Clipper europeo
Misión espacial de la NASA en camino a Júpiter y Europa

Clipper europeo
Representación artística de la nave espacial Europa Clipper
NombresMisión de sobrevuelo múltiple de Europa
Tipo de misiónReconocimiento de Europa
OperadorNASA
Identificación de COSPAR2024-182A
N.º SATCAT61507
Sitio webeuropa.nasa.gov
Duración de la misiónCrucero: 5,5 años [1] [2]
Fase científica: 4 años
Tiempo transcurrido: 8 días, 4 horas, 41 minutos
Propiedades de las naves espaciales
FabricanteLaboratorio de propulsión a chorro
Lanzamiento masivo6.065 kg (13.371 lb), [3] [4] [5] incluidos 2.750 kg (6.060 lb) de propulsor [6]
Masa seca3241 kg (7145 libras) [7]
Masa de carga útil352 kilogramos (776 libras)
DimensionesAltura: 6 m (20 pies)
Alcance del panel solar: 22 m (72 pies) [4]
Fuerza600 vatios procedentes de paneles solares [8]
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento14 de octubre de 2024, 16:06:00 UTC (12:06 pm  EDT ) ( 14/10/2024 UTC 16:06Z ) 
CoheteBloque pesado halcón 5 [9]
Sitio de lanzamientoKennedy , LC-39A
ContratistaSpaceX
Sobrevuelo de Marte (asistencia gravitacional)
Aproximación más cercana1 de marzo de 2025 [10]
Sobrevuelo de la Tierra (asistencia gravitacional)
Aproximación más cercana3 de diciembre de 2026 [11]
Orbitador de Júpiter
Inserción orbital11 de abril de 2030 (previsto)
Órbitas45 [4] [12]

Parche de misión Europa Clipper
Grandes Misiones Científicas Estratégicas
División de Ciencias Planetarias

Europa Clipper (anteriormente conocida como Europa Multiple Flyby Mission ) es una sonda espacial desarrollada por la NASA para estudiar Europa , una luna galileana de Júpiter . Fue lanzada el 14 de octubre de 2024. [14] La nave espacial utilizará asistencia gravitatoria de Marte el 1 de marzo de 2025, [10] y de la Tierra el 3 de diciembre de 2026, [11] antes de llegar a Europa en abril de 2030. [15] Luego, la nave espacial realizará una serie de sobrevuelos de Europa mientras esté en órbita alrededor de Júpiter. [16] [17]

Europa Clipper realizará estudios de seguimiento a los realizados por la nave espacial Galileo durante sus ocho años (1995-2003) en la órbita de Júpiter, que indicaron la existencia de un océano subterráneo debajo de la corteza de hielo de Europa . Los planes para enviar una nave espacial a Europa fueron concebidos inicialmente con proyectos como Europa Orbiter y Jupiter Icy Moons Orbiter , en los que se insertaría una nave espacial en órbita alrededor de Europa. Sin embargo, debido a los efectos adversos de la radiación de la magnetosfera de Júpiter en la órbita de Europa, se decidió que sería más seguro insertar una nave espacial en una órbita elíptica alrededor de Júpiter y realizar 44 sobrevuelos cercanos a la luna en su lugar. La nave espacial es más grande que cualquier otra utilizada para misiones planetarias anteriores de la NASA. [18]

Europa Clipper complementa al Jupiter Icy Moons Explorer de la Agencia Espacial Europea , lanzado en 2023, que intentará sobrevolar Europa dos veces y Calisto varias veces antes de pasar a la órbita alrededor de Ganímedes .

Historia

En 1997, un equipo del Programa Discovery de la NASA propuso una misión orbital a Europa [19], pero no fue seleccionada. Un mes después de la selección de las propuestas para el Discovery, el JPL de la NASA anunció que se llevaría a cabo una misión orbital a Europa. Luego, el JPL invitó al equipo que propuso el Discovery a formar parte del Comité de Revisión de Misiones (MRC). [ cita requerida ]

