W październiku dwa tysiące dwudziestego czwartego roku planowany jest start misji Europa Clipper. To drugi już pojazd NASA, który w odstępie niespełna dwóch lat poleci w kierunku Jowisza. Planowana trajektoria sprawia, że podróż sondy Europa Clipper potrwa dwa lata krócej niż lot JUICE. Jeżeli wszystko pójdzie zgodnie z planem, to z początkiem lat trzydziestych czeka nas napływ wiadomości z lodowych światów krążących wokół Jowisza!
Europa, jeden z czterech największych księżyców Jowisza, znanych jako księżyce galileuszowe, od dawna fascynuje naukowców swoją unikalną charakterystyką. Ten lodowy świat, choć jest jednym z wielu satelitów Jowisza, zawsze wyróżniał się swoją niezwykłą powierzchnią i potencjalnymi warunkami pozwalającymi na podtrzymanie życia.
Badanie Europy rozpoczęło się na dobre w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych dwudziestego wieku, kiedy sondy Voyager 1 i Voyager 2 przeleciały przez układ Jowisza w tysiąc dziewięćset siedemdziesiątym dziewiątym roku. Podczas tej podróży zmapowały powierzchnie księżyców galileuszowych i dostarczyły dokładniejszych pomiarów ich rozmiarów. Spośród wszystkich tych globów Europa była najsłabiej obserwowana ze względu na ówczesne położenie na swojej orbicie. Mimo to zdjęcia z sondy Voyager 2 ujawniły gładką powierzchnię pokrytą rozmytymi plamami i liniami przypominającymi pęknięcia, a także stosunkowo niewiele kraterów, co sugerowało, że lodowa skorupa jest względnie młoda. Było to wskazówką, że ten lodowy świat może zawierać ocean ciekłej wody pod powierzchnią.
Źródło: NASA
W latach dziewięćdziesiątych badania Jowisza i jego największych satelitów prowadziła sonda Galileo, która w ramach przedłużenia misji skoncentrowała się na Europie. Dane uzyskane w tym czasie pozwoliły na zaobserwowanie szczątkowej atmosfery, potwierdzenie niewielkiej ilości kraterów uderzeniowych oraz zauważenie ich nietypowej morfologii. Odkryto także, że księżyc ten posiada indukowane pole magnetyczne, za które prawdopodobnie odpowiada obecność słonej wody. Wraz z faktem, że fragmenty skorupy znajdujące się pomiędzy domniemanymi pęknięciami są względem siebie poprzesuwane i obrócone, był to kolejny argument za tym, że pod powierzchnią istnieje ocean wody w stanie płynnym.
W dwa tysiące dwunastym i dwa tysiące szesnastym roku kosmiczny teleskop Hubble’a zaobserwował na powierzchni Europy możliwe erupcje pary wodnej. Natomiast w dwa tysiące osiemnastym roku naukowcy ponownie analizujący dane z sondy Galileo także znaleźli dowody występowania tych pióropuszy.
Jako kontynuację długoterminowego programu eksploracji lodowych księżyców Jowisza, NASA przygotowała dwie misje: rozpoczętą już JUICE oraz planowaną, skoncentrowaną wyłącznie na Europie – Europa Clipper.
Misja Europa Clipper planowo ma wystartować dziesiątego października dwa tysiące dwudziestego czwartego roku z Centrum Kosmicznego Kennedy’ego, na należącej do SpaceX rakiecie Falcon Heavy – co ogłoszone zostało już w dwa tysiące dwudziestym pierwszym roku. Sonda podąży trajektorią Mars-Earth Gravity Trajectory – MEGA – wykorzystując asysty grawitacyjne Marsa i Ziemi. Do Czerwonej Planety pojazd zbliży się dwudziestego siódmego lutego dwa tysiące dwudziestego piątego roku, następnie – po trwającym niemal rok okrążeniu Słońca – orbiter znajdzie się niedaleko Ziemi, wykonując drugi manewr asysty grawitacyjnej pierwszego grudnia dwa tysiące dwudziestego szóstego roku, skąd podąży już w kierunku Jowisza, gdzie jedenastego kwietnia dwa tysiące trzydziestego roku wejdzie na jego orbitę.
Patronite
Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!Dlaczego orbita planety, a nie księżyca, skoro Europa jest jedynym celem sondy? Z tego powodu, że księżyc ten porusza się w pasach radiacyjnych Jowisza, gdzie występuje promieniowanie jonizującego pochodzącego z magnetosfery tego gazowego olbrzyma, które jest zabójcze dla delikatnej elektroniki. Misja Europa Clipper przewidziana jest na co najmniej cztery lata. Gdyby orbiter krążył bezpośrednio wokół swojego lodowego celu, szacowany czas życia elektroniki wyniósłby zaledwie kilka miesięcy. Zaplanowana trajektoria lotu zakłada, że Europa Clipper będzie się zbliżała do lodowego globu i następnie oddalała poza pasy radiacyjne Jowisza, gdzie promieniowanie jest mniej szkodliwe. Misja zakłada przynajmniej pięćdziesiąt takich przelotów w odległości zaledwie dwudziestu pięciu kilometrów od powierzchni satelity. Uzyskane z tej wysokości zdjęcia będą miały rozdzielczość stu metrów na piksel, a każdy przelot nad Europą wypadnie w innym miejscu, pozwalając na zobrazowanie dziewięćdziesięciu procent globu.
Europa Clipper będzie największą sondą, jaką NASA zbudowała do celów badawczych. Jej długość to niemal sześć metrów, szerokość trzy i pół metra, a wysokość dwa i cztery dziesiąte metra, ale po rozłożeniu paneli słonecznych będzie gigantem – ich rozpiętość to trzydzieści i pół metra. Jej sucha masa wyniesie trzy tysiące dwieście czterdzieści jeden kilogramów, a z paliwem przekroczy ona sześć ton. Moduł napędowy będzie wyposażony w aż dwadzieścia cztery silniki. W ochronie elektroniki przed promieniowaniem pomoże konstrukcja zastosowana z powodzeniem w misji Juno, czyli wnęka wyglądająca niczym sejf, o grubych ścianach wykonanych z tytanu i aluminium. Na pokładzie sondy znajdzie się dziesięć instrumentów bardziej czułych i zaawansowanych niż jakiekolwiek inne, które do tej pory badały ten świat. Pięć z nich jest już zainstalowanych na pokładzie, a dla pozostałych dostarczone są już komponenty do montażu. Postępy z tego procesu możecie śledzić na żywo – z NASA Jet Propulsion Laboratory nadawana jest transmisja, do obejrzenia tutaj. (paluszek w górę, link w rogu?)
Źródło: NASA
Obrazowaniem powierzchni zajmą się kamery rejestrujące światło widzialne i podczerwone. Europa Imaging System – EIS – to zespół dwóch klasycznych kamer: jedna szerokokątna, druga o wąskim polu widzenia, obie z matrycami po osiem megapikseli. Ich zadaniem będzie wykonywanie między innymi zdjęć w kolorze i stereoskopowych, które pomogą w pomiarach aktywności geologicznej, pomiarach wysokości wzniesień na powierzchni, dostarczą też kontekstu dla danych zebranych przez pozostałe instrumenty.
Europa Thermal Emission Imaging System – E-THEMIS – to kamera termowizyjna, która zobrazuje różnice rozkładu temperatur na powierzchni. W cieplejszych miejscach woda w stanie ciekłym może znajdować się bliżej powierzchni, mogą to też być potencjalne miejsca obserwowanych wcześniej gejzerów pary wodnej.
Różne atomy i cząsteczki w charakterystyczny sposób pochłaniają, odbijają i emitują światło na różnych długościach fal. Spektrometria, dzięki analizie widma powstałego w wyniku oddziaływania promieniowania z materią, pozwala nam poznać skład chemiczny badanej próbki. W tym pomogą dwa instrumenty. Pierwszy z nich – Europa Ultraviolet Spectrograph – Europa-UVS – będzie zbierał światło ultrafioletowe przy pomocy teleskopu, badając skład chemiczny gazów atmosferycznych i powierzchni satelity Jowisza. Poszuka także śladów aktywności wcześniej wspomnianych pióropuszy pary wodnej. Z kolei Mapping Imaging Spectrometer for Europa – MISE – spektrometr działający w podczerwieni zmapuje rozkład lodu, soli, substancji organicznych oraz wskaże hotspoty, czyli najcieplejsze miejsca na powierzchni Europy. Mapy te pomogą naukowcom zrozumieć geologię tego księżyca i pomogą ustalić, czy domniemany ocean nadaje się do życia, przynajmniej takiego, jakie znamy.
Najnowsze filmy
Pole magnetyczne Jowisza, największe w Układzie Słonecznym, wychwytuje wysokoenergetyczne cząstki gazu, plazmę, sprawiając, że te wypełniają całą przestrzeń wokół planety, otaczając także Europę. Kiedy ten lodowy glob porusza się po swojej orbicie, wywołuje zmiany tego pola, które z kolei sprawiają, że Europa indukuje własne pole magnetyczne. Za przeprowadzenie badań dostarczających wskazówek dotyczących wewnętrznej struktury księżyca odpowiadać będą Europa Clipper Magnetometer – ECM – i Plasma Instrument for Magnetic Sounding – PIMS. ECM to magnetometr, którego zadaniem będzie potwierdzenie istnienia oceanu, ustalenie jego głębokości i zasolenia oraz zmierzenie grubości skorupy lodowej. Dodatkowo będzie badał zjonizowaną atmosferę Europy i jej interakcję ze zjonizowaną atmosferą Jowisza. Z kolei PIMS pozwoli odróżnić zakłócenia pola magnetycznego generowane przez jonosferę Jowisza i plazmę, ułatwiając pracę ECM.
Europa krąży po orbicie eliptycznej, więc raz jest bliżej, a raz dalej od swojej planety. W czasie, gdy ta odległość się zmienia, księżyc i jego pole grawitacyjne ulegają odkształceniom. Ponadto fizyczne właściwości tego ciała wpływają na sygnały radiowe, w tym te, które posłużą do badania wnętrza. Instrument Gravity/Radio Science zbada te odkształcenia oraz przeprowadzi eksperyment grawitacyjny, analizując przesunięcia częstotliwości sygnałów wysyłanych na Ziemię. Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface – REASON – spróbuje zajrzeć pod powierzchnię Poszukując oceanu, zbada strukturę i grubość lodowej skorupy, skład i wysokość powierzchni oraz sprawdzi obecność wodnych gejzerów w atmosferze.
Wyżej wymienione instrumenty widzą lub “czują”, kolejne jednak zajmą się fizycznymi badaniami. MAss Spectrometer for Planetary EXploration/Europa – MASPEX – zbada gazy obecne w szczątkowej atmosferze i także poszuka pióropuszy pary. Przeanalizuje też skład chemiczny domniemanego oceanu, pomoże wyjaśnić sposób wymiany materiału pomiędzy tym oceanem a powierzchnią. Ustali też, w jaki sposób promieniowanie przekształca związki chemiczne na powierzchni księżyca.
Mikrometeoryty uderzające w Europę sprawiają, że cząsteczki z jej powierzchni wyrzucane są w przestrzeń. Zbadaniem ich składu chemicznego zajmie się analizator pyłu powierzchniowego SUrface Dust Analyzer – SUDA.
Jak widać, sonda wysłana w ramach długo oczekiwanej misji Europa Clipper będzie miała co robić. Mamy nadzieję nie tylko, że zbliżający się start przebiegnie zgodnie z planem, ale również liczymy, że sonda dokona wielu przełomowych odkryć. Oczekujemy, że już w latach trzydziestych dwudziestego pierwszego wieku uda się chociażby potwierdzić istnienie oceanu płynnej wody pod lodową skorupą Europy.
