Europa Clipper, NASA's aanstaande vlaggenschipmissie naar het buitenste zonnestelsel, een belangrijke mijlpaal heeft bereikt, het voltooien van de Critical Design Review. Tijdens de recensie, experts onderzochten het gedetailleerde ontwerp van het ruimtevaartuig om er zeker van te zijn dat het klaar is om de constructie te voltooien. De missie is nu in staat om de fabricage en het testen van hardware te voltooien, en ga naar de assemblage en het testen van het ruimtevaartuig en zijn nuttige lading van geavanceerde wetenschappelijke instrumenten.

Met een interne mondiale oceaan die twee keer zo groot is als de oceanen van de aarde samen, Jupiters maan Europa draagt ​​het potentieel voor omstandigheden die geschikt zijn voor leven. Maar de ijskoude temperaturen en het non-stop gestamp van het oppervlak door de straling van Jupiter maken het een lastig doelwit om te verkennen:missie-ingenieurs en wetenschappers moeten een ruimtevaartuig ontwerpen dat sterk genoeg is om de straling te weerstaan ​​en toch gevoelig genoeg om de wetenschap te verzamelen die nodig is om de omgeving van Europa te onderzoeken.

De Europa Clipper-orbiter zal rond Jupiter vliegen op een elliptisch pad, dompelen dicht bij de maan op elke flyby om gedetailleerde verkenningen uit te voeren. De wetenschap omvat het verzamelen van metingen van de interne oceaan, het in kaart brengen van de oppervlaktesamenstelling en zijn geologie, en jagen op pluimen van waterdamp die uit de ijzige korst kunnen ontsnappen.

De ontwikkeling van het ruimtevaartuig verloopt voorspoedig, gebaseerd op het intensieve onderzoek dat NASA onlangs heeft afgerond. De Critical Design Review heeft een diepe duik genomen in de details van de plannen voor alle wetenschappelijke instrumenten - van camera's tot antennes - en vluchtsubsystemen, inclusief voortstuwing, stroom, luchtvaartelektronica, en de vluchtcomputer.

"We hebben laten zien dat het ontwerp van ons projectsysteem sterk is, " zei Jan Chodas, projectmanager van Europa Clipper van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. "Onze plannen voor het voltooien van de ontwikkeling en integratie van de afzonderlijke stukken houden samen, en het systeem als geheel zal functioneren zoals ontworpen om de wetenschappelijke metingen te verzamelen die we nodig hebben om de potentiële bewoonbaarheid van Europa te onderzoeken."

Hardware in de maak

Naast gedetailleerde plannen, de missie heeft prototypes en technische modellen gebouwd om te testen hoe goed de instrumenten en technische subsystemen zullen werken. Dan is er nog de vluchthardware zelf. Veel ervan wordt al gebouwd; individuele technische subsystemen en instrumenten hebben hun eigen ontwerprecensies in de afgelopen anderhalf jaar gewist.

De meest opvallende kenmerken van Europa Clipper, zijn kenmerkende elementen, krijgen vorm. Bijna 10 voet (3 meter) in diameter, de schijfvormige high-gain antenne, die commando's van de aarde zal ontvangen en wetenschappelijke gegevens terug naar beneden zal verzenden, bevindt zich in de laatste fase van montage. En verreweg de meest zichtbare hardware van Europa Clipper - de enorme zonnepanelen die zich als vleugels in de diepe ruimte zullen ontvouwen - zijn ook in aanbouw. Het ruimtevaartuig, met zijn arrays volledig ingezet, breder is dan een basketbalveld lang is, overspannen 100 voet (30,5 meter). De arrays zullen meer dan 960 vierkante voet (90 vierkante meter) beslaan.

Ze zullen worden bevestigd aan de voortstuwingsmodule die wordt gebouwd door het Johns Hopkins Applied Physics Lab (APL) in Laurel, Maryland. De kern van de voortstuwingsmodule bestaat uit twee op elkaar gestapelde cilinders die samen bijna 3 meter hoog zijn en de voortstuwingstanks en 16 raketmotoren bevatten die Europa Clipper voortstuwen zodra deze de atmosfeer van de aarde verlaat.

Technici van NASA's Goddard Space Flight Center controleren de pasvorm van de cilinders van de aandrijfmodulekern van NASA's Europa Clipper-ruimtevaartuig op 15 oktober, 2020.

