PowerEdit
Se evaluaron tanto el generador termoeléctrico radioisotópico (RTG) como las fuentes de energía fotovoltaica para alimentar el orbitador. Aunque la energía solar es solo un 4% tan intensa en Júpiter como en la órbita de la Tierra, la misión Juno demostró que alimentar una nave espacial orbital de Júpiter con paneles solares. La alternativa a los paneles solares era un generador termoeléctrico de radioisótopos de múltiples misiones (MMRTG), alimentado con plutonio-238. La fuente de energía ya ha sido demostrada en la misión Mars Science Laboratory (MSL). Cinco unidades estaban disponibles, una reservada para la misión Mars 2020 rover y otra como respaldo. En septiembre de 2013, se decidió que el panel solar era la opción menos costosa para alimentar la nave espacial, y el 3 de octubre de 2014, se anunció que los paneles solares fueron elegidos para alimentar a Europa Clipper. Los diseñadores de la misión determinaron que la energía solar era más barata que el plutonio y práctica de usar en la nave espacial. A pesar del mayor peso de los paneles solares en comparación con los generadores alimentados con plutonio, se había proyectado que la masa del vehículo seguiría estando dentro de los límites de lanzamiento aceptables.
El análisis inicial sugiere que cada panel tendrá una superficie de 18 m2 (190 pies cuadrados) y producirá 150 vatios de forma continua cuando apunte hacia el Sol mientras orbita alrededor de Júpiter. Mientras esté a la sombra de Europa, las baterías permitirán que la nave espacial continúe recopilando datos. Sin embargo, la radiación ionizante puede dañar los paneles solares. La órbita del Europa Clipper pasará a través de la intensa magnetosfera de Júpiter, que se espera que degrade gradualmente los paneles solares a medida que avance la misión. Los paneles solares serán proporcionados por Airbus Defence and Space, Países Bajos.
Scientific payloadEdit
La misión Europa Clipper está equipada con un sofisticado conjunto de 9 instrumentos para estudiar el interior y el océano de Europa, la geología, la química y la habitabilidad. Los componentes electrónicos estarán protegidos de la intensa radiación por un escudo de titanio y aluminio de 150 kilogramos. La carga útil y la trayectoria de la nave espacial están sujetas a cambios a medida que madura el diseño de la misión. Los nueve instrumentos científicos para el orbitador, anunciados en mayo de 2015, tienen una masa total estimada de 82 kg (181 lb) y se enumeran a continuación:
Sistema de Imágenes de Emisión Térmica Europa (E-THEMIS)Edit
El Sistema de Imágenes de Emisión Térmica Europa proporcionará imágenes multiespectrales de alta resolución espacial de Europa en las bandas de infrarrojo medio e infrarrojo lejano para ayudar a detectar sitios activos, como posibles respiraderos que hagan erupción en el espacio penachos de agua. Este instrumento se deriva del Sistema de Imágenes por Emisión Térmica (THEMIS) del orbitador Mars Odyssey de 2001, también desarrollado por Philip Christensen.
- Investigador principal: Philip Christensen, Universidad Estatal de Arizona
Espectrómetro de Imágenes de Mapeo para Europa (MISE)Editar
El Espectrómetro de Imágenes de Mapeo para Europa es un espectrómetro de imágenes de infrarrojo cercano para sondear la composición de la superficie de Europa, identificar y mapear las distribuciones de productos orgánicos (incluidos aminoácidos y tolinas), sales, hidratos ácidos, fases de hielo de agua y otros materiales. A partir de estas mediciones, los científicos esperan poder relacionar la composición de la superficie de la luna con la habitabilidad de su océano. MISE está construido en colaboración con el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins.
- Investigadora principal: Diana Blaney, Laboratorio de Propulsión a chorro
Europa Imaging System (EIS) Edit
El Sistema de imágenes Europa es un instrumento de cámara de espectro visible de ángulo amplio y estrecho que mapeará la mayor parte de Europa a una resolución de 50 m (160 pies) y proporcionará imágenes de áreas de superficie seleccionadas a una resolución de hasta 0,5 m.
- Investigador principal: Elizabeth Turtle, Laboratorio de Física Aplicada
Espectrógrafo Ultravioleta Europa (Europa-UVS)Edit
El instrumento Espectrógrafo Ultravioleta Europa podrá detectar penachos pequeños y proporcionará datos valiosos sobre la composición y la dinámica de la exosfera de la luna. El investigador principal Kurt Retherford formó parte de un grupo que descubrió penachos que salían de Europa mientras usaba el Telescopio Espacial Hubble en el espectro UV.
