Europa Clipper

Europa Clipper (predtým známa ako Europa Multiple Flyby Mission) je planetárna sonda vo vývoji NASA určená na prieskum Jupiterovho mesiaca Európa. Štart sondy je plánovaný na október 2024 a svoj cieľ má študovať prostredníctvom série preletov na obežnej dráhe okolo Jupitera. Podľa vedcov by sa pod zmrznutým povrchom Európy (ako aj ostatných Galileových mesiacov) mohol rozkladať rozsiahly oceány tekutej vody, ktorý je potenciálnym miestom pre vznik života.

Cieľom Europa Clipper je preskúmať Európu, preskúmať jej obývateľnosť a pomôcť pri výbere miesta pristátia pre budúci Europa Lander. Tento prieskum je zameraný na pochopenie troch hlavných požiadaviek na život: tekutej vody, chémie a energie.

Misia bude (v prípade dodržania časového harmonogramu a úspešného preletu a vstupu na orbitu oboch sond) prebiehať súbežne s misiou ESA Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE), vynesenou v apríli 2023, špecializovanou na výskum ľadových mesiacov Ganymede, Kalisto a Európa, s dôrazom na mesiac Ganymede.

História 
V roku 1997 bola misia Europa Orbiter navrhnutá tímom pre program NASA Discovery, ale nebola vybraná. NASA JPL oznámila mesiac po výbere návrhov pre program Discovery, že sa uskutoční misia NASA Europa orbiter.

V rovnakom čase ako návrh Europa Orbiter triedy Discovery už obiehala okolo Jupitera sonda Galileo. Od 8. decembra 1995 do 7. decembra 1997 vykonal Galileo primárnu misiu po vstupe na obežnú dráhu Jupitera. V ten posledný deň začala orbitálna sonda Galileo rozšírenú misiu známu ako Galileo Europa Mission (GEM), ktorá prebiehala do 31. decembra 1999. Išlo o nízkonákladovú misiu s rozpočtom iba 30 miliónov USD. Menší tím asi 40 – 50 ľudí (jedna pätina veľkosti 200-členného tímu primárnej misie z rokov 19951997) nemal prostriedky na riešenie problémov, ale keď vznikli, bol schopný dočasne odvolať bývalý tím.  Sonda uskutočnila niekoľko preletov okolo Európy (8), Callisto (4) a Io (2).  Táto Galileo Europa Mission pripomínala zmenšenú verziu toho, čo plánuje dosiahnuť Europa Clipper. Zmienených osem preletov okolo Európy malo maximálne priblíženie k povrchu mesiaca v rozmedzí od 196 do 3 582 km (122 až 2 226 míľ) a všetky prebehli počas dvojročného obdobia.

Európa bola identifikovaná ako jedno z miest v slnečnej sústave, kde by sa mohol skrývať mikrobiálny mimozemský život. Ihneď po objavoch sondy Galileo a nezávislom návrhu programu Discovery pre orbiter Europa zrealizovala JPL predbežné štúdie misie, ktoré predpokladali komplexnú sondu ako Jupiter Icy Moons Orbiter (koncept misie v hodnote 16 miliárd USD), Jupiter Europa Orbiter (koncept 4,3 miliardy USD) a sondu s viacerými preletmi, Europa Clipper.

Misiu na Európu odporučila Národná rada pre výskum v roku 2013. Približný odhad nákladov vzrástol z 2 miliárd USD v roku 2013 na 4,25 miliardy USD v roku 2020. Misia je spoločný projekt Laboratória aplikovanej fyziky Univerzity Johna Hopkinsa (APL) a Laboratória prúdového pohonu (JPL). Názov misie je odkazom na druh lodí z 19. storočia, ktoré bežne brázdili obchodné cesty po celom svete. Tento názov bol vybraný, pretože sonda sa bude „plaviť“ okolo Európy s frekvenciou približne každé dva týždne.