Al mismo tiempo que se propuso el orbitador Europa de la clase Discovery , la nave espacial robótica Galileo ya estaba orbitando Júpiter. Del 8 de diciembre de 1995 al 7 de diciembre de 1997, Galileo realizó la misión primaria después de entrar en la órbita de Júpiter. En esa fecha final, el orbitador Galileo comenzó una misión extendida conocida como la Misión Galileo Europa (GEM), que duró hasta el 31 de diciembre de 1999. Se trató de una extensión de la misión de bajo costo con un presupuesto de solo 30 millones de dólares estadounidenses. El equipo más pequeño de aproximadamente 40 a 50 personas (en comparación con el equipo de 200 personas de la misión primaria de 1995 a 1997) no tenía los recursos para lidiar con los problemas, pero cuando surgieron, pudo llamar temporalmente a los antiguos miembros del equipo (llamados "equipos tigre") para realizar esfuerzos intensivos para resolverlos. La nave espacial realizó varios sobrevuelos de Europa (8), Calisto (4) e Ío (2). En cada sobrevuelo de las tres lunas que encontró, la nave espacial recopiló solo dos días de datos en lugar de los siete que había recopilado durante la misión principal. [20] GEM incluyó ocho sobrevuelos de Europa, que oscilaron entre 196 y 3582 km (122 a 2226 mi), en dos años. [20]

Europa ha sido identificada como uno de los lugares del Sistema Solar que posiblemente podrían albergar vida extraterrestre microbiana . [21] [22] [23] Inmediatamente después de los descubrimientos de la nave espacial Galileo y la propuesta del programa independiente Discovery para un orbitador Europa, el JPL realizó estudios preliminares de la misión que imaginaron una nave espacial capaz como el Jupiter Icy Moons Orbiter (un concepto de misión de US$16 mil millones), [24] el Jupiter Europa Orbiter (un concepto de US$4.3 mil millones), otro orbitador (concepto de US$2 mil millones) y una nave espacial de múltiples sobrevuelos: Europa Clipper . [25]

El Consejo Nacional de Investigación recomendó una misión a Europa en 2013. [21] [23] El costo aproximado estimado aumentó de 2 mil millones de dólares en 2013 a 4,25 mil millones de dólares en 2020. [26] [27] La ​​misión es un proyecto conjunto entre el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins y el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL). [1] [28] El nombre de la misión es una referencia a los ligeros barcos clipper del siglo XIX que navegaban rutinariamente por las rutas comerciales alrededor del mundo. [29] El apodo fue elegido porque la nave espacial navegará más allá de Europa, con una frecuencia de hasta cada dos semanas. [29]

En marzo de 2013, se autorizaron 75 millones de dólares para ampliar la formulación de las actividades de la misión, madurar los objetivos científicos propuestos y financiar el desarrollo preliminar de instrumentos, [30] como lo sugirió en 2011 la Encuesta Decenal de Ciencia Planetaria . [1] [23] En mayo de 2014, un proyecto de ley de la Cámara de Representantes aumentó sustancialmente el presupuesto de financiación de Europa Clipper (conocida como Europa Multiple Flyby Mission ) para el año fiscal 2014 de 15 millones de dólares [31] [32] a 100 millones de dólares para ser aplicados al trabajo de preformulación. [33] [34] Después del ciclo electoral de 2014 , se prometió apoyo bipartidista para continuar financiando el proyecto Europa Multiple Flyby Mission . [35] [36] El poder ejecutivo también otorgó 30 millones de dólares para estudios preliminares. [37] [38]

En abril de 2015, la NASA invitó a la Agencia Espacial Europea a presentar conceptos para una sonda adicional que volara junto con la nave espacial Europa Clipper , con un límite de masa de 250 kg. [39] Podría ser una sonda simple, un impactador, [40] o un módulo de aterrizaje. [41] Una evaluación interna en la Agencia Espacial Europea (ESA) consideró si había interés y fondos disponibles, [42] [43] [44] [45] abriendo un esquema de colaboración similar al muy exitoso enfoque Cassini-Huygens . [45] En mayo de 2015, la NASA eligió nueve instrumentos que volarían a bordo del orbitador, con un presupuesto de unos 110 millones de dólares estadounidenses durante los próximos tres años. [46] En junio de 2015, la NASA aprobó el concepto de la misión, lo que permitió que el orbitador pasara a su etapa de formulación. [47] En enero de 2016, la NASA aprobó la adición de un módulo de aterrizaje, [48] [49] pero esto se canceló en 2017 porque se consideró demasiado arriesgado. [50] En mayo de 2016 se aprobó el Programa de Exploración de Mundos Oceánicos , [51] del que forma parte la misión Europa. [52]

