stringtranslate.com

Европа Ландер

Европа
На Земле подледниковые микробные сообщества в Кровавом водопаде выживают в холодной темноте без кислорода, обитая в соленой воде под ледником Тейлор , но выходят наружу в этом месте в Антарктиде. Красный цвет обусловлен растворенным железом.

Europa Lander — это концепция астробиологической миссии NASA по отправке посадочного модуля на Европу , ледяной спутник Юпитера . [3] [4] Если проект будет профинансирован и разработан как крупная стратегическая научная миссия , он будет запущен в 2027 году для дополнения исследований миссии орбитального аппарата Europa Clipper и проведения анализов на месте. [5]

Целями миссии являются поиск биосигнатур на глубине ≈10 см, характеристика состава неледяного приповерхностного материала и определение близости жидкой воды и недавно извергнутого материала вблизи места нахождения посадочного модуля.

История

Ранее НАСА оценивало концепцию Europa Lander в 2005 году с концепцией миссии Europa Lander. [6] Кроме того, оценка посадочного модуля проводилась в 2012 году. [7] Миссии Europa продолжали поддерживаться, в том числе в 2014 году, когда Комитет по ассигнованиям Палаты представителей Конгресса США объявил о двухпартийном законопроекте, который включал 80 миллионов долларов США на финансирование продолжения исследований концепции миссии Europa. [8] [9]

Конгресс США издал директиву Конгресса о посадочном модуле на Европу, и в 2016 году НАСА инициировало исследование, оценивая и анализируя концепцию. [3] Концепция миссии поддерживается Программой исследования океанических миров . [10] Планетарный научный отдел НАСА представил свой отчет в начале февраля 2017 года . [3] Это было шестимесячное исследование, проведенное группой по определению науки. [11] [12] Исследование оценивает научную ценность и инженерную конструкцию потенциальной миссии посадочного модуля на Европу. [12]

Бюджет НАСА на 2021 финансовый год в законопроекте Конгресса о всеобъемлющих расходах не включал никаких положений, обязывающих или финансирующих Europa Lander, как в предыдущих законопроектах, что делает будущее миссии неопределенным. [13]

Проект Europa Lander рассматривался в Планетарном научном докладе за десятилетие 2023–2032 гг., но был отклонен в пользу Uranus Orbiter and Probe и Enceladus Orbilander . [14]

Обзор

Основная цель миссии — обнаружение органических индикаторов прошлой или настоящей жизни, называемых биосигнатурами . [15] [3] [16] Посадочный модуль был описан как логическое продолжение миссии орбитального аппарата и зонда «Галилео» в 1990-х годах, для которых основным результатом стало открытие большого подповерхностного океана, который может предложить пригодные для жизни водные условия. [11]

На Земле жизнь можно найти практически во всех местах, где есть вода. Из этого следует, что Европа является отличным кандидатом для поиска жизни в других местах Солнечной системы . [17] Эта подземная вода может быть не только нагрета геологической активностью, но и, вероятно, обогащена растворенными минералами и органическими соединениями . [18]

На Земле существуют различные экосистемы, не имеющие доступа к солнечному свету , полагаясь вместо этого на гидротермальные источники или другие источники химических веществ, подходящих для производства энергии экстремофилами [19] (см. хемосинтез ). Измерения на сегодняшний день показывают, что на Европе есть океан, объем которого примерно в два раза превышает объем океанов Земли. Этот слой воды подо льдом может контактировать с недрами луны, обеспечивая легкий доступ к гидротермальной энергии и химии. [3] Поверхностная миссия может воспользоваться относительно молодой, активной поверхностью Европы, поскольку эта активность может позволить глубинным подповерхностным материалам регулярно перемещаться на поверхность. [20]

Статус

18 июля 2017 года Подкомитет по космосу Палаты представителей провел слушания по Europa Clipper как запланированной крупной стратегической научной миссии и для обсуждения этого посадочного модуля в качестве возможного продолжения. [21] Предложения президента по федеральному бюджету на 2018 и 2019 годы не финансируют Europa Lander, но они выделили 195 миллионов долларов США [22] на концептуальные исследования [23] [24] и исследования необходимых научных инструментов. [25] В законопроекте о расходах на 2022 год выделено 14,2 миллиона долларов компании Icy Satellites Surface Technology для будущей миссии посадочного модуля Ocean Worlds (НАСА запросило 5 миллионов долларов на Europa Lander). [26]