V marci 2013 bolo schválených 75 miliónov USD na rozšírenie formulácie aktivít misie, dozrievanie navrhovaných vedeckých cieľov a financovanie predbežného vývoja prístrojov, ako to navrhol v roku 2011 Planetary Science Decadal Survey. V máji 2014 sa v zákone o snemovni podstatne zvýšil rozpočet na financovanie Europa Clipper (nazývaný Europa Multiple Flyby Mission) na fiškálny rok 2014 z 15 miliónov USD na 100 miliónov USD.  Po volebnom cykle v roku 2014 sa podpora oboch strán zaviazala pokračovať vo financovaní Projektu Europa Multiple Flyby Mission. Výkonná zložka tiež poskytla 30 miliónov USD na predbežné štúdie.

V apríli 2015 NASA ponúkla Európskej vesmírnej agentúre (ESA), aby predložila koncepty ďalšej sondy, ktorá by mohla letieť spolu so sondou Europa Clipper, s hmotnostným limitom maximálne 250 kg. Mohla by to byť jednoduchá sonda, impaktor, alebo lander. V Európskej vesmírnej agentúre prebehlo interné hodnotenie, aby sa zistilo, či je záujem a dostupné finančné prostriedky. Schéma spolupráce je podobná veľmi úspešnej misii Cassini-Huygens. V máji 2015 si NASA vybrala deväť prístrojov, ktoré by lietali na palube orbiteru, pričom rozpočet mal v nasledujúcich troch rokoch stáť asi 110 miliónov USD. V júni 2015 NASA schválila koncepciu misie, ktorá umožnila orbiteru prejsť do fázy formulácie, a v januári 2016 schválila aj pristávací modul. V máji 2016 bol schválený program Ocean Worlds Exploration Program, ktorého je misia Europa Clipper súčasťou.

Vo februári 2017 sa misia presunula z fázy A do fázy B (fáza predbežného návrhu). ​​18. júla 2017 sa podvýboru House Space Subcommisia uskutočnilo vypočutie o Europa Clipper ako plánovanej triede veľkých strategických vedeckých misií a s cieľom prediskutovať možnú následnú misiu jednoducho známu ako Europa Lander. Fáza B pokračovala v roku 2019. Okrem toho boli vybraní dodávatelia subsystémov, ako aj prototypové hardvérové ​​prvky pre vedecké prístroje. Vyrobili sa a otestovali sa aj podstavy sond.

Program Large strategic science missions 
Sonda Europa Clipper patrí do programu Large strategic science missions (Veľké strategické vedecké misie), medzi ktorým sú najdrahšie sondy NASA, ktoré sa venujú prieskumu slnečnej sústavy v oblasti astrofyziky, vied o Zemi a planetárnej vedy. Do tohto programu patrí napríklad Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba (JWST – 10 miliárd $), rover Perseverance a helikoptéra Ingenuity (Mars 2020 – 2,7 miliardy $), rover Curiosity (Mars Science Laboratory – 2,5 miliardy $), Cassini-Huygens (3,26 miliardy $) a Hubblov vesmírny ďalekohľad (1,5 miliardy $).

Vedecké prístroje

Optické prístroje

Europa Imaging System (EIS) 
Širokouhlá a úzkouhlá kamera, každá s 8 MP snímačom, vytvorí farebné a priestorové snímky Európy s vysokým rozlíšením. Budú študovať geologickú aktivitu, merať nadmorské výšky povrchu a poskytovať kontext pre ďalšie prístroje.

Europa Thermal Emission Imaging System (E-THEMIS) 
Termokamera používa infračervené svetlo na rozlíšenie teplejších oblastí na Európe, kde sa tekutá voda môže nachádzať blízko povrchu alebo mohla vytrysknúť na povrch. Bude tiež merať textúru povrchu, aby vedci pochopili jeho vlastosti v malom meradle.

Spektrometrické prístroje

Europa Ultraviolet Spectrograph (Europa-UVS) 
Zhromažďovaním ultrafialového svetla pomocou ďalekohľadu a vytváraním snímok pomôže ultrafialový spektrograf misie určiť zloženie atmosférických plynov a povrchových materiálov Európy.

Mapping Imaging Spectrometer for Europa (MISE) 
Infračervený spektrometer misie bude mapovať distribúciu ľadu, solí, organických látok a najteplejších miest na Európe. Mapy pomôžu vedcom pochopiť geologickú históriu Mesiaca a určiť, či je predpokladaný oceán Európy vhodný pre život.

Magnetické pole

Europa Clipper Magnetometer (ECM) 
Cieľom výskumu magnetometra je potvrdiť, že európsky oceán existuje, zmerať jeho hĺbku a slanosť a zmerať hrúbku ľadovej škrupiny Mesiaca. Bude tiež študovať ionizovanú atmosféru Európy a ako interaguje s ionizovanou atmosférou Jupitera.

Plasma Instrument for Magnetic Sounding (PIMS) 
Ionosféra Európy a plazma zachytená v magnetickom poli Jupitera deformujú magnetické polia v blízkosti Európy. Poháre PIMS Faraday odlíšia tieto deformácie od magnetického poľa indukovaného Európou, ktoré nesie informácie o oceáne Európy.

Radarové prístroje a prístroje na meranie gravitácie

Gravity/Radio Science 
Európa a jej gravitačné pole sa ohýbajú, pretože nekruhová dráha Mesiaca ju unáša bližšie a potom ďalej od Jupitera. Meranie gravitácie Európy v rôznych bodoch na obežnej dráhe Mesiaca ukáže, ako sa jej pole ohýba a pomôže odhaliť jej vnútornú štruktúru.

Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface (REASON) 
Radar prenikajúci do ľadu bude skúmať ľadový obal Európy pre predpokladaný oceán mesiaca a študovať štruktúru a hrúbku ľadu. Bude tiež študovať nadmorské výšky, zloženie a drsnosť mesačného povrchu a hľadať v mesačnej atmosfére oblaky.

Chemická analýza

Mass Spectrometer for Planetary EXploration/Europa (MASPEX) 

Hmotnostný spektrometer bude analyzovať plyny v slabej atmosfére Európy a možné oblaky. Bude študovať chemické zloženie predpokladaného podpovrchového oceánu Mesiaca, ako si oceán a povrch vymieňajú materiál a ako žiarenie mení zlúčeniny na povrchu Mesiaca.

Surface Dust Analyzer (SUDA) 

Drobné meteority vyvrhujú kúsky povrchu Európy do vesmíru a podpovrchový oceán alebo nádrže môžu vypúšťať materiál do vesmíru ako oblaky. Prachový analyzátor identifikuje chémické zloženie a oblasť pôvodu tohto materiálu a ponúkne informácie o slanosti oceánov v Európe.

Poznámky 

 Kongres pôvodne nariadil, aby bol Europa Clipper vypustený na superťažkej nosnej rakete NASA Space Launch System (SLS), ale NASA požiadala, aby bolo umožnené vynesenie inou nosnou raketou z dôvodu predpokladaného nedostatku exemplárov SLS.
 Na napájanie orbitera boli hodnotené rádioizotopové termoelektrické generátory (RTG) a fotovoltické zdroje energie. Hoci intenzita slnečného žiarenia dosahuje na orbite Jupitera len 4 % intenzity na obežnej dráhe Zeme, napájanie solárnymi panelmi demonštrovala misia Juno.
 Europa Clipper občas vstúpi do atmosféry Jupitera, kde vyšle malé satelity (cubesaty). Niektoré nanosatelity mohli byť schopné vstúpiť na obežnú dráhu okolo Európy - budú poháňané iónovými motormi.

Referencie

Iné projekty

Externé odkazy 
 Europa Clipper na webe NASA
 Europa Clipper na webe JPL
 Články, týkajúce sa Europa Clipper  na webe Kozmonautika.sk
 Články, týkajúce sa Europa Clipper na webe Kosmonautix.cz 
 Články, týkajúce sa Europa Clipper na webe Astro.cz

Zdroj 

Planetárne sondy
Sondy NASA
Prieskum Jupitera
Plánované misie