En febrero de 2017, la misión pasó de la Fase A a la Fase B (la fase de diseño preliminar). [53] El 18 de julio de 2017, el Subcomité Espacial de la Cámara de Representantes celebró audiencias sobre el Europa Clipper como una clase programada de Grandes Misiones Científicas Estratégicas , y para discutir una posible misión de seguimiento simplemente conocida como Europa Lander . [54] La Fase B continuó en 2019. [53] Además, se seleccionaron proveedores de subsistemas, así como elementos de hardware prototipo para los instrumentos científicos. También se construyeron y probaron subconjuntos de la nave espacial. [53]

En julio de 2024, la nave espacial enfrentó preocupaciones de retraso y de perder la ventana de lanzamiento debido a un descubrimiento en junio de 2024 de que sus componentes no estaban tan endurecidos a la radiación como se creía anteriormente. [55] Sin embargo, durante el verano, una nueva prueba intensiva de los componentes del transistor en cuestión descubrió que probablemente estarían lo suficientemente recocidos como para "autocurarse". [56] [57] En septiembre de 2024, Europa Clipper fue aprobado para una ventana de lanzamiento que se abrió el 10 de octubre de 2024; [56] [58] [57] Sin embargo, el 6 de octubre de 2024, la NASA anunció que se retiraría del lanzamiento del 10 de octubre debido al huracán Milton . Europa Clipper finalmente se lanzó el 14 de octubre de 2024. [59]

Fabricación y montaje

La sonda Europa Clipper de la NASA , con todos sus instrumentos instalados, es visible en la sala limpia de High Bay 1 en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la agencia.

El 19 de agosto de 2019, el Europa Clipper pasó a la Fase C: diseño final y fabricación. [60]

El 3 de marzo de 2022, la nave espacial pasó a la Fase D: ensamblaje, pruebas y lanzamiento. [61] El 7 de junio de 2022, se completó el cuerpo principal de la nave espacial. [62] En agosto de 2022, la antena de alta ganancia había completado sus principales campañas de pruebas. [63]

Para el 30 de enero de 2024, todos los instrumentos científicos se agregaron a la nave espacial. La electrónica del instrumento REASON estaba a bordo de la nave espacial, mientras que sus antenas se agregaron a los paneles solares de la nave espacial en el Centro Espacial Kennedy más tarde en el año. [64] En marzo de 2024, se informó que la nave espacial se sometió a pruebas exitosas y estaba en camino para su lanzamiento más adelante en el año. [65] En mayo de 2024, la nave espacial llegó al Centro Espacial Kennedy para los preparativos finales del lanzamiento. [66] En septiembre de 2024, se completó con éxito la revisión final previa al lanzamiento, despejando el camino para el lanzamiento. [67] A principios de octubre de 2024, debido a la llegada del huracán Milton , la nave espacial se colocó en un almacenamiento seguro para su custodia hasta que pasara el huracán. [59]

Planificación del fin de la misión

Está previsto que la sonda se estrelle contra Júpiter, Ganímedes o Calisto ; para protegerla de chocar contra Europa . En junio de 2022, el científico del proyecto Robert Pappalardo reveló que los planificadores de la misión Europa Clipper estaban considerando deshacerse de la sonda estrellándola contra la superficie de Ganímedes en caso de que no se aprobara pronto una misión prolongada. Señaló que un impacto ayudaría a la misión JUICE de la ESA a recopilar más información sobre la química de la superficie de Ganímedes. [68] [69] En un artículo de 2024, Pappalardo dijo que la misión duraría cuatro años en la órbita de Júpiter y que la eliminación estaba prevista para el 3 de septiembre de 2034, con la condición de que la NASA no negociara un retraso. [70]

Objetivos

Composición fotográfica de supuestas columnas de agua en Europa
El concepto de lograr una cobertura global y regional de Europa durante sobrevuelos sucesivos

Los objetivos de Europa Clipper son explorar Europa, investigar su habitabilidad y ayudar en la selección de un lugar de aterrizaje para el propuesto Europa Lander . [49] [71] Esta exploración se centra en comprender los tres requisitos principales para la vida: agua líquida , química y energía. [72] Específicamente, los objetivos son estudiar: [28]

  • Capa de hielo y océano: Confirmar la existencia y caracterizar la naturaleza del agua dentro o debajo del hielo, y estudiar los procesos de intercambio superficie-hielo-océano.
  • Composición: Distribución y química de compuestos clave y vínculos con la composición del océano.
  • Geología: Características y formación de las estructuras superficiales, incluidos sitios de actividad reciente o actual.