Цели

Миссия посадочного модуля будет иметь три основные научные цели: [27]

Космический корабль

Концепция модулей Europa Lander от JPL 2019 года [1]

Ключевые фазы полета: запуск, круиз, сход с орбиты, спуск и посадка. [28] Космический корабль будет состоять из нескольких модулей, которые будут сбрасываться на разных фазах его последовательности схода с орбиты и посадки. Полный комплект будет приводиться в движение ступенью-носителем, которая также оснащена солнечными панелями . [1] После выхода на орбиту вокруг Юпитера космический корабль потратит около двух лет на корректировку своей орбиты и скорости, прежде чем попытаться приземлиться на Европе. [1]

В ходе подготовки к посадке ступень-носитель будет сброшена, оставив космический аппарат в конфигурации, называемой Deorbit Vehicle (DOV), которая будет замедляться и инициировать спуск. Модуль двигателя для этой фазы, называемый Deorbit Stage (DOS), будет сброшен после сгорания, оставив то, что называется Powered Descent Vehicle (PDV) – которое включает в себя посадочный модуль и систему небесного крана . Система небесного крана опустит посадочный модуль с помощью троса до мягкой посадки с точностью 100 м (330 футов). [1]

Посадочный модуль будет оснащен роботизированной рукой с 5 степенями свободы , что позволит ему выкапывать несколько образцов неглубокого грунта на максимальной глубине 10 см (3,9 дюйма) и доставлять их в бортовую лабораторию. [1]

Власть

После приземления посадочный модуль будет работать до 22 дней, используя энергию химических батарей, а не радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ) или солнечную энергию. [1] [12] [24] Концепция 2019 года предлагает четыре батареи, которые обеспечат в три раза больше необходимой энергии для обеспечения запаса прочности во время его ≈22-дневных операций на поверхности. [1] Базовый показатель составляет 7 дней для завершения его миссии на поверхности, дополнительные 15 дней предназначены для непредвиденных обстоятельств. [1]

Независимо от источника питания, одним из ограничивающих факторов на протяжении всей миссии будет выдерживание интенсивной радиации; поверхность Европы, по оценкам, будет подвергаться 540 бэр в день, тогда как типичная доза на поверхности Земли составляет около 0,14 бэр/год. [29] Предполагается, что зонд получит общую ионизирующую дозу в 2,3 Мрад за 30-дневную миссию. [1] Радиация повредила электронику орбитального аппарата Galileo во время его миссии. [30]

Запуск и траектория

Запуск будет осуществляться с помощью Space Launch System (SLS), предполагаемый запуск которой состоится в 2025-2030 годах. [1] [31] SLS предлагается [ требует обновления ] с учетом массы космического корабля в 16,6 тонн, включая твердое топливо для вывода космического корабля на орбиту вокруг Юпитера и систему посадки Sky Crane . [32] Одна из расчетных траекторий предусматривает запуск на борту SLS в 2025 году, гравитационное притяжение Земли в 2027 году и прибытие к Юпитеру/Европе в 2030 году. [12] Он проведет некоторое время на орбите вокруг Юпитера в течение следующего года, чтобы маневрировать для посадки на Европу. [12] Посадка будет выполнена через два года после выхода на орбиту вокруг Юпитера. [1]

Места посадки

Вид поверхности Европы с высоты 560 км (335 миль), полученный во время самого близкого пролета Галилео

На Европе ему пришлось бы приземлиться на поверхность, соответствуя своей скорости, но по сути без атмосферы нет «входа», это просто спуск и посадка. [28] Планетарное общество отметило, что НАСА назвало это DDL — спуск с орбиты, спуск и посадка. [28] В 1995 году астрономы с помощью космического телескопа Хаббл обнаружили, что у Европы очень разреженная экзосфера, состоящая из кислорода . [33] По сравнению с Землей , ее атмосфера чрезвычайно тонка, с давлением на поверхности, по прогнозам, равным 0,1 мкПа , или в 10−12 раз больше, чем у Земли. [34]

Посадочный модуль будет напрямую связываться с Землей, но Europa Clipper , если он все еще будет в рабочем состоянии, может функционировать как дополнительный ретранслятор связи для посадочного модуля. [28] Для обеспечения связи предлагается включить в миссию посадочного модуля орбитальный аппарат телекоммуникационной связи. [35]

