PowerEdit
Le générateur thermoélectrique à radio-isotopes (RTG) et les sources d’énergie photovoltaïques ont été évalués pour alimenter l’orbiteur. Bien que l’énergie solaire ne soit que de 4% aussi intense à Jupiter qu’elle l’est sur l’orbite terrestre, l’alimentation d’un vaisseau spatial orbital Jupiter par des panneaux solaires a été démontrée par la mission Juno. L’alternative aux panneaux solaires était un générateur thermoélectrique à radio-isotopes multi-missions (MMRTG), alimenté au plutonium-238. La source d’énergie a déjà été démontrée lors de la mission Mars Science Laboratory (MSL). Cinq unités étaient disponibles, dont une réservée à la mission du rover Mars 2020 et une autre de secours. En septembre 2013, il a été décidé que le panneau solaire était l’option la moins coûteuse pour alimenter le vaisseau spatial, et le 3 octobre 2014, il a été annoncé que des panneaux solaires avaient été choisis pour alimenter Europa Clipper. Les concepteurs de la mission ont déterminé que le solaire était à la fois moins cher que le plutonium et pratique à utiliser sur le vaisseau spatial. Malgré le poids accru des panneaux solaires par rapport aux générateurs alimentés au plutonium, la masse du véhicule devait rester dans les limites de lancement acceptables.
L’analyse initiale suggère que chaque panneau aura une surface de 18 m2 (190 pieds carrés) et produira 150 watts en continu lorsqu’il sera pointé vers le Soleil en orbite autour de Jupiter. Dans l’ombre d’Europe, les batteries permettront au vaisseau spatial de continuer à collecter des données. Cependant, les rayonnements ionisants peuvent endommager les panneaux solaires. L’orbite de l’Europa Clipper traversera l’intense magnétosphère de Jupiter, qui devrait progressivement dégrader les panneaux solaires au fur et à mesure de la progression de la mission. Les panneaux solaires seront fournis par Airbus Defence and Space, Pays-Bas.
Charge utile scientifiquemodifier
La mission Europa Clipper est équipée d’une suite sophistiquée de 9 instruments pour étudier l’intérieur et l’océan d’Europe, la géologie, la chimie et l’habitabilité. Les composants électroniques seront protégés des rayonnements intenses par un bouclier en titane et en aluminium de 150 kilogrammes. La charge utile et la trajectoire du vaisseau spatial sont susceptibles de changer à mesure que la conception de la mission mûrit. Les neuf instruments scientifiques pour l’orbiteur, annoncés en mai 2015, ont une masse totale estimée à 82 kg (181 lb) et sont énumérés ci-dessous:
Système d’Imagerie par émission Thermique Europa (E-THEMIS)Edit
Le Système d’imagerie par émission Thermique Europa fournira une imagerie multispectrale à haute résolution spatiale d’Europe dans les bandes de l’infrarouge moyen et de l’infrarouge lointain pour aider à détecter des sites actifs, tels que des évents potentiels faisant éclater des panaches d’eau dans l’espace. Cet instrument est dérivé du Système d’imagerie par Émission Thermique (THEMIS) de l’orbiteur Mars Odyssey de 2001, également développé par Philip Christensen.
- Chercheur principal: Philip Christensen, Arizona State University
Spectromètre d’imagerie cartographique pour Europa (MISE)Edit
Le spectromètre d’imagerie cartographique pour Europa est un spectromètre d’imagerie proche infrarouge permettant de sonder la composition de surface d’Europa, d’identifier et de cartographier les distributions des matières organiques (y compris les acides aminés et les tholines), des sels, des hydrates acides, des phases de glace d’eau et d’autres matériaux. À partir de ces mesures, les scientifiques s’attendent à pouvoir relier la composition de la surface de la lune à l’habitabilité de son océan. MISE est construit en collaboration avec le Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins (APL).
- Chercheuse principale: Diana Blaney, Jet Propulsion Laboratory
Europa Imaging System (EIS)Edit
Le système d’imagerie Europa est un instrument de caméra à large et à angle étroit à spectre visible qui cartographiera la majeure partie d’Europe à une résolution de 50 m (160 pi) et fournira des images de surfaces sélectionnées à une résolution allant jusqu’à 0,5 m.
- Chercheur principal: Elizabeth Turtle, Laboratoire de physique appliquée
Spectrographe ultraviolet Europa (Europa-UVS)Edit
L’instrument Spectrographe ultraviolet Europa sera capable de détecter de petits panaches et fournira des données précieuses sur la composition et la dynamique de l’exosphère lunaire. Le chercheur principal Kurt Retherford faisait partie d’un groupe qui a découvert des panaches en éruption d’Europe en utilisant le télescope spatial Hubble dans le spectre UV.