Estrategia

Una órbita amplia de Júpiter con varios sobrevuelos de Europa minimizará la exposición a la radiación y aumentará la velocidad de transferencia de datos.

Como Europa se encuentra en el interior de los duros campos de radiación que rodean a Júpiter, incluso una nave espacial reforzada con radiación en órbita cercana sería funcional durante sólo unos pocos meses. [25] La mayoría de los instrumentos pueden recopilar datos mucho más rápido de lo que el sistema de comunicaciones puede transmitirlos a la Tierra debido al número limitado de antenas disponibles en la Tierra para recibir los datos científicos. [25] Por lo tanto, otro factor limitante clave para la ciencia de un orbitador Europa es el tiempo disponible para devolver los datos a la Tierra. En cambio, la cantidad de tiempo durante el cual los instrumentos pueden hacer observaciones de cerca es menos importante. [25]

Los estudios realizados por científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro muestran que, al realizar varios sobrevuelos con muchos meses para obtener los datos, el concepto Europa Clipper permitirá que una misión de 2.000 millones de dólares realice las mediciones más cruciales del concepto cancelado de orbitador Europa para Júpiter, de 4.300 millones de dólares . [25] Entre cada uno de los sobrevuelos, la nave espacial tendrá de siete a diez días para transmitir los datos almacenados durante cada breve encuentro. Eso le permitirá tener hasta un año de tiempo para transmitir sus datos, en comparación con los 30 días que tiene un orbitador. El resultado será casi tres veces más datos que se devolverán a la Tierra, al tiempo que se reduce la exposición a la radiación. [25] Europa Clipper no orbitará Europa, sino que orbitará Júpiter y realizará 44 sobrevuelos de Europa, cada uno a altitudes que van desde los 25 km hasta los 2.700 km (16 mi a 1.678 mi) durante su misión de 3,5 años. [4] [2] [73] Una característica clave del concepto de la misión es que Europa Clipper usaría la asistencia gravitatoria de Europa , Ganímedes y Calisto para cambiar su trayectoria, lo que permitiría a la nave espacial regresar a un punto de aproximación cercano diferente con cada sobrevuelo. [2] Cada sobrevuelo cubriría un sector diferente de Europa para lograr un estudio topográfico global de calidad media, incluido el espesor del hielo. [74] Europa Clipper podría volar a baja altitud a través de las columnas de vapor de agua que brotan de la corteza de hielo de la luna, tomando muestras de su océano subterráneo sin tener que aterrizar en la superficie y perforar el hielo. [31] [32]

Se espera que la nave espacial reciba una dosis ionizante total de 2,8 megarads (28 kGy) durante la misión. La protección contra el duro cinturón de radiación de Júpiter estará a cargo de una bóveda de radiación con paredes de aleación de aluminio de 0,3 pulgadas (7,6 mm) de espesor, que encierran los componentes electrónicos de la nave espacial. [75] Para maximizar la eficacia de este blindaje, los componentes electrónicos también están anidados en el núcleo de la nave espacial para una protección adicional contra la radiación. [74]

Diseño y construcción

Diagrama de nave espacial

Esta misión es un vuelo de la División de Ciencias Planetarias de la NASA , designada como una Gran Misión Científica Estratégica y financiada por el programa de Exploración del Sistema Solar de la Oficina del Programa de Misiones Planetarias como su segundo vuelo. [54] [76] También cuenta con el apoyo del nuevo Programa de Exploración de Mundos Oceánicos . [52]

Fuerza

Se evaluaron tanto el generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) como las fuentes de energía fotovoltaica para alimentar el orbitador. [77] 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 multimisión (MMRTG), alimentado con plutonio-238 . [2] [74] La fuente de energía ya se ha demostrado en la misión Mars Science Laboratory (MSL). Había cinco unidades disponibles, una reservada para la misión del rover Mars 2020 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 se eligieron paneles solares para alimentar a Europa Clipper . Los diseñadores de la misión determinaron que la energía solar era más barata que el plutonio y práctica para usar en la nave espacial. [77] 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 todavía estaría dentro de los límites de lanzamiento aceptables. [78]