- Investigador principal: Kurt Retherford, Southwest Research Institute
Radar para Evaluación y Sondeo de Europa: El Radar para la Evaluación y Sondeo de Europa: Océano a Superficie cercana (REASON) es un instrumento de radar de penetración de hielo de doble frecuencia que está diseñado para caracterizar y sondear la corteza de hielo de Europa desde la superficie cercana al océano, revelando la estructura oculta de la capa de hielo de Europa y las posibles bolsas de agua en su interior. Este instrumento será construido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro.
- Investigador principal: Donald Blankenship, Universidad de Texas en Austin
Caracterización Interior de Europa mediante Magnetometría (ICEMAG)Editar
La Caracterización Interior de Europa mediante Magnetometría (ICEMAG) se canceló debido a sobrecostos. Será reemplazado por un magnetómetro más simple.
Instrumento de Plasma para Sondeo Magnético (PIMS)Editar
El Instrumento de plasma para Sondeo Magnético (PIMS) mide el plasma que rodea Europa para caracterizar los campos magnéticos generados por las corrientes de plasma. Estas corrientes de plasma enmascaran la respuesta de inducción magnética del océano subsuperficial de Europa. Junto con un magnetómetro, es clave para determinar el espesor de la capa de hielo de Europa, la profundidad del océano y la salinidad. PIMS también probará los mecanismos responsables de la intemperie y la liberación de material de la superficie de Europa a la atmósfera y la ionosfera, y comprenderá cómo Europa influye en su entorno espacial local y en la magnetosfera de Júpiter.
- Investigador principal: Joseph Westlake, Laboratorio de Física Aplicada
Espectrómetro de Masas para Exploración Planetaria (MASPEX)Editar
El Espectrómetro de Masas para Exploración Planetaria (MASPEX) determinará la composición de la superficie y el océano subsuperficial midiendo la atmósfera extremadamente tenue de Europa y cualquier material de superficie expulsado al espacio. Jack Waite, quien dirigió el desarrollo de MASPEX, también fue el Jefe del Equipo Científico del Espectrómetro de Masas de Iones y Neutras (INMS) de la nave espacial Cassini.
- Investigador principal: Jim Burch, Southwest Research Institute
Analizador de Polvo de Superficie / Analizador de Polvo de Superficie (SUDA)Edit
El Analizador de polvo de superficie (SUDA) es un espectrómetro de masas que medirá la composición de pequeñas partículas sólidas expulsadas de Europa, brindando la oportunidad de muestrear directamente la superficie y los penachos potenciales en vuelos de baja altitud. El instrumento es capaz de identificar rastros de compuestos orgánicos e inorgánicos en el hielo de las eyecciones.
- Investigador principal: Sascha Kempf, University of Colorado Boulder
Posibles elementos secundarioseditar
La misión Europa Clipper consideró una masa extra de unos 250 kg para transportar un elemento de vuelo adicional. Se han sugerido alrededor de una docena de propuestas, pero ninguna ha ido más allá de la fase de estudio conceptual y no está prevista ninguna para la misión Europa Clipper. Algunos de los cuales se describen a continuación:
Nanosatélites
Dado que la misión Europa Clipper puede no ser capaz de modificar fácilmente su trayectoria orbital o altitud para volar a través de los penachos de agua episódicos, los científicos e ingenieros que trabajan en la misión han investigado el despliegue desde la nave espacial de varios satélites miniaturizados de formato CubeSat, posiblemente impulsados por propulsores iónicos, para volar a través de los penachos y evaluar la habitabilidad del océano interno de Europa. Algunas de las primeras propuestas incluyen Mini-MAGGIE, DARCSIDE, Sylph y CSALT. Estos conceptos se financiaron para estudios preliminares, pero ninguno se tuvo en cuenta para el desarrollo de hardware o el vuelo. El Europa Clipper habría transmitido señales de los nanosatélites a la Tierra. Con propulsión, algunos nanosatélites también podrían entrar en órbita alrededor de Europa.
