Zpráva stanoví vědecký případ pro přistávací modul Europa“. SpaceNews. Citováno 18. února 2017.
  14. ^ Pandey International Business Times / Yahoo News, Avaneesh (9. února 2017). „Zpráva NASA osvětluje misi Europa Lander“. Citováno 15. února 2017.
  15. ^ Coldewey, Devin (9. února 2017). „Koncept NASA Europa lander patří na obálku sci-fi buničiny“. TechCrunch. Citováno 9. září 2017.
  16. ^ „Hlubinná ekologie: hydrotermální průduchy a studené prosakování“. Citováno 18. února 2017.
  17. ^ Loff, Sarah (1. května 2015). „Reddish Bands on Europa“. NASA. Citováno 17. února 2017.
  18. ^ „Rovnováha planetárních vědeckých misí NASA prozkoumána při slyšení“. Americký fyzikální institut. 21. července 2017.
  19. ^ „FY19 Položky Bills: NASA“. Americký fyzikální institut. 20. června 2018.
  20. ^ Clark, Stephen (23. března 2018). „Space Launch System, planetary exploration get big boosts in NASA budget“. Vesmírný let teď.
  21. ^ A b Foust, Jeff (29. března 2018). „Koncept evropského přistávacího modulu byl přepracován s cílem snížit náklady a složitost“. Vesmírné novinky.
  22. ^ A b C Přehled ICEE-2. Laboratoř tryskového pohonu - NASA, Joel Krajewski, manažer užitečného zatížení, Europa Lander PreProject. 26. června 2019 Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  23. ^ Aktualizace koncepce mise Europa Lander. Cynthia B. Phillips, Kevin P. Hand, Morgan L. Cable, Amy E. Hofmann, Kate L. Craft a vědecké a technické týmy projektu Europa. 50. konference o lunární a planetární vědě 2019 (příspěvek LPI č. 2132)
  24. ^ A b C d Davis, Jason (21. února 2017). „Odvážné mise NASA v Evropě se přibližují realitě“. Planetární společnost. Citováno 22. února 2017.
  25. ^ Ringwald, Frederick A. (29. února 2000). „SPS 1020 (Introduction to Space Sciences)“. Kalifornská státní univerzita, Fresno. Archivovány od originál dne 20. září 2009. Citováno 5. ledna 2014.
  26. ^ „Stav mise Galileo pro tisíciletí“. NASA / JPL. Citováno 9. září 2017. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  27. ^ A b Foust, Jeff (31. března 2017). „Práce na evropském přistávacím modulu pokračují navzdory nejistotě rozpočtu“. SpaceNews. Citováno 31. března 2017.
  28. ^ Hall, D. T .; Strobel, D. F .; Feldman, P. D .; McGrath, M. A .; Weaver, H. A. (1995). "Detekce kyslíkové atmosféry na Jupiterově měsíci Europa". Příroda. 373 (6516): 677–681. Bibcode:1995 Natur.373..677H. doi:10.1038 / 373677a0. PMID  7854447. S2CID  4258306.
  29. ^ McGrath (2009). „Atmosféra Evropy“. In Pappalardo, Robert T .; McKinnon, William B .; Khurana, Krishan K. (eds.). Evropa. University of Arizona Press. ISBN  978-0-8165-2844-8.
  30. ^ Telekomunikační systémy pro mise NASA Europa. Microwave Symposium (IMS), 2017 IEEE MTT-S International, 4-9 June 2017, doi:10.1109 / MWSYM.2017.8058576
  31. ^ Anderson, Paul Scott (20. října 2018), „Evropa může mít na svém povrchu tyčící se ledové hroty“, Země a nebe
  32. ^ A b C Tvorba drsnosti lopatek v metrovém měřítku na povrchu Evropy ablací ledu. Daniel E. J. Hobley, Jeffrey M. Moore, Alan D. Howard a Orkan M. Umurhan. Nature Geoscience. 8. října 2018 doi:10.1038 / s41561-018-0235-0
  33. ^ Zubaté hroty ledu pokrývají Jupiterův měsíc Europa, naznačuje studie. Washington Post, 23. října 2018
  34. ^ Fecht, Sarah (9. února 2017). „Takto by mohl vypadat přistávací modul NASA pro Evropu“. Populární věda. Citováno 15. února 2017.
  35. ^ „NASA žádá vědeckou komunitu, aby přemýšlela o možných nástrojích Europa Lander“. NASA. 17. května 2017. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  36. ^ Europa Lander Domovská stránka v Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA. Zpřístupněno 22. září 2019 Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  37. ^ EMILI: Evropské molekulární indikátory vyšetřování života. W. B. Brinckerhoff; A. Grubisic; S. A. Getty; R. M. Danell. Knihovna ASCE. 16. mezinárodní konference o strojírenství, vědě, stavebnictví a provozu v náročných prostředích.
  38. ^ „Seismometer to Investigate Ice and Ocean Structure (SIIOS).“ H Bailey, R Weber, D Dellagiustina, V Bray, B Avenson atd. 2019.
  39. ^ Nejčastější dotazy k programu Europa Clipper. NASA. 2017
  40. ^ Přistání na Europě, část 3: Navrhovaná konfigurace s opatřeními pro radiační stínění a planetární ochranu. Kim R. Fowler, Stephen A. Dyer. Metrology for AeroSpace (MetroAeroSpace), 2017 IEEE International Workshop on 21-23 June 2017, Italy, doi:10.1109 / MetroAeroSpace.2017.7999561
  41. ^ Foust, Jeff (1. února 2016). „NASA zvažuje dvojí vypuštění orbiteru a landeru Europa“. SpaceNews. Citováno 18. února 2017.
  42. ^ Berger, Eric (17. listopadu 2015). „Pokuste se tam nepřistát? Ano, jo - jedeme do Evropy.“. Ars Technica. s. 1–3. Citováno 5. ledna 2016.

externí odkazy