Cada panel tiene una superficie de 18 m2 ( 190 pies cuadrados) y produce 150 vatios de forma continua cuando apunta hacia el Sol mientras orbita Júpiter. [79] 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 de Europa Clipper pasará por la intensa magnetosfera de Júpiter, que se espera que degrade gradualmente los paneles solares a medida que avance la misión. [74] Los paneles solares fueron proporcionados por Airbus Defence and Space , Países Bajos. [80]

Propulsión

El subsistema de propulsión fue construido por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland . Es parte del Módulo de Propulsión, [81] entregado por el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins en Laurel, Maryland . Tiene 3 metros (10 pies) de alto, 1,5 metros (5 pies) de diámetro y comprende aproximadamente dos tercios del cuerpo principal de la nave espacial. El subsistema de propulsión lleva casi 2.700 kilogramos (6.000 libras) de propulsor de monometilhidrazina y tetróxido de dinitrógeno , del cual entre el 50% y el 60% se utilizará para el encendido de inserción en la órbita de Júpiter de 6 a 8 horas. La nave espacial tiene un total de 24 motores de cohete con un empuje nominal de 27,5 N (6,2 lbf) para el control de actitud y la propulsión. [6]

Comunicación

Prototipo de la antena de alta ganancia durante la prueba

La sonda contiene varias antenas, incluida la antena de alta ganancia, que tiene un diámetro de 3,1 metros (10 pies). Opera en frecuencias de banda X de 7,2 y 8,4 gigahercios, y una frecuencia de banda Ka de 32 gigahercios (12 veces la de un teléfono celular típico). Fue diseñada y construida por un equipo dirigido por Matt Bray en el Laboratorio de Física Aplicada en el condado de Howard, Maryland, antes de ser probada en el Centro de Investigación Langley en Virginia y el Centro de Vuelo Espacial Goddard en el condado de Prince George, Maryland, en la primavera y el verano de 2022. [63]

Carga científica

La misión Europa Clipper está equipada con nueve instrumentos científicos. [82] Los componentes electrónicos están protegidos de la intensa radiación por un escudo de titanio y aluminio de 150 kilogramos. [4] [74] La carga útil y la trayectoria de la nave espacial están sujetas a cambios a medida que madure el diseño de la misión. [83] [ necesita actualización ] Los nueve instrumentos científicos para el orbitador, anunciados en mayo de 2015, tienen una masa total planificada de 82 kg (181 lb) [ necesita actualización ] ; [84] son:

Sistema de imágenes por emisión térmica de Europa (E-THEMIS)

El sistema de imágenes por emisión térmica de Europa proporcionará una alta resolución espacial, así como imágenes multiespectrales de la superficie de Europa en las bandas de infrarrojo medio y lejano para ayudar a detectar sitios y áreas geológicamente activos, como posibles respiraderos que expulsen columnas de agua al espacio. El investigador principal es Philip Christensen de la Universidad Estatal de Arizona . Este instrumento se deriva del sistema de imágenes por emisión térmica (THEMIS) del orbitador Mars Odyssey 2001 , también desarrollado por Philip Christensen. [85]

Espectrómetro de imágenes cartográficas para Europa (MISE)

El espectrómetro de imágenes cartográficas para Europa

El espectrómetro de imágenes cartográficas de Europa es un espectrómetro de imágenes de infrarrojo cercano para investigar la composición de la superficie de Europa, identificando y cartografiando las distribuciones de compuestos orgánicos (incluidos aminoácidos y tolinas [86] [87] ), 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. [87] [88] La investigadora principal es Diana Blaney del Laboratorio de Propulsión a Chorro y el instrumento fue construido en colaboración con el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins.