- Chercheur principal: Kurt Retherford, Southwest Research Institute
Radar pour l’évaluation et le sondage d’Europa: Ocean to Near-surface (REASON)Edit
Le Radar pour l’évaluation et le sondage d’Europe: Ocean to Near-surface (REASON) est un instrument radar à pénétration de glace à double fréquence conçu pour caractériser et sonder la croûte de glace d’Europe de la surface à l’océan, révélant la structure cachée de la coquille de glace d’Europe et les poches d’eau potentielles à l’intérieur. Cet instrument sera construit par Jet Propulsion Laboratory.
- Chercheur principal: Donald Blankenship, Université du Texas à Austin
Caractérisation intérieure d’Europa à l’aide de la magnétométrie (ICEMAG)Edit
La caractérisation intérieure d’Europa à l’aide de la magnétométrie (ICEMAG) a été annulée en raison de dépassements de coûts. Sera remplacé par un magnétomètre plus simple.
Instrument à Plasma pour le Sondage magnétique (PIMS)Edit
L’Instrument à Plasma pour le Sondage magnétique (PIMS) mesure le plasma entourant Europa pour caractériser les champs magnétiques générés par les courants de plasma. Ces courants de plasma masquent la réponse d’induction magnétique de l’océan souterrain d’Europe. En conjonction avec un magnétomètre, il est essentiel pour déterminer l’épaisseur de la coquille de glace d’Europe, la profondeur de l’océan et la salinité. Le PIMS sondera également les mécanismes responsables de l’altération et de la libération de matériaux de la surface d’Europe dans l’atmosphère et l’ionosphère et comprendra comment Europa influence son environnement spatial local et la magnétosphère de Jupiter.
- Chercheur principal: Joseph Westlake, Laboratoire de Physique Appliquée
Spectromètre de Masse pour l’Exploration Planétaire (MASPEX)Edit
Le Spectromètre de masse pour l’Exploration Planétaire (MASPEX) déterminera la composition de l’océan de surface et souterrain en mesurant l’atmosphère extrêmement ténue d’Europe et les matériaux de surface éjectés dans l’espace. Jack Waite, qui a dirigé le développement de MASPEX, était également Chef d’équipe scientifique du Spectromètre de masse Ionique et Neutre (INMS) de la sonde spatiale Cassini.
- Chercheur principal: Jim Burch, Southwest Research Institute
Analyseur de poussière de Surface | Analyseur de poussière de surface (SUDA)Edit
L’analyseur de poussière de surface (SUDA) est un spectromètre de masse qui mesurera la composition des petites particules solides éjectées d’Europe, offrant la possibilité d’échantillonner directement la surface et les panaches potentiels sur des survols à basse altitude. L’instrument est capable d’identifier des traces de composés organiques et inorganiques dans la glace des éjectas.
- Chercheur principal: Sascha Kempf, Université du Colorado Boulder
Éléments secondaires possibles
La mission Europa Clipper a envisagé une masse supplémentaire d’environ 250 kg pour transporter un élément de vol supplémentaire. Une douzaine de propositions ont été suggérées, mais aucune n’est allée au-delà de la phase d’étude du concept et aucune n’est prévue pour la mission Europa Clipper. Quelques-uns d’entre eux sont décrits ci-après:
Nanosatellites
Étant donné que la mission Europa Clipper pourrait ne pas être en mesure de modifier facilement sa trajectoire orbitale ou son altitude pour voler à travers les panaches d’eau épisodiques, les scientifiques et les ingénieurs travaillant sur la mission ont étudié le déploiement depuis le vaisseau spatial de plusieurs satellites miniaturisés au format CubeSat, éventuellement entraînés par des propulseurs ioniques, pour voler à travers les panaches et évaluer l’habitabilité de l’océan interne d’Europe. Parmi les premières propositions figurent Mini-MAGGIE, DARCSIDE, Sylph et CSALT. Ces concepts ont été financés pour des études préliminaires, mais aucun n’a été envisagé pour le développement de matériel ou le vol. L’Europa Clipper aurait relayé les signaux des nanosatellites vers la Terre. Avec la propulsion, certains nanosatellites pourraient également être capables d’entrer en orbite autour d’Europe.