Technici van NASA's Goddard Space Flight Center controleren de pasvorm van de cilinders van de aandrijfmodulekern van NASA's Europa Clipper-ruimtevaartuig op 15 oktober, 2020. De gestapelde cilinders bevatten de voortstuwingstanks en raketmotoren die Europa Clipper voortstuwen zodra deze de atmosfeer van de aarde verlaat. Krediet:NASA/Barbara Lambert

De gigantische cilinders belichamen de gezamenlijke inspanning die nodig is om een ​​ruimtevaartuig als dit in elkaar te zetten. Ze werden gebouwd door APL en verscheept naar JPL voor installatie van de buizen van het warmteherdistributiesysteem, onderdeel van een systeem dat het ruimtevaartuig thermisch gecontroleerd houdt. De cilinders werden vervolgens naar NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt gestuurd, Maryland, voor de installatie van het subsysteem voortstuwing. Er zijn 400 lasverbindingen, elk van hen geröntgend voor kwaliteitscontrole, die essentieel zijn voor een succesvolle installatie van het subsysteem voor voortstuwing.

APL bouwt ook de telecommunicatiemodule voor radiocommunicatie met de aarde en een stralingsmonitor om de grootte van de elektronenexplosie te meten die het ruimtevaartuig raakt tijdens zijn meer dan 40 rondvluchten van Europa.

Bij JPL, er wordt gewerkt aan verschillende elementen van het vliegsysteem, inclusief de beschermende kluis die kritieke elektronische hardware afschermt tegen de intense straling van Jupiter. JPL bouwt en test ook het avionica-subsysteem, inclusief de vluchtcomputer, de stroomschakel- en distributiehardware, de vluchtsoftware die nodig is om de wetenschappelijke missie uit te voeren, en de hulpmiddelen voor het grondsysteem die nodig zijn om de missie te vliegen. Er wordt ook grondondersteuningsapparatuur gebouwd die zal worden gebruikt om de grote stukken vliegapparatuur van Europa Clipper te assembleren en te testen.

"Het is een heel spannende tijd voor het team, de vruchten zien van hun werk dat over een paar jaar in een baan om Jupiter draait, " zei Europa Clipper plaatsvervangend projectmanager Jordan Evans van JPL. "Zelfs in het licht van COVID-19, het team schiet op alle cilinders. Met behulp van veilig-op-het-werk-protocollen, ze doen het nodige werk aan de hardware terwijl de rest van het team thuis hun werk doet."

Een verfijnde suite

Naarmate dit werk vordert, projectleiders blijven de wetenschap van de missie plannen. De wetenschappelijke instrumenten van het ruimtevaartuig zullen de diepte van de ijskorst meten, meet de diepte van de interne oceaan en hoe dik en zout het is, kleurenbeelden van oppervlaktegeologie in detail vastleggen, en analyseer potentiële pluimen.

Wetenschappers zijn vooral geïnteresseerd in waaruit het maanoppervlak bestaat. Er zijn aanwijzingen dat materiaal dat daar wordt blootgesteld, door de ijzige korst is gemengd en misschien uit de oceaan eronder komt. Europa Clipper zal ook het zwaartekrachtveld van de maan onderzoeken, die wetenschappers meer zal vertellen over zowel hoe de maan buigt als Jupiter eraan trekt en hoe die actie de interne oceaan mogelijk kan opwarmen.

"We doen werk dat over tien jaar de manier waarop we denken over de diversiteit van werelden in het buitenste zonnestelsel zal veranderen - en over waar leven op dit moment zou kunnen bestaan, niet in het verre verleden, " zei Europa Clipper Project Scientist Robert Pappalardo van JPL.

Maar hoe meer instrumenten een ruimtevaartuig draagt, hoe meer ze op elkaar inwerken en mogelijk elkaars werking beïnvloeden. Daartoe, merkte Papalardo op, "We zorgen er momenteel voor dat de instrumenten allemaal tegelijkertijd kunnen werken zonder elektromagnetische interferentie."

De volledige reeks instrumenten zal uitgebreid worden getest nadat ze in 2021 bij JPL zijn aangekomen. Begin 2022 markeert het begin van de montage, toets, en start operaties. Het aftellen is begonnen.

"Minder dan een jaar te gaan voordat alle hardware-assemblages op één plek moeten verschijnen, "Zei Chodas. "We brengen al deze stukken samen om te beginnen met het opbouwen van het volledige vluchtsysteem, test vervolgens het volledig geïntegreerde ruimtevaartuig en maak het klaar om te lanceren."

Het team ligt op schema om Europa Clipper klaar te hebben voor een lancering in 2024.

Meer over de missie

Missies zoals Europa Clipper dragen bij op het gebied van astrobiologie, het interdisciplinaire onderzoek naar de variabelen en omstandigheden van verre werelden die het leven zoals wij dat kennen zouden kunnen herbergen. Hoewel Europa Clipper geen levensdetectiemissie is, het zal gedetailleerde verkenningen van Europa uitvoeren en onderzoeken of de ijzige maan, met zijn ondergrondse oceaan, heeft het vermogen om het leven te ondersteunen. Inzicht in de bewoonbaarheid van Europa zal wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe het leven zich op aarde heeft ontwikkeld en het potentieel om leven buiten onze planeet te vinden.