Sistema de imágenes de Europa (EIS)

El sistema de imágenes de Europa es un conjunto de imágenes del espectro visible para mapear la superficie de Europa y estudiar áreas más pequeñas en alta resolución, tan solo 0,5 m (20 pulgadas) por píxel. La investigadora principal es Elizabeth Turtle del Laboratorio de Física Aplicada . Consta de dos cámaras, ambas con detectores CMOS de 2048x4096 píxeles : [89] [90]

  • La cámara gran angular (WAC) tiene un campo de visión de 48° por 24° y una resolución de 11 m (36 pies) desde una altitud de 50 km (31 mi). Ópticamente, la WAC utiliza una óptica refractiva de 8 lentes con una apertura de 8 mm y una longitud focal de 46 mm que le dan un número f de f/5,75. [90] La WAC obtendrá franjas de imágenes estéreo a lo largo de la misión.
  • La cámara de ángulo estrecho (NAC) tiene un campo de visión de 2,3° por 1,2°, lo que le da una resolución de 0,5 m (20 pulgadas) por píxel desde una altitud de 50 km (31 millas). Ópticamente, la NAC utiliza un telescopio Ritchey Chrétien Cassegrain con una apertura de 152 mm y una longitud focal de 1000 mm que le dan un número f de f/6,58. [90] La NAC está montada en un cardán de 2 ejes, lo que le permite apuntar a objetivos específicos independientemente de la orientación de la nave espacial principal. Esto permitirá mapear >95% de la superficie de Europa a una resolución de ≤50 m (160 pies) por píxel. Como referencia, solo alrededor del 14% de la superficie de Europa ha sido mapeada previamente a una resolución de ≤500 m (1,600 pies) por píxel.

Espectrógrafo ultravioleta Europa (Europa-UVS)

El instrumento Espectrógrafo Ultravioleta de Europa será capaz de detectar pequeñas columnas y proporcionará datos valiosos sobre la composición y dinámica de la exosfera de la luna . El investigador principal es Kurt Retherford del Southwest Research Institute . Retherford fue anteriormente miembro del grupo que descubrió las columnas que brotan de Europa mientras utilizaba el telescopio espacial Hubble en el espectro ultravioleta . [91]

Evaluación y sondeo del radar para Europa: del océano a la superficie (REASON)

El radar para la evaluación y sondeo de Europa: del océano a la superficie cercana (REASON) [92] [93] es un instrumento de radar de penetración de hielo de doble frecuencia (9 y 60 MHz) 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. REASON sondeará la exosfera , la superficie y la superficie cercana y la profundidad total de la capa de hielo hasta la interfaz hielo-océano hasta 30 km. El investigador principal es Donald Blankenship de la Universidad de Texas en Austin . [94] Este instrumento fue construido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro . [87] [92]

Magnetómetro Europa Clipper (ECM)

El magnetómetro Europa Clipper (ECM) se utilizará para caracterizar los campos magnéticos alrededor de Europa. El instrumento consta de tres compuertas de flujo magnético colocadas a lo largo de un brazo de 8 m (25 pies), que se guardaron durante el lanzamiento y se desplegaron después. [95] Al estudiar la fuerza y ​​la orientación del campo magnético de Europa a lo largo de múltiples sobrevuelos, los científicos esperan poder confirmar la existencia del océano subterráneo de Europa, así como caracterizar el espesor de su corteza helada y medir la profundidad y la salinidad del agua. La líder del equipo del instrumento es Margaret Kivelson , de la Universidad de Michigan . [96] [97]

El ECM reemplazó al instrumento propuesto para la caracterización interior de Europa mediante magnetometría (ICEMAG), que fue cancelado debido a sobrecostos. [98] El ECM es un magnetómetro más simple y más barato que el que habría sido ICEMAG. [99]

Instrumento de plasma para sondeo magnético (PIMS)

Dos de los sensores de copa Faraday para el instrumento PIMS ( Plasma Instrument for Magnetic Sounding ). A la izquierda se muestra la configuración de vuelo final y a la derecha una etapa de prueba inicial.

El instrumento de plasma para sondeo magnético (PIMS) mide el plasma que rodea a Europa para caracterizar los campos magnéticos generados por las corrientes de plasma. Estas corrientes de plasma enmascaran la respuesta de inducción magnética del océano subterráneo 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. El PIMS también investigará los mecanismos responsables de la erosión 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 . El investigador principal es Joseph Westlake del Laboratorio de Física Aplicada . [100] [101]

Espectrómetro de masas para exploración planetaria (MASPEX)

El Espectrómetro de Masas para la Exploración Planetaria (MASPEX) determinará la composición de la superficie y el subsuelo del océano midiendo la atmósfera extremadamente tenue de Europa y cualquier material de la superficie expulsado al espacio. Jack Waite, quien dirigió el desarrollo de MASPEX, también fue el líder del equipo científico del Espectrómetro de Masas de Iones y Neutros (INMS) en la nave espacial Cassini . El investigador principal es Jim Burch del Southwest Research Institute , quien anteriormente fue el líder de la Misión Magnetosférica Multiescala . [102] [103]