Текстура поверхности

Исследование, опубликованное в октябре 2018 года, предполагает, что большая часть поверхности Европы может быть покрыта близко расположенными ледяными шипами, называемыми пенитентами , высотой до 15 метров (50 футов). [36] [37] Хотя изображения, полученные с орбитального аппарата Galileo, не имеют необходимого разрешения для подтверждения этого, радиолокационные и тепловые данные согласуются с этой интерпретацией. [37] Это подтверждает необходимость сначала провести высокоточную разведку с помощью аппаратов Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) и Europa Clipper ЕКА , запуск которых запланирован на 2023 и 2024 годы соответственно, прежде чем планировать миссию спускаемого аппарата. [37] [38]

Научная полезная нагрузка

Концепция миссии потребует финансирования и дальнейшей разработки для запуска. Одним из ключевых требований является работа в радиационной среде на поверхности Луны. [11] [1] Радиационная среда на Европе экстремальна, поэтому посадочному модулю может потребоваться такая же дополнительная защита, как и радиационное хранилище Juno на орбитальном модуле Juno Jupiter. [39] Хранилище помогло снизить воздействие радиации на уязвимые системы, особенно электронику на орбитальном модуле.

В мае 2017 года НАСА объявило научному сообществу о необходимости подумать о возможных инструментах для Europa Lander. [40] Отчеты об исследовании концепции были опубликованы в июне 2019 года. [41]

НАСА выбрало 14 потенциальных инструментов для разработки в рамках Концепций инструментов для исследования Европы 2 (ICEE-2), выделив приблизительно 2 миллиона долларов США на каждый из них сроком на два года. [25] Проект ICEE-2 позволит разработать новые подходы к инструментам для достижения научных целей и задач миссии.

Планетарная защита

Руководящие принципы планетарной защиты требуют, чтобы непреднамеренное загрязнение европейского океана земными организмами было исключено с вероятностью менее 1 из 10 000. [15] [44] Посадочный модуль и компоненты посадочной системы должны быть собраны и испытаны в чистой комнате, где все детали должны быть очищены или стерилизованы перед установкой в ​​космический корабль. После доставки посадочного модуля небесному крану рекомендуется улететь на Юпитер для утилизации. [45] В конце миссии посадочный модуль может самоуничтожиться с помощью зажигательного устройства. [15] Эта система также может быть запущена, если космический корабль потеряет связь с Землей . [32]