Orbitadores secundarios
- Biosignature Explorer for Europa (BEE)
La NASA también estaba evaluando la liberación de una sonda adicional de 250 kg (550 lb) llamada Biosignature Explorer for Europa (BEE), que habría estado equipada con un motor básico de combustible dual y propulsores de gas frío para ser más ágiles y responder a la actividad episódica en Europa y muestrear y analizar los penachos de agua en busca de biosignaturas y evidencia de vida antes de que sean destruidos por la radiación. La sonda de penacho de abeja habría estado equipada con un espectrómetro de masas probado combinado con separación por cromatógrafo de gases. También llevaría una cámara de orientación de penacho ultravioleta (UV), así como cámaras visibles e infrarrojas para obtener imágenes de la región activa con mejor resolución que los instrumentos de la nave nodriza Clipper. La sonda BEE habría volado a 2-10 km de altitud, luego habría hecho una salida rápida y realizado su análisis lejos de los cinturones de radiación.
- Sonda de Tomografía Europa (ETP)
Una propuesta europea fue un concepto para una nave espacial de potencia independiente equipada con un magnetómetro que orbitaría Europa en una órbita polar durante al menos seis meses. Habría determinado la estructura interior profunda de Europa y proporcionado una buena determinación del espesor de la capa de hielo y la profundidad del océano, lo que podría decirse que no se puede hacer con precisión mediante múltiples vuelos. Algunos de los conceptos de sonda de impacto propuestos son los de los Países Bajos y el Reino Unido.
El concepto de ensayo de la firma Europa Life (ELSA) de la Universidad de Colorado consistía en una sonda que podría haber sido volada como carga útil secundaria. ELSA habría utilizado un pequeño impactador para crear un penacho de partículas subterráneas y las catapultó a altitudes donde habría podido pasar para recoger muestras y analizarlas a bordo. Una variación de este concepto es el Ice Clipper de 1996, que involucra un impactador de 10 kg que sería desechado de la nave espacial principal para impactar Europa, creando así una nube de desechos en el espacio cercano a unos 100 km de altitud, posteriormente muestreado por una pequeña nave espacial en un sobrevuelo cercano y utilizando la fuerza gravitacional de Europa para una trayectoria de retorno libre. El mecanismo de recolección se considera provisionalmente como aerogel (similar a la misión Stardust).
Historia del módulo de aterrizaje adicionaleditar
Un concepto temprano de Europa Clipper requería incluir un módulo de aterrizaje estacionario de aproximadamente 1 metro de diámetro, quizás aproximadamente 230 kg (510 lb) con un máximo de 30 kg (66 lb) para instrumentos más propulsor. Los instrumentos sugeridos fueron un espectrómetro de masas y un espectrómetro Raman para determinar la química de la superficie. El módulo de aterrizaje fue propuesto para ser entregado a Europa por la nave espacial principal y posiblemente requiera el sistema sky crane para un aterrizaje suave de alta precisión cerca de una grieta activa. El módulo de aterrizaje habría funcionado unos 10 días en la superficie usando la energía de la batería.
El Europa Clipper tardaría unos tres años en obtener una imagen del 95% de la superficie de Europa a unos 50 metros por píxel. Con estos datos, los científicos podrían encontrar un lugar de aterrizaje adecuado. Según una estimación, incluir un módulo de aterrizaje podría añadir hasta 1.000 millones de dólares al costo de la misión.
Lanzamiento separado
En febrero de 2017 se determinó que diseñar un sistema capaz de aterrizar en una superficie de la que se sabe muy poco es demasiado riesgo, y que el Europa Clipper sentará las bases para una futura misión de aterrizaje realizando un reconocimiento detallado primero. Esto llevó a una propuesta de misión independiente en 2017: el Europa Lander. El módulo de aterrizaje Europa de la NASA, si se financiara, se lanzaría por separado en 2025 para complementar los estudios de la misión Europa Clipper. Si se financian, se pueden seleccionar aproximadamente 10 propuestas para proceder a un proceso competitivo con un dólar de los EE.UU.5 millones de presupuesto por investigación. Las propuestas presupuestarias federales del Presidente para 2018 y 2019 no financian el Europa Lander, pero sí asignó US 1 195 millones para estudios conceptuales.
El presupuesto del año fiscal 2021 de la NASA en el Proyecto de Ley General de Gastos del Congreso no incluyó ningún texto que obligara o financiara el Europa Lander como proyectos de ley anteriores que hacían incierto el futuro de la misión.