Orbiteurs secondaires
- Biosignature Explorer for Europa (BEE)
La NASA évaluait également la libération d’une sonde supplémentaire de 250 kg (550 lb) appelée Biosignature Explorer for Europa (BEE), qui aurait été équipée d’un moteur bi-propulseur de base et de propulseurs à gaz froid pour être plus agile et plus sensible à l’activité épisodique sur Europa et échantillonner et analyser les panaches d’eau pour rechercher des biosignatures et des preuves de vie avant qu’ils ne soient détruits par les radiations. La sonde BEE panache aurait été équipée d’un spectromètre de masse éprouvé combiné à une séparation par chromatographe en phase gazeuse. Il porterait également une caméra de ciblage du panache ultraviolet (UV) ainsi que des caméras visibles et infrarouges pour imager la région active avec une meilleure résolution que les instruments du navire-mère Clipper. La sonde BEE aurait survolé à une altitude de 2 à 10 km, puis aurait effectué une sortie rapide et effectué son analyse loin des ceintures de rayonnement.
- Sonde de tomographie Europa (ETP)
Une proposition européenne était un concept pour un engin spatial à propulsion indépendante équipé d’un magnétomètre qui orbiterait Europe sur une orbite polaire pendant au moins six mois. Il aurait déterminé la structure intérieure profonde d’Europe et fourni une bonne détermination de l’épaisseur de la coquille de glace et de la profondeur de l’océan, ce qui ne peut sans doute pas être fait avec précision par plusieurs survols. Sondes de frappe Certains concepts de sondes de frappe proposés incluent ceux des Pays-Bas et du Royaume-Uni. Retour d’échantillon au survol
Le concept ELSA (Europa Life Signature Assayer) de l’Université du Colorado consistait en une sonde qui aurait pu être utilisée comme charge utile secondaire. ELSA aurait utilisé un petit impacteur pour créer un panache de particules souterraines et les aurait catapultées à des altitudes où elle aurait pu passer pour collecter des échantillons et les analyser à bord. Une variante de ce concept est la tondeuse à glace de 1996, qui implique un impacteur de 10 kg qui serait largué du vaisseau spatial principal pour percuter Europa, créant ainsi un nuage de débris dans l’espace voisin à environ 100 km d’altitude, échantillonné par la suite par un petit vaisseau spatial lors d’un survol rapproché et utilisant la force gravitationnelle d’Europe pour une trajectoire de retour libre. Le mécanisme de collecte est provisoirement considéré comme un aérogel (similaire à la mission Stardust).
Historique de l’atterrisseur add-on
Un concept précoce d’Europa Clipper prévoyait d’inclure un atterrisseur stationnaire d’environ 1 mètre de diamètre, peut-être d’environ 230 kg (510 lb) avec un maximum de 30 kg (66 lb) pour les instruments plus le propulseur. Les instruments suggérés étaient un spectromètre de masse et un spectromètre Raman pour déterminer la chimie de la surface. Il a été proposé que l’atterrisseur soit livré à Europa par le vaisseau spatial principal et nécessite éventuellement le système sky crane pour un atterrissage en douceur de haute précision près d’une crevasse active. L’atterrisseur aurait fonctionné environ 10 jours à la surface en utilisant la batterie.
L’Europa Clipper prendrait environ trois ans pour imager 95% de la surface d’Europe à environ 50 mètres par pixel. Avec ces données, les scientifiques pourraient alors trouver un site d’atterrissage approprié. Selon une estimation, l’ajout d’un atterrisseur pourrait ajouter jusqu’à 1 milliard de dollars américains au coût de la mission.
Lancement séparé
Il a été déterminé en février 2017 que la conception d’un système capable d’atterrir sur une surface dont on sait très peu de choses est trop risquée, et que l’Europa Clipper jettera les bases d’une future mission d’atterrissage en effectuant d’abord une reconnaissance détaillée. Cela a conduit à une proposition de mission autonome en 2017: l’atterrisseur Europa. L’atterrisseur Europa de la NASA, s’il était financé, serait lancé séparément en 2025 pour compléter les études de la mission Europa Clipper. Si elles sont financées, environ 10 propositions peuvent être sélectionnées pour passer à un processus concurrentiel avec un montant de 1 US US.5 millions de budget par enquête. Les propositions de budget fédéral 2018 et 2019 du Président ne financent pas l’atterrisseur Europa, mais il a alloué 195 millions de dollars américains pour des études de concept.
Le budget de l’exercice 2021 de la NASA dans le projet de loi Omnibus sur les dépenses du Congrès n’incluait aucune langue mandatant ou finançant l’atterrisseur Europa comme les projets de loi précédents rendant l’avenir de la mission incertain.