stringtranslate.com

Европа Лендер

Европа
На Земле подледниковые микробные сообщества Кровавого водопада выживают в холодной темноте без кислорода, обитая в соленой воде под ледником Тейлор , но выходят наружу в этом месте в Антарктиде. Красный цвет возникает из-за растворенного железа.

Посадочный модуль «Европа» — это предложенная НАСА концепция астробиологической миссии по отправке посадочного модуля на Европу , ледяной спутник Юпитера . [3] [4] Если он будет финансироваться и развиваться как крупная стратегическая научная миссия , он будет запущен в 2027 году, чтобы дополнить исследования миссии орбитального аппарата Europa Clipper и выполнить анализы на месте. [5]

Задачи миссии — поиск биосигнатур на глубине ≈10 см, характеристика состава неледяного приповерхностного материала, а также определение близости жидкой воды и недавно извергнутого материала вблизи места расположения спускаемого аппарата.

История

НАСА ранее оценивало концепцию Europa Lander Mission в 2005 году с помощью концепции миссии Europa Lander Mission. [6] Кроме того, в 2012 году была проведена оценка спускаемого аппарата. [7] Продолжалась поддержка миссий в Европу, в том числе в 2014 году, когда Комитет по ассигнованиям Палаты представителей Конгресса США объявил двухпартийный законопроект, который предусматривал финансирование в размере 80 миллионов долларов США для продолжения миссии в Европе. концептуальные исследования. [8] [9]

Конгресс США издал директиву Конгресса по посадочному модулю на Европу, а НАСА в 2016 году инициировало исследование, оценивающее эту концепцию. [3] Концепция миссии поддерживается Программой исследования океанских миров . [10] Отдел планетологии НАСА представил свой отчет в начале февраля 2017 года. [3] Это было шестимесячное исследование, проведенное Группой определения науки. [11] [12] В исследовании оценивается научная ценность и инженерный дизайн потенциальной миссии спускаемого аппарата на Европу. [12]

Бюджет НАСА на 2021 финансовый год в сводном законопроекте Конгресса о расходах не включал каких-либо формулировок, предписывающих или финансирующих посадочный модуль «Европа», как предыдущие законопроекты, что делает будущее миссии неопределенным. [13]

Посадочный модуль на Европу рассматривался в отчете за десятилетие планетарной науки за 2023–2032 годы, но был отклонен в пользу орбитального аппарата и зонда Урана и Энцелада Орбиландера . [14]

Обзор

Основная цель миссии — обнаружение органических индикаторов прошлой или настоящей жизни, называемых биосигнатурами . [15] [3] [16] Посадочный модуль описывался как логическое продолжение миссии орбитального аппарата и зонда «Галилео» в 1990-х годах, главным результатом которой стало открытие большого подземного океана, который может предложить обитаемую водную среду. условия. [11]

На Земле жизнь можно найти практически во всех местах, где есть вода. Отсюда следует, что Европа является отличным кандидатом для поиска жизни в других частях Солнечной системы . [17] Эти подземные воды могут быть не только согреты геологической деятельностью, но, вероятно, также обогащены растворенными минералами и органическими соединениями . [18]

Различные экосистемы существуют на Земле без какого-либо доступа к солнечному свету , полагаясь вместо этого на гидротермальные источники или другие источники химических веществ, пригодных для производства энергии экстремофилами [19] (см. Хемосинтез ). Измерения, проведенные на сегодняшний день, показывают, что на Европе океан примерно в два раза превышает объем океанов Земли. Этот слой воды подо льдом может контактировать с недрами Луны, обеспечивая свободный доступ к гидротермальной энергии и химии. [3] Наземная миссия может воспользоваться преимуществами относительно молодой и активной поверхности Европы, поскольку эта деятельность может позволить материалам из глубоких недр регулярно перемещаться на поверхность. [20]

Положение дел

18 июля 2017 года Подкомитет Палаты представителей по космосу провел слушания по поводу Europa Clipper как запланированной крупной стратегической научной миссии и обсудил этот посадочный модуль как возможное продолжение. [21] Предложения президента по федеральному бюджету на 2018 и 2019 годы не финансируют посадочный модуль «Европа», но они выделили 195 миллионов долларов США [22] на концептуальные исследования [23] [24] и исследования необходимых научных инструментов. [25] В сводном законопроекте о расходах на 2022 год выделяется 14,2 миллиона долларов на технологию поверхности ледяных спутников для будущей миссии посадочного модуля Ocean Worlds (НАСА запросило 5 миллионов долларов на посадочный модуль Европы). [26]

Цели

Миссия спускаемого аппарата будет преследовать три основные научные цели: [27]

Космический корабль

Концепция JPL модулей Europa Lander, 2019 г. [1]

Ключевыми этапами полета являются: запуск, крейсерский полет, сход с орбиты, снижение и посадка. [28] Космический корабль будет состоять из нескольких модулей, которые будут выброшены на разных этапах спуска с орбиты и посадки. Полный комплекс будет приводиться в движение несущей ступенью, которая также оснащена солнечными панелями . [1] После выведения на орбиту вокруг Юпитера космический корабль потратит около двух лет на корректировку своей орбиты и скорости, прежде чем попытаться приземлиться на Европу. [1]

При подготовке к приземлению ступень-носитель будет отброшена, а стопка космических кораблей останется в конфигурации, называемой «Сводный аппарат» (DOV), которая будет замедляться и начинать спуск. Модуль двигателя для этого этапа, называемый этапом схода с орбиты (DOS), будет выброшен после сгорания, оставив так называемый спускаемый аппарат с двигателем (PDV), который включает в себя посадочный модуль и систему небесного крана . Система небесного крана с помощью троса опускала посадочный модуль до мягкой посадки с точностью 100 м (330 футов). [1]

Посадочный модуль будет оснащен роботизированной рукой с 5 степенями свободы , которая позволит ему выкапывать несколько неглубоких образцов недр 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 химической батареи, а не радиоизотопного термоэлектрического генератора (РТГ) или солнечной энергии. [1] [12] [24] В концепции 2019 года предлагаются четыре батареи, которые обеспечат в три раза больше энергии, необходимой для обеспечения запаса безопасности во время ≈22-дневных наземных операций. [1] Базовый срок составляет 7 дней для завершения наземной миссии, дополнительные 15 дней предназначены для непредвиденных обстоятельств. [1]

Независимо от источника энергии, одним из ограничивающих факторов на протяжении всего срока миссии может быть радиация; По оценкам, человек на поверхности Европы получает 540 бэр в день, тогда как типичная доза на поверхности Земли составляет около 0,14 бэр/год. [29] Зонд рассчитан на общую ионизирующую дозу 2,3 Мрад за 30-дневную миссию. [1] Радиация повредила электронику орбитального аппарата «Галилео» во время его миссии. [30]

Запуск и траектория

Ракетной установкой будет космическая система запуска (SLS), запуск которой запланирован на 2025 год. [1] [31] SLS предлагается с учетом массы космического корабля 16,6 метрических тонн, включая твердое топливо для вывода космического корабля на орбиту вокруг Юпитера. и система посадки небесного крана . [32] Одна из рассчитанных траекторий предполагает запуск на борту SLS в 2025 году, гравитационную поддержку Земли в 2027 году и прибытие Юпитера/Европы в 2030 году. [12] В следующем году он проведет некоторое время на орбите вокруг Юпитера, чтобы маневрировать и приземлиться на Европа. [12] Посадка будет осуществлена ​​через два года после выхода на орбиту Юпитера. [1]

Посадочные площадки

Вид на поверхность Европы с высоты 560 км (335 миль), сделанный во время ближайшего пролета Галилео.