Analizador de polvo superficial (SUDA)

Cabezal del sensor del analizador de polvo de Europa Clipper

El SUrface Dust Analyzer (SUDA) [13] es un espectrómetro de masas que medirá la composición de pequeñas partículas sólidas expulsadas desde Europa, lo que brindará la oportunidad de muestrear directamente la superficie y las posibles columnas de humo en vuelos de baja altitud. El instrumento es capaz de identificar rastros de compuestos orgánicos e inorgánicos en el hielo de las eyecciones , [104] y es lo suficientemente sensible como para detectar señales de vida incluso si la muestra contiene menos de una sola célula bacteriana en un grano de hielo recolectado. El investigador principal es Sascha Kempf de la Universidad de Colorado en Boulder . [105]

Gravedad y radiociencia

Aunque fue diseñada principalmente para comunicaciones, la antena de radio de alta ganancia se utilizará para realizar observaciones de radio adicionales e investigar el campo gravitatorio de Europa, actuando como un subsistema de ciencia de radio . Medir el efecto Doppler en las señales de radio entre la nave espacial y la Tierra permitirá determinar en detalle el movimiento de la nave espacial. A medida que la nave espacial realiza cada uno de sus 45 sobrevuelos, su trayectoria se verá alterada por el campo gravitatorio de la luna. Los datos Doppler se utilizarán para determinar los coeficientes de orden superior de ese campo gravitatorio, para determinar la estructura interior de la luna y cómo Europa es deformada por las fuerzas de marea . [106] El líder del equipo de instrumentos es Erwan Mazarico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA . [107]

Lanzamiento y trayectoria

Falcon Heavy despegará con Europa Clipper desde el complejo de lanzamiento 39A del Centro Espacial Kennedy el lunes 14 de octubre de 2024 a las 12:06 p. m. EDT
Europa Clipper se separa de la segunda etapa del Falcon Heavy tras su despliegue

El Congreso había ordenado originalmente que Europa Clipper fuera lanzado en el vehículo de lanzamiento superpesado Space Launch System (SLS) de la NASA , pero la NASA había solicitado que se permitiera a otros vehículos lanzar la nave espacial debido a una falta prevista de vehículos SLS disponibles. [108] El proyecto de ley de gastos generales de 2021 del Congreso de los Estados Unidos ordenó al Administrador de la NASA que llevara a cabo una competencia completa y abierta para seleccionar un vehículo de lanzamiento comercial si no se podían cumplir las condiciones para lanzar la sonda en un cohete SLS. [109]

El 25 de enero de 2021, la Oficina del Programa de Misiones Planetarias de la NASA ordenó formalmente al equipo de la misión "cesar de inmediato los esfuerzos para mantener la compatibilidad con el SLS" y seguir adelante con un vehículo de lanzamiento comercial. [15]

El 10 de febrero de 2021 se anunció que la misión utilizaría una trayectoria de 5,5 años hacia el sistema joviano, con maniobras de asistencia gravitacional que involucrarían a Marte (1 de marzo de 2025) y la Tierra (3 de diciembre de 2026). El lanzamiento estaba previsto para un período de 21 días entre el 10 y el 30 de octubre de 2024, lo que dio como fecha de llegada abril de 2030, y se identificaron fechas de lanzamiento alternativas en 2025 y 2026. [15] El huracán Milton provocó que se cancelara un intento de lanzamiento para el 10 de octubre, [110] lo que resultó en que el lanzamiento se concretara para el 14 de octubre.