Европа Клиппер

Europa Clipper — это отдельно запускаемый космический аппарат, который должен был заложить основу для миссии Europa Lander. [3] Ранее NASA оценивало запуск орбитального аппарата и посадочного модуля вместе, но сильная поддержка Конгресса привела к дополнительному предложению в 2016 году о отдельной миссии посадочного модуля. [46] Орбитальный аппарат Clipper предоставит разведывательные данные для характеристики радиационной обстановки и поможет определить место посадки. [47]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefghijklmno Обзор концепции миссии Europa Lander Архивировано 23 сентября 2019 г. в Wayback Machine Грейс Тан-Ван, Стив Селл, Лаборатория реактивного движения, НАСА, AbSciCon2019, Белвью, Вашингтон - 26 июня 2019 г. Общественное достояниеВ этой статье использован текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  2. ^ Voosen, Paul (29 мая 2019 г.). «Без чемпиона посадочный модуль Europa отходит на второй план у NASA». Наука | AAAS . Получено 26 августа 2021 г. .
  3. ^ abcdef "NASA получает научный отчет о концепции Europa Lander". NASA/JPL . Получено 15 февраля 2017 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  4. ↑ Foust, Jeff (18 июля 2017 г.). «JPL продолжает миссии на Марс и Европу, несмотря на неопределенность с финансированием». SpaceNews.
  5. ^ Foust, Jeff (16 декабря 2019 г.). «NASA получит 22,6 млрд долларов США в счет расходов на 2020 финансовый год». SpaceNews.
  6. ^ "Small RPS-Enabled Europa Lander Mission" (PDF) . NASA–JPL. 13 февраля 2005 г. Архивировано из оригинала (PDF) 6 октября 2006 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  7. ^ "Исследование посадочного модуля Европы: Луиза Проктер для Брайана Кука и исследовательской группы Европы" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 января 2017 г. . Получено 9 сентября 2017 г. . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  8. ↑ Хан, Амина (15 января 2014 г.). «NASA получает некоторое финансирование для марсохода Mars 2020 в федеральном законопроекте о расходах». Los Angeles Times .
  9. ^ Жирардо, Фрэнк С. (14 января 2014 г.). «Марсоход JPL Mars 2020 выигрывает от законопроекта о расходах». Pasadena Star-News .
  10. ^ Хендрикс, Аманда Р.; Херфорд, Терри А.; Барж, Лора М.; и др. (2019). «Дорожная карта NASA к океанам». Астробиология . 19 (1): 1–27. Bibcode : 2019AsBio..19....1H. doi : 10.1089/ast.2018.1955 . ISSN  1531-1074. PMC 6338575. PMID 30346215.  S2CID 53043052  . 
  11. ^ abc Шульце-Макух, Дирк (13 февраля 2017 г.). "Новая концепция посадочного модуля для Европы". Air & Space/Smithsonian . Получено 15 февраля 2017 г. .
  12. ^ abcde Foust, Jeff (14 февраля 2017 г.). «В отчете изложены научные доводы в пользу посадочного модуля на Европе». SpaceNews.
  13. ^ Хауэлл, Элизабет. (22 декабря 2020 г.). «НАСА получает 23,3 млрд долларов США на 2021 финансовый год в рамках сводного законопроекта Конгресса о расходах». Space.com.
  14. ^ Foust, Jeff (19 апреля 2022 г.). «Планетарная наука десятилетие одобряет возвращение образцов с Марса, миссии к внешним планетам». SpaceNews . Получено 19 апреля 2022 г.
  15. ^ Отчет об исследовании посадочного модуля abc Europa Lander 2016, NASA, 2016
  16. ^ Foust, Jeff (14 февраля 2017 г.). «В отчете изложены научные доводы в пользу посадочного модуля на Европе». SpaceNews . Получено 18 февраля 2017 г.
  17. ^ Пандей, Аваниш (9 февраля 2017 г.). "Отчет НАСА проливает свет на миссию Europa Lander" . Получено 15 февраля 2017 г. .
  18. ^ Колдьюи, Девин (9 февраля 2017 г.). «Концепция посадочного модуля «Европа» от НАСА заслуживает обложки научно-фантастического журнала». TechCrunch . Получено 9 сентября 2017 г.
  19. ^ "Глубоководная экология: гидротермальные источники и холодные просачивания". WWF . Получено 18 февраля 2017 г.
  20. ^ Лофф, Сара (1 мая 2015 г.). «Красноватые полосы на Европе». NASA . Получено 17 февраля 2017 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  21. ^ «Баланс планетарных научных миссий НАСА, изученных на слушаниях». Американский институт физики. 21 июля 2017 г.
  22. ^ "Законопроекты об ассигнованиях на 2019 финансовый год: NASA". Американский институт физики. 20 июня 2018 г.
  23. ^ Кларк, Стивен (23 марта 2018 г.). «Космическая пусковая система и исследование планет получают большие ассигнования в бюджете НАСА». Spaceflight Now.
  24. ^ ab Foust, Jeff (29 марта 2018 г.). «Концепция посадочного модуля Europa переработана для снижения стоимости и сложности». SpaceNews.