На Европе он должен был бы приземлиться на поверхность, соответствующую ее скорости, но при отсутствии атмосферы, по сути, нет никакого «входа», это просто спуск и приземление. [28] Планетарное общество отметило, что НАСА назвало это DDL — сход с орбиты, спуск и посадка. [28] В 1995 году астрономы с помощью космического телескопа «Хаббл» обнаружили, что Европа имеет очень разреженную экзосферу , состоящую из кислорода . [33] По сравнению с Землей , ее атмосфера чрезвычайно тонка, а давление на поверхности, по прогнозам, составит 0,1 мкПа , или в 10-12 раз больше, чем на Земле. [34]

Посадочный модуль будет связываться напрямую с Землей, но Europa Clipper , если он все еще будет в рабочем состоянии, может функционировать в качестве дополнительного ретранслятора связи для посадочного модуля. [28] Для обеспечения связи предлагается включить в состав спускаемого аппарата телекоммуникационный орбитальный аппарат. [35]

Текстура поверхности

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

Научная полезная нагрузка

Концепция миссии потребует финансирования и дальнейшего развития. Одним из ключевых требований является работа в радиационной обстановке на поверхности Луны. [11] [1] Радиационная обстановка на Европе является экстремальной, поэтому спускаемому аппарату может потребоваться дополнительная защита, например, радиационное хранилище «Юнона» на орбитальном аппарате «Юнона -Юпитер». [39] Хранилище помогло снизить радиационное воздействие на уязвимые системы, особенно электронику на орбитальном аппарате.

В мае 2017 года НАСА объявило научному сообществу о необходимости подумать над возможными инструментами для спускаемого аппарата на Европу. [40] Отчеты об концептуальных исследованиях были опубликованы в июне 2019 года. [41]

НАСА выбрало 14 потенциальных инструментов для доработки в рамках «Концепции инструментов для исследования Европы 2» (ICEE-2), получив примерно 2 миллиона долларов США каждый на два года. [25] Проект ICEE-2 позволит разработать новые инструментальные подходы для достижения научных целей и задач миссии.

Планетарная защита

Руководящие принципы планетарной защиты требуют избегать непреднамеренного загрязнения европейского океана наземными организмами с уровнем вероятности менее 1 из 10 000. [15] [44] Посадочный модуль и компоненты системы посадки должны быть собраны и испытаны в чистой комнате, где все детали должны быть очищены или стерилизованы перед установкой на 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 сработать, если космический корабль потеряет контакт с Землей . [32]

Европа Клипер

Europa Clipper — это отдельно запускаемый космический корабль, который заложит основу для миссии Europa Lander. [3] Ранее НАСА рассматривало возможность совместного запуска орбитального аппарата и спускаемого аппарата, но сильная поддержка Конгресса привела к тому, что в 2016 году было выдвинуто дополнительное предложение об отдельной миссии спускаемого аппарата. [46] Орбитальный аппарат «Клипер» предоставит разведывательные данные для характеристики радиационной обстановки и поможет определить место посадки. [47]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefghijklmno Обзор концепции миссии Europa Lander. Архивировано 23 сентября 2019 г. на Wayback Machine Грейс Тан-Ванг, Стив Селл, Лаборатория реактивного движения, НАСА, AbSciCon2019, Белвью, Вашингтон - 26 июня 2019 г. Всеобщее достояниеВ эту статью включен текст из этого источника, который находится в общественное достояние .
  2. ↑ Воосен, Пол (29 мая 2019 г.). «Без чемпиона спускаемый аппарат на Европу отходит на второй план НАСА». Наука | АААС . Проверено 26 августа 2021 г.
  3. ^ abcdef «НАСА получает научный отчет о концепции спускаемого аппарата на Европу» . НАСА/Лаборатория реактивного движения . Проверено 15 февраля 2017 г. . Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  4. ↑ Фауст, Джефф (18 июля 2017 г.). «Лаборатория реактивного движения продолжает работу над миссиями на Марс и Европу, несмотря на неопределенность с финансированием». Космические новости.
  5. ↑ Фауст, Джефф (16 декабря 2019 г.). «НАСА получит 22,6 миллиарда долларов США в счет расходов на 2020 финансовый год» . Космические новости.
  6. ^ «Маленькая миссия по посадочному модулю на Европу с поддержкой RPS» (PDF) . НАСА – Лаборатория реактивного движения. 13 февраля 2005 г. Архивировано из оригинала (PDF) 6 октября 2006 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  7. ^ «Исследование посадочного модуля Европы: Луиза Проктер для Брайана Кука и исследовательской группы Европы» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 января 2017 года . Проверено 9 сентября 2017 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  8. ↑ Хан, Амина (15 января 2014 г.). «НАСА получает некоторое финансирование для марсохода Марс 2020 в рамках федерального законопроекта о расходах» . Лос-Анджелес Таймс .
  9. ↑ Жирардо, Фрэнк К. (14 января 2014 г.). «Марсоход Лаборатории реактивного движения «Марс 2020» получит выгоду от законопроекта о расходах» . Пасадена Стар-Ньюс .
  10. ^ Хендрикс, Аманда Р.; Херфорд, Терри А.; Бардж, Лаура М.; и другие. (2019). «Дорожная карта НАСА к океанским мирам». Астробиология . 19 (1): 1–27. Бибкод : 2019AsBio..19....1H. doi : 10.1089/ast.2018.1955 . ISSN  1531-1074. ПМК 6338575 . PMID  30346215. S2CID  53043052. 
  11. ^ abc Шульце-Макух, Дирк (13 февраля 2017 г.). «Новая концепция посадочного модуля для Европы». Воздух и космос/Смитсоновский институт . Проверено 15 февраля 2017 г. .
  12. ^ abcde Foust, Джефф (14 февраля 2017 г.). «Отчет излагает научное обоснование спускаемого аппарата на Европу» . Космические новости.
  13. ^ Хауэлл, Элизабет. (22 декабря 2020 г.). «НАСА получит 23,3 миллиарда долларов США на 2021 финансовый год в рамках сводного законопроекта Конгресса о расходах». Space.com.
  14. ↑ Фауст, Джефф (19 апреля 2022 г.). «Десятилетие планетарной науки одобряет возвращение образцов с Марса и миссии на внешние планеты» . Космические новости . Проверено 19 апреля 2022 г.
  15. ^ Отчет abc Europa Lander Study 2016, НАСА, 2016 г.
  16. ↑ Фауст, Джефф (14 февраля 2017 г.). «Отчет излагает научное обоснование спускаемого аппарата на Европу» . Космические новости . Проверено 18 февраля 2017 г.
  17. ↑ Панди, Аваниш (9 февраля 2017 г.). «Отчет НАСА проливает свет на миссию спускаемого аппарата на Европу» . Проверено 15 февраля 2017 г. .
  18. ↑ Колдьюи, Девин (9 февраля 2017 г.). «Концептуальному посадочному модулю НАСА «Европа» место на обложке научно-фантастического журнала» . ТехКранч . Проверено 9 сентября 2017 г.
  19. ^ «Глубоководная экология: гидротермальные источники и холодные просачивания». WWF . Проверено 18 февраля 2017 г.
  20. ↑ Лофф, Сара (1 мая 2015 г.). «Красные полосы на Европе». НАСА . Проверено 17 февраля 2017 г. . Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  21. ^ «Баланс миссий НАСА по планетарным наукам, изученных на слушаниях» . Американский институт физики. 21 июля 2017 г.
  22. ^ «Счета ассигнований на 2019 финансовый год: НАСА» . Американский институт физики. 20 июня 2018 г.
  23. ↑ Кларк, Стивен (23 марта 2018 г.). «Система космического запуска и исследование планет получат большое увеличение бюджета НАСА». Космический полет сейчас.
  24. ^ Аб Фауст, Джефф (29 марта 2018 г.). «Концепция посадочного модуля «Европа» изменена с целью снижения стоимости и сложности». Космические новости.
  25. ^ Обзор abc ICEE-2. Архивировано 19 октября 2020 года в Лаборатории реактивного движения Wayback MachineВсеобщее достояние — НАСА Джоэл Краевски, менеджер по полезной нагрузке, предварительный проект Europa Lander 26 июня 2019 года . В эту статью включен текст из этого источника, который находится в открытом доступе .
  26. ↑ Смит, Марсия (10 марта 2022 г.). «НАСА получит 24 миллиарда долларов в 2022 финансовом году, больше, чем в прошлом году, но меньше, чем хотел Байден» . spacepolicyonline.com.
  27. ^ Обновленная информация о концепции миссии посадочного модуля на Европу Синтия Б. Филлипс, Кевин П. Хэнд, Морган Л. Кейбл, Эми Э. Хофманн, Кейт Л. Крафт и научные и инженерные группы проекта «Европа». 50-я конференция по наукам о Луне и планетах, 2019 г. (Вклад LPI № 2132)
  28. ^ abcd Дэвис, Джейсон (21 февраля 2017 г.). «Смелые миссии НАСА на Европу становятся ближе к реальности». Планетарное общество . Проверено 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 года . Проверено 5 января 2014 г.
  30. ^ "Статус миссии Галилео Миллениум" . НАСА/Лаборатория реактивного движения . Проверено 9 сентября 2017 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  31. ↑ Фауст, Джефф (17 февраля 2019 г.). «Законопроект о бюджете на 2019 финансовый год обеспечит НАСА 21,5 миллиарда долларов США». Космические новости.
  32. ^ Аб Фауст, Джефф (31 марта 2017 г.). «Работы по посадочному модулю «Европа» продолжаются, несмотря на неопределенность бюджета». Космические новости . Проверено 31 марта 2017 г.
  33. ^ Холл, DT; Штробель, Д.Ф.; Фельдман, PD; МакГрат, Массачусетс; Уивер, ХА (1995). «Обнаружение кислородной атмосферы на спутнике Юпитера Европе». Природа . 373 (6516): 677–681. Бибкод : 1995Natur.373..677H. дои : 10.1038/373677a0. PMID  7854447. S2CID  4258306.
  34. ^ МакГрат (2009). «Атмосфера Европы». В Паппалардо, Роберт Т.; Маккиннон, Уильям Б.; Хурана, Кришан К. (ред.). Европа . Издательство Университета Аризоны. ISBN 978-0-8165-2844-8.
  35. ^ Телекоммуникационные системы для миссий НАСА в Европе. Микроволновой 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 высокие ледяные шипы». Земля и Небо.
  37. ^ abc Формирование шероховатостей метрового масштаба 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. ↑ Зазубренные ледяные шипы покрывают спутник Юпитера Европу, как предполагает исследование The Washington Post , 23 октября 2018 г.
  39. ↑ Фехт, Сара (9 февраля 2017 г.). «Вот как мог бы выглядеть спускаемый аппарат НАСА на Европу». Популярная наука . Проверено 15 февраля 2017 г. .
  40. ^ «НАСА просит научное сообщество подумать о возможных инструментах для спускаемых аппаратов на Европу» . НАСА. 17 мая 2017 года. Архивировано из оригинала 19 февраля 2021 года . Проверено 9 сентября 2017 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  41. ^ Домашняя страница посадочного модуля Europa в Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА, доступ осуществлен 22 сентября 2019 г. Всеобщее достояниеВ эту статью включен текст из этого источника, который находится в открытом доступе .
  42. ^ EMILI: Европейские молекулярные индикаторы исследования жизни В. Б. Бринкерхофф; А. Грубишич; С.А. Гетти; Р. М. Данелл, Библиотека ASCE, 16-я международная конференция по инженерии, науке, строительству и эксплуатации в сложных условиях, проводимая раз в два года.
  43. ^ «Сейсмометр для исследования структуры льда и океана (SIIOS)» Х. Бейли, Р. Вебер, Д. Деллагиустина, В. Брей, Б. Авенсон. 2019 год
  44. ^ Часто задаваемые вопросы по Europa Clipper, НАСА, 2017 г.
  45. ^ Посадка на Европу, часть 3: Предлагаемая конфигурация с условиями радиационной защиты и планетарной защиты. Ким Р. Фаулер, Стивен А. Дайер. Метрология для аэрокосмической отрасли (MetroAeroSpace), Международный семинар IEEE 2017, 21–23 июня 2017 г., Италия, doi :10.1109/MetroAeroSpace.2017.7999561
  46. ↑ Фауст, Джефф (1 февраля 2016 г.). «НАСА взвешивает двойные запуски орбитального корабля и спускаемого аппарата Европы». Космические новости . Проверено 18 февраля 2017 г.
  47. ↑ Бергер, Эрик (17 ноября 2015 г.). «Не пытайтесь приземлиться там? Да, верно, мы направляемся к Европе». Арс Техника. стр. 1–3 . Проверено 5 января 2016 г.

Внешние ссылки