La opción SLS habría implicado una trayectoria directa a Júpiter que tomaría menos de tres años. [48] [49] [2] Se identificó una alternativa a la trayectoria directa que era utilizar un cohete comercial, con un tiempo de crucero más largo de 6 años que involucraba maniobras de asistencia gravitatoria en Venus , la Tierra y/o Marte . Además, se consideró un lanzamiento en un Delta IV Heavy con asistencia gravitatoria en Venus. [111]

En julio de 2021 se anunció la decisión de lanzar un cohete Falcon Heavy , en configuración totalmente prescindible. [9] Se dieron tres razones: un coste de lanzamiento razonable (unos 178 millones de dólares), la cuestionable disponibilidad del SLS y posibles daños a la carga útil debido a las fuertes vibraciones provocadas por los propulsores sólidos acoplados al lanzador SLS. [111] El cambio a Falcon Heavy ahorró unos 2.000 millones de dólares solo en costes de lanzamiento. [112] [113] La NASA no estaba segura de que un SLS estuviera disponible para la misión, ya que el programa Artemisa utilizaría ampliamente los cohetes SLS, y el uso de propulsores de cohetes sólidos (SRB) del SLS genera más vibraciones en la carga útil que un lanzador que no utiliza SRB. El coste de rediseñar Europa Clipper para el entorno vibratorio del SLS se estimó en 1.000 millones de dólares.

Europa Clipper se lanzó con éxito el 14 de octubre de 2024 a las 12:06 p. m. EDT desde la plataforma de lanzamiento 39A en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida. [114]

Animación de Europa Clipper

La trayectoria de Europa Clipper le permitirá recibir asistencia gravitacional de Marte el 1 de marzo de 2025, [10] lo que le permitirá alejarse del Sol, luego bajar hacia el Sol y regresar, y obtener energía cinética adicional de una asistencia gravitacional de la Tierra el 3 de diciembre de 2026. [11] Luego, la sonda se arqueará más allá de la órbita de Júpiter, llevándola por delante de Júpiter (en relación con el Sol), antes de ejecutar la quema de inserción orbital en 2030. [ cita requerida ]

A partir de 2014 [actualizar], la trayectoria en el sistema de Júpiter está planificada de la siguiente manera. [ necesita actualización ] Después de la entrada en el sistema de Júpiter, Europa Clipper realizará un sobrevuelo de Ganímedes a una altitud de 500 km (310 mi), lo que reducirá la velocidad de la nave espacial en ~400 m/s (890 mph). A esto le seguirá el encendido del motor principal a una distancia de 11 Rj (radio joviano), para proporcionar otros ~840 m/s (1.900 mph) de delta-V , suficiente para insertar la nave espacial en una órbita de 202 días alrededor de Júpiter. Una vez que la nave espacial alcance el apoápsis de esa órbita inicial, realizará otro encendido del motor para proporcionar una maniobra de elevación del periápsis (PRM) de ~122 m/s (270 mph). [115] [ necesita actualización ]

Las fases de crucero y ciencia de la nave espacial se superpondrán con la nave espacial JUICE de la Agencia Espacial Europea , que se lanzó en abril de 2023 y llegará a Júpiter en julio de 2031. Está previsto que Europa Clipper llegue a Júpiter 15 meses antes que JUICE, a pesar de que la fecha de lanzamiento está prevista 18 meses después, debido a un vehículo de lanzamiento más potente y un plan de vuelo más rápido con menos asistencia gravitatoria.

Difusión pública

Para concienciar al público sobre la misión Europa Clipper , la NASA emprendió una campaña llamada "Mensaje en una botella", es decir, una verdadera campaña "Envía tu nombre a Europa" el 1 de junio de 2023, a través de la cual se invitó a personas de todo el mundo a enviar sus nombres como firmantes de un poema llamado "Elogio del misterio: un poema para Europa", escrito por la poeta laureada estadounidense Ada Limón , para el viaje de 2.900 millones de kilómetros (1.800 millones de millas) a Júpiter. El poema conecta los dos mundos acuáticos: la Tierra, ansiosa por llegar y comprender qué hace que un mundo sea habitable, y Europa, esperando con secretos aún por explorar.

El poema está grabado en Europa Clipper dentro de una placa de metal de tantalio , de aproximadamente 7 por 11 pulgadas (18 por 28 centímetros), que sella una abertura hacia la bóveda. El lado interior de la placa de metal está grabado con el poema escrito a mano por el propio poeta. Los nombres de los participantes públicos están grabados en un microchip adherido a la placa, dentro de una obra de arte de una botella de vino rodeada por las cuatro lunas galileanas . Después de registrar sus nombres, los participantes recibieron un boleto digital con detalles del lanzamiento y destino de la misión. Según la NASA , 2.620.861 personas firmaron sus nombres en el Mensaje en una botella de Europa Clipper, la mayoