El Europa Lander es un concepto de misión de astrobiología propuesto por la NASA a Europa , una luna helada de Júpiter . [2] [3] Si se financia y desarrolla como una gran misión científica estratégica , se lanzaría en 2027 para complementar los estudios de la misión orbital Europa Clipper y realizar análisis en el sitio. [4] El presupuesto de la NASA para el año fiscal 2021 no exige ni asigna fondos a la misión, lo que deja su futuro incierto. [5]
Tipo de misión | Astrobiología |
---|---|
Operador | NASA |
Sitio web | www |
Duración de la misión | ≤ 22 días en la superficie [1] |
Propiedades de la nave espacial | |
Tipo de nave espacial | Lander |
Masa de lanzamiento | 16,6 toneladas métricas [1] |
Energía | 50 kWh (solo con baterías) [1] |
Inicio de la misión | |
Fecha de lanzamiento | 2027 (propuesto) |
Cohete | Sistema de lanzamiento espacial |
Aterrizaje de europa | |
Los objetivos de la misión son para buscar firmas biológicas en el subsuelo ≈10 cm, para caracterizar la composición de la no-hielo material cerca-subsuperficial, y determinar la proximidad de agua líquida y recientemente estallado material cerca de la ubicación del módulo de aterrizaje.
Historia
La NASA había evaluado previamente un concepto de Europa Lander en 2005 con el concepto de la Misión Europa Lander. [6] Además, se evaluó un módulo de aterrizaje en 2012. [7] Hubo un apoyo continuo para las misiones Europa, incluso en 2014, cuando el Comité de Asignaciones de la Cámara del Congreso de EE. UU. Anunció un proyecto de ley bipartidista que incluía 80 millones de dólares en fondos para continuar la misión Europa. estudios de conceptos. [8] [9]
El Congreso de los Estados Unidos emitió una directiva del Congreso sobre un Europa Lander, y la NASA inició un estudio en 2016, evaluando y evaluando el concepto. [2] El concepto de misión está siendo apoyado por el Programa de Exploración de Ocean Worlds . [10] La División de Ciencias Planetarias de la NASA entregó su informe a principios de febrero de 2017. [2] Este fue un estudio de seis meses realizado por un Equipo de Definición de Ciencias. [11] [12] El estudio evalúa el valor científico y el diseño de ingeniería de una posible misión de aterrizaje en Europa. [12]
El presupuesto del año fiscal 2021 de la NASA en el Proyecto de Ley Ómnibus de Gastos del Congreso no incluía ningún lenguaje que obligara o financiara el Europa Lander como proyectos de ley anteriores que hacen que el futuro de la misión sea incierto. [13]
Descripción general
El objetivo principal de la misión es la detección de indicadores orgánicos de la vida pasada o presente, llamados biofirmas . [14] [2] [15] El módulo de aterrizaje fue descrito como un seguimiento lógico de la misión del orbitador y sonda Galileo en la década de 1990, para la cual un resultado importante fue el descubrimiento de un gran océano subterráneo que puede ofrecer lugares acuáticos habitables. condiciones. [11] La vida terrestre se puede encontrar esencialmente en todos los lugares donde hay agua. De ello se desprende que Europa es un excelente candidato en la búsqueda de vida en otras partes del Sistema Solar . [16] Esta agua subterránea puede no solo ser calentada por la actividad geológica, sino también probablemente enriquecida con minerales disueltos y compuestos orgánicos . [17] Existen varios ecosistemas en la Tierra sin ningún acceso a la luz solar que dependen en cambio de respiraderos hidrotermales u otras fuentes de sustancias químicas adecuadas para la producción de energía por los extremófilos [18] (ver quimiosíntesis ). Las mediciones realizadas hasta la fecha indican que Europa tiene un océano de aproximadamente el doble del volumen de los océanos de la Tierra. Esta capa de agua debajo del hielo puede estar en contacto con el interior de la luna, lo que permite un fácil acceso a la energía hidrotermal y la química. [2] Una misión en la superficie puede aprovechar la superficie activa relativamente joven de Europa, ya que esta actividad puede permitir que los materiales del subsuelo profundo se reubiquen regularmente en la superficie. [19]
Estado
El 18 de julio de 2017, la Subcomisión de Espacio de la Cámara celebró audiencias sobre el Europa Clipper como una gran misión científica estratégica programada y para discutir este módulo de aterrizaje como un posible seguimiento. [20] Las propuestas de presupuesto federal del presidente para 2018 y 2019 no financian el Europa Lander, pero asignaron 195 millones de dólares [21] para estudios de conceptos [22] [23] e investigación sobre los instrumentos científicos necesarios. [24]
Objetivos
La misión del módulo de aterrizaje tendría tres objetivos científicos principales: [25]
- Busque biofirmas .
- Evalúe la habitabilidad de Europa mediante técnicas in situ exclusivamente disponibles para una misión aterrizada.
- Caracterizar las propiedades de la superficie y el subsuelo a escala del módulo de aterrizaje para apoyar la exploración futura de Europa.
Astronave
Las fases clave del vuelo son: lanzamiento, crucero, desorbita, descenso y aterrizaje. [26] La nave espacial constaría de varios módulos que serían descartados en diferentes fases de su secuencia de aterrizaje y deorbitación. La pila completa sería impulsada por el Carrier Stage, que también cuenta con los paneles solares . [1] Después de la inyección en órbita alrededor de Júpiter , la nave pasaría unos dos años ajustando su órbita y velocidad antes de intentar aterrizar en Europa. [1]
En preparación para su aterrizaje, el Carrier Stage sería descartado, dejando la pila de naves espaciales en una configuración llamada Deorbit Vehicle (DOV) que desaceleraría e iniciaría el descenso. El módulo del motor para esta fase, llamado Deorbit Stage (DOS) se descartaría después de la combustión, dejando lo que se llama Powered Descent Vehicle (PDV), que comprende el módulo de aterrizaje y el sistema de grúa aérea . El sistema de grúa aérea bajaría el módulo de aterrizaje con una correa hasta un aterrizaje suave con una precisión de 100 m (330 pies). [1]
El módulo de aterrizaje contaría con un brazo robótico con 5 grados de libertad , que le permitiría extraer varias muestras superficiales poco profundas a una profundidad máxima de 10 cm (3,9 pulgadas) y entregarlas a su laboratorio a bordo. [1]
Energía
Una vez aterrizado, el módulo de aterrizaje funcionaría hasta por 22 días utilizando energía de batería química, en lugar de un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) o energía solar. [1] [12] [23] El concepto de 2019 propone cuatro baterías, que proporcionarían tres veces la energía necesaria para el margen de seguridad durante sus operaciones de superficie de ≈22 días. [1] La línea de base es de 7 días para completar su misión en la superficie, los 15 días adicionales son para contingencias. [1]
Independientemente de la fuente de energía, uno de los factores que limitan la vida útil de la misión puede ser la radiación que sobreviva; Se estima que la superficie de Europa experimenta 2,3 Mrad [1] o 540 rem por día, mientras que una dosis típica en la superficie de la Tierra es de aproximadamente 0,14 rem / año. [27] La radiación dañó la electrónica del orbitador Galileo durante su misión. [28]
Lanzamiento y trayectoria
El lanzador sería el Space Launch System (SLS), con un lanzamiento sugerido en 2025. [1] [29] El SLS se propone dada la masa de la nave espacial de 16.6 toneladas métricas, incluido el propulsor sólido para colocar la nave espacial en órbita alrededor de Júpiter. y el sistema de aterrizaje de la grúa aérea. [30] Una trayectoria calculada vería un lanzamiento a bordo del SLS en 2025, la gravedad de la Tierra asistirá en 2027 y la llegada de Júpiter / Europa en 2030. [12] Pasaría algún tiempo orbitando alrededor de Júpiter durante el próximo año para maniobrar para su aterrizaje en Europa. [12] El aterrizaje se realizaría dos años después de la inserción en órbita alrededor de Júpiter. [1]
Sitios de aterrizaje
En Europa, tendría que aterrizar en la superficie, igualando su velocidad, pero esencialmente sin atmósfera no hay "entrada", es solo un descenso y aterrizaje. [26] La Sociedad Planetaria señaló que la NASA llamó a esto DDL: desorbita, descenso y aterrizaje. [26] En 1995, los astrónomos que utilizaron el telescopio espacial Hubble descubrieron que Europa tiene una exosfera muy tenue compuesta de oxígeno . [31] En comparación con la Tierra , su atmósfera es extremadamente tenue, y se predice que la presión en la superficie será de 0,1 μPa , o 10-12 veces la de la Tierra. [32]
El módulo de aterrizaje se comunicaría directamente con la Tierra, pero el Europa Clipper , si aún está operativo, podría funcionar como un relé de comunicaciones adicional para el módulo de aterrizaje. [26] Para garantizar la comunicación, se sugiere incluir un orbitador de telecomunicaciones con la misión del módulo de aterrizaje. [33]
- Textura de superficie
Un estudio publicado en octubre de 2018 sugiere que la mayor parte de la superficie de Europa puede estar cubierta con picos de hielo muy cercanos, llamados penitentes , de hasta 15 metros (50 pies). [34] [35] Aunque las imágenes disponibles del orbitador Galileo no tienen la resolución necesaria para confirmar esto, los datos de radar y térmicos son consistentes con esta interpretación. [35] Esto respalda la necesidad de realizar primero un reconocimiento de alta definición con el Europa Clipper y el Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) de la ESA , ambos planeados para lanzarse en 2022, antes de planificar una misión de aterrizaje. [35] [36]
Carga útil de la ciencia
El concepto de misión requeriría financiación y un mayor desarrollo para lanzarse. Uno de los requisitos clave es operar en el entorno de radiación en la superficie de la luna. [11] [1] El entorno de radiación en Europa es extremo, por lo que el módulo de aterrizaje puede necesitar protección adicional como la Cámara de Radiación Juno en el orbitador Juno Júpiter. [37] La bóveda ayudó a reducir la exposición a la radiación de los sistemas vulnerables, especialmente la electrónica del orbitador.