  25. ^ abc ICEE-2 Overview. Архивировано 19 октября 2020 г. в Лаборатории реактивного движения Wayback MachineОбщественное достояние – NASA Джоэл Краевски, менеджер по полезной нагрузке, предпроект Europa Lander 26 июня 2019 г. В этой статье используется текст из этого источника, который находится в открытом доступе .
  26. ↑ Смит, Марсия (10 марта 2022 г.). «НАСА получит 24 миллиарда долларов на 2022 финансовый год — больше, чем в прошлом году, но меньше, чем хотел Байден». spacepolicyonline.com.
  27. ^ Обновление концепции миссии Europa Lander Синтия Б. Филлипс, Кевин П. Хэнд, Морган Л. Кейбл, Эми Э. Хофманн, Кейт Л. Крафт и научные и инженерные группы проекта Europa. 50-я конференция по науке о Луне и планетах 2019 г. (LPI Contrib. № 2132)
  28. ^ abcd Дэвис, Джейсон (21 февраля 2017 г.). «Смелые миссии НАСА по исследованию Европы становятся все ближе к реальности». Планетарное общество . Получено 22 февраля 2017 г.
  29. ^ Рингвальд, Фредерик А. (29 февраля 2000 г.). «SPS 1020 (Введение в космические науки)». Калифорнийский государственный университет, Фресно. Архивировано из оригинала 25 июля 2008 г. Получено 5 января 2014 г.
  30. ^ "Статус миссии Galileo Millennium". NASA/JPL . Получено 9 сентября 2017 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  31. ^ Foust, Jeff (17 февраля 2019 г.). «Окончательный законопроект о бюджете на 2019 финансовый год обеспечивает NASA 21,5 млрд долларов США». SpaceNews.
  32. ^ ab Foust, Jeff (31 марта 2017 г.). «Работа над посадочным модулем Europa продолжается, несмотря на бюджетную неопределенность». SpaceNews . Получено 31 марта 2017 г.
  33. ^ Холл, DT; Штробель, DF; Фельдман, PD; МакГрат, MA; Уивер, HA (1995). «Обнаружение кислородной атмосферы на спутнике Юпитера Европе». Nature . 373 (6516): 677–681. Bibcode :1995Natur.373..677H. doi :10.1038/373677a0. PMID  7854447. S2CID  4258306.
  34. ^ McGrath (2009). «Атмосфера Европы». В Pappalardo, Robert T.; McKinnon, William B.; Khurana, Krishan K. (ред.). Европа . Издательство Университета Аризоны. ISBN 978-0-8165-2844-8.
  35. ^ Телекоммуникационные системы для миссий NASA Europa. Микроволновый симпозиум (IMS), 2017 IEEE MTT-S International, 4–9 июня 2017 г., doi :10.1109/MWSYM.2017.8058576
  36. ^ Андерсон, Пол Скотт (20 октября 2018 г.). «На поверхности Европы могут быть возвышающиеся ледяные шипы». Земля и небо.
  37. ^ abc Формирование метровой лопастной шероховатости на поверхности Европы в результате абляции льда Дэниел Э. Дж. Хобли, Джеффри М. Мур, Алан Д. Ховард и Оркан М. Умурхан, Nature Geoscience 8 октября 2018 г. doi :10.1038/s41561-018-0235-0
  38. ^ Исследование показывает, что спутник Юпитера Европа покрыт зазубренными ледяными шипами The Washington Post , 23 октября 2018 г.
  39. ^ Фехт, Сара (9 февраля 2017 г.). «Вот как может выглядеть посадочный модуль NASA Europa». Popular Science . Получено 15 февраля 2017 г.
  40. ^ «NASA просит научное сообщество подумать о возможных инструментах для спускаемого аппарата на Европу». NASA. 17 мая 2017 г. Архивировано из оригинала 19 февраля 2021 г. Получено 9 сентября 2017 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  41. ↑ Домашняя страница Europa Lander в Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA Дата обращения: 22 сентября 2019 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  42. ^ EMILI: Европейские молекулярные индикаторы исследования жизни WB Brinckerhoff; A. Grubisic; SA Getty; RM Danell, Библиотека ASCE, 16-я двухгодичная международная конференция по инжинирингу, науке, строительству и эксплуатации в сложных условиях
  43. ^ «Сейсмометр для исследования структуры льда и океана (SIIOS)» Х. Бейли, Р. Вебер, Д. Деллагиустина, В. Брей, Б. Авенсон. 2019
  44. ^ Europa Clipper FAQ NASA 2017
  45. ^ Посадка на Европу, часть 3: Предлагаемая конфигурация с положениями о радиационной защите и планетарной защите. Ким Р. Фаулер, Стивен А. Дайер. Метрология для аэрокосмической отрасли (MetroAeroSpace), 2017 IEEE International Workshop 21–23 июня 2017 г., Италия, doi :10.1109/MetroAeroSpace.2017.7999561
  46. ^ Foust, Jeff (1 февраля 2016 г.). "NASA weighting dual launches of Europa orbiter and lander". SpaceNews . Получено 18 февраля 2017 г. .
  47. ↑ Бергер, Эрик (17 ноября 2015 г.). «Попытка не приземляться там? Да, верно — мы направляемся в Европу». Ars Technica. стр. 1–3 . Получено 5 января 2016 г.

Внешние ссылки