Jupiter's ijzige maan Europa is een van de meest prikkelende werelden voor verkenning - daarom zijn NASA-wetenschappers diep bezig met het ontwerpen van Europa Clipper, een ruimtevaartuig dat bedoeld is om zijn geheimen te ontrafelen.
Europa Clipper wordt gelanceerd in 2023 en trekt vervolgens naar het Jupiter-systeem voor ongeveer 40 close passes over de mysterieuze ijzige maan. Zodra het aankomt, zal het ruimtevaartuig essentiële informatie verzamelen over de geologie, samenstelling en verborgen oceaan van de maan. Maar voordat het team aan de slag kan gaan met het bouwen van het ruimtevaartuig, moet het nog een laatste beoordeling doorstaan.
"Europa krijgen we niet echt - er zijn echt heel belangrijke mysteries die we proberen te begrijpen", vertelde Robert Pappalardo, een planetair wetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory en projectwetenschapper voor de missie, aan Space.com. "[Europa Clipper] gaat ons zoveel vertellen over hoe ijzige manen werken ... en ijzige manen zijn waarschijnlijk de meest voorkomende bewoonbare omgevingen in het universum, dus dat is opwindend." [Foto's: Europa, Mysterious Icy Moon of Jupiter]
Elk leven op een ijzige maan zou niet aan de oppervlakte zijn: het zou verborgen zijn in de binnenzeeën, waar de aantrekkingskracht van de zwaartekracht van een nabijgelegen planeet water vloeibaar houdt. Alle leven zoals we het nu kennen, heeft water nodig. Bovendien kan geologische activiteit op de zeebodem chemicaliën opleveren om micro-organismen te voeden. en het ijs zou gevaarlijke straling blokkeren die het oppervlak verplettert. Dus hoewel er genoeg andere wetenschap te doen is in Europa, is het begrijpen van de bewoonbaarheid - of het gebrek daaraan - een belangrijk onderdeel van de missie. 'Mensen geven erom, mensen willen meer weten over deze mysterieuze wereld die het leven zou kunnen herbergen', zei Pappalardo. 'Dat is een heel belangrijke reden om het te doen.'
Het ruimtevaartuig zal een set van negen instrumenten bevatten die zijn ontworpen om samen te werken om enkele van die grote mysteries op te lossen en om te beoordelen hoe bewoonbaar de maan werkelijk is. Tijdens zijn bezoek zal het ruimtevaartuig zich binnen slechts 25 kilometer van Europa's oppervlak bevinden, en dat alleen al belooft veel goeds voor wetenschappers op de missie. "We krijgen fantastische beelden terug", vertelde Christina Richey, stafwetenschapper bij Europa Clipper, aan Space.com.
Die ijsschaal heeft veel geheimen, niet in de laatste plaats hoe dik hij is. De meest voorkomende kenmerken aan de oppervlakte zijn ribbels en wetenschappers weten niet precies hoe ze zich vormen. Door hiaten in de ijskap kunnen pluimen van zeewater de ruimte in schieten, zoals ook gebeurt bij de beroemdste ijzige maan van Saturnus, Enceladus.
En er lijkt een soort proces te zijn waarbij stukjes ijs langs Europa's oppervlak worden verplaatst, maar de details van wat het aandrijft, zijn nog steeds een mysterie. "Vanuit geologisch oogpunt is er zoveel dat we nog niet hebben gezien, en we krijgen alleen maar inklings", vertelde David Senske, plaatsvervangend projectwetenschapper voor Europa Clipper, aan Space.com.
Om die mysteries aan te pakken, bouwen het ruimtevaartuig, zijn instrumenten en zijn managers allemaal voort op tactieken die door eerdere missies zijn ontwikkeld. Net als Juno zal het ruimtevaartuig vertrouwen op zonne-energie in de koude gebieden van het Jupiter-systeem. En net als Cassini bij Enceladus kon de Clipper door pluimen vliegen. [Waterpluimen op Europa: de ontdekking in afbeeldingen]
Maar er zijn ook nieuwe uitdagingen die moeten worden aangepakt, zoals het selecteren van een pad voor het ruimtevaartuig om het Jupiter-systeem te volgen, in een proces dat trajectplanning wordt genoemd, wat Senske voor de grap 'zwarte magie' noemt. (Het ruimtevaartuig zal Europa niet rechtstreeks in een baan om de aarde brengen, omdat het teveel straling zou ontvangen als het dat wel zou doen. Maar die beperking biedt ook voordelen - zoals een kijkje nemen bij andere manen. "Ik ben er toevallig," zei Richey. " Wie wil er niet naar het planetaire lichaam kijken dat eruitziet als een door pokken geteisterde afgrond? ")
Trajectplanning is een ingewikkelde wiskundige onderneming, en de uiteindelijke keuze zal precies bepalen wat wetenschap kan worden gedaan tijdens de passen van de missie over Europa. Daarom komt het trajectteam met een reeks opties voor de teams op elk instrument om te evalueren, om het team met het beste wetenschappelijke potentieel in het algemeen te selecteren.
Dat is een apart proces van het bepalen van de route van het ruimtevaartuig naar het Jupiter-systeem in de eerste plaats, die wacht op een beslissing van NASA over het lanceervoertuig van de missie. Clipper zal ofwel het eigen Space Launch System van het bureau rijden voor een reis van drie jaar of een SpaceX Falcon Heavy, die de reis zou verlengen tot vijf of zes jaar.
Terwijl ze wachten op een beslissing, is het team gefocust op de huidige hindernis: het beantwoorden van vragen over beoordelingen van individuele componenten van het project en hoe ze met elkaar omgaan. Zodra die zijn aangepakt, zal het project beginnen aan wat missieontwerpers fase C noemen, inclusief het bepalen van het definitieve budget voor het project en het beginnen met het bouwen van het echte ruimtevaartuig. 'Dan begint het plezier,' zei Richey.
In de tussentijd is een belangrijk risico dat een deel van het ruimtevaartuig een beetje te ver voorloopt op andere, waardoor het voor ingenieurs moeilijker wordt om alles samen te trekken. "Het is altijd een stressvolle tijd voor elk team, maar ik denk dat dit team het vrij goed afhandelt, en ik denk dat we allemaal enthousiast zijn om te beginnen met bouwen", zei Richey. "Het lijkt een beetje op een gecompliceerde versie van Tetris, waar deze rij echt geweldig uitkomt en andere delen beginnen in de rij te staan en in te werken, maar je wilt zeker weten dat je deze niet te ver voorloopt op de rest van hen."
Voor Pappalardo, die in zijn vroegste dagen bij de missie betrokken was en zich de strijd herinnert om er draagvlak voor te bouwen, is het proces een wervelwind geworden.
"Het is verbazingwekkend, we moeten zo snel gaan om tot een lancering te komen dat op zijn vroegst 2023 zal zijn", zei hij. 'Soms stop je en realiseer je je dat je in deze rivier bent die langs stroomt, en die je gewoon met zich meedraagt omdat er zoveel dingen te doen zijn.'