La NASA anunció en mayo de 2017 a la comunidad científica que pensara en posibles instrumentos Europa Lander. [38] Los informes del estudio de concepto se pusieron a disposición en junio de 2019. [39]
La NASA seleccionó 14 instrumentos potenciales para la maduración bajo Instrument Concepts for Europa Exploration 2 (ICEE-2) otorgando aproximadamente US $ 2 millones cada uno por dos años. [24] El proyecto ICEE-2 permitiría la maduración de enfoques de instrumentos novedosos para cumplir con las metas y objetivos científicos de la misión.
Instrumento | Investigador principal |
---|---|
C-LIFE : generadores de imágenes de peso ligero en frío para Europa | Shane Bryne, Universidad de Arizona |
ELSSIE : Experimento de imágenes espectrales estereoscópicas de Europa Lander | Scott L. Murchie, Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins |
CORALES : Caracterización de residuos oceánicos y firmas de vida | Ricardo D. Arevalo, Universidad de Maryland |
MASPEX-ORCA : espectrómetro de masa para exploración planetaria-analizador de composición orgánica | Christopher R. Glein, Instituto de Investigación del Suroeste |
MOAB : Analizador orgánico de microfluidos para biofirmas | Richard A. Mathies, Universidad de California Berkeley |
EMILI : Investigación sobre los indicadores moleculares de la vida en Europa [40] | WB Brinckerhoff, Centro de vuelos espaciales Goddard |
CIRS : Espectrómetro Raman compacto integrado | James L. Lambert, Laboratorio de propulsión a chorro |
ELM : Microscopio de luminiscencia Europa | Richard Quinn, Centro de Investigación Ames |
SIIOS : Sismómetro para investigar la estructura del hielo y el océano [41] | Samuel H. Bailey, Universidad de Arizona |
ESP : Paquete Sísmico Europa | Mark P. Panning, Laboratorio de propulsión a chorro |
MICA : Analizador químico microfluídico Icy-World | Antonio J. Ricco, Centro de Investigación Ames |
MAGNET : magnetómetro tolerante a la radiación | Mark B. Moldwin, Universidad de Michigan, Ann Arbor |
EMS : Sonda Magnetotelúrica Europa | Robert E. Grimm, Instituto de Investigación del Suroeste |
CADMES : Sistema colaborativo de aceptación y distribución para la medición de muestras de Europan | Charles A. Malespin, Centro de vuelos espaciales Goddard |
Protección planetaria
Las pautas de protección planetaria requieren que se evite la contaminación inadvertida de un océano europeo por organismos terrestres, a un nivel de probabilidad de menos de 1 en 10,000. [14] [42] El módulo de aterrizaje y los componentes del sistema de aterrizaje deben ensamblarse y probarse en una sala limpia donde todas las partes tendrían que ser limpiadas o esterilizadas antes de ser instaladas en la nave espacial. Después de entregar el módulo de aterrizaje, se recomienda que la grúa aérea vuele a Júpiter para su eliminación. [43] Al final de la misión, el módulo de aterrizaje podría autodestruirse usando un dispositivo incendiario. [14] Ese sistema también puede activarse, si la nave espacial pierde contacto con la Tierra . [30]
Europa Clipper
El Europa Clipper es una nave espacial lanzada por separado que sentaría las bases para la misión Europa Lander. [2] Anteriormente, la NASA había evaluado el lanzamiento del orbitador y el módulo de aterrizaje juntos, pero el fuerte apoyo del Congreso llevó a una propuesta adicional en 2016 para una misión de módulo de aterrizaje separada. [44] El orbitador Clipper proporcionará datos de reconocimiento para caracterizar el entorno de radiación y ayudar a determinar una ubicación de aterrizaje. [45]
Ver también
- Europa Orbiter : una misión orbitadora cancelada a Europa por la NASA
- Lunas galileanas : las cuatro lunas más grandes de Júpiter
- Juno (nave espacial) : sonda espacial de la NASA que orbita el planeta Júpiter
- Laplace-P : nave espacial rusa propuesta para estudiar el sistema lunar joviano y aterrizar en Ganímedes
- Programa de exploración de mundos oceánicos : un programa de la NASA para la exploración de mundos acuáticos en el sistema solar.
Referencias
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enlaces externos
- Documentos EL de la NASA
- Investigación de Europa Lander - Página de inicio de adquisición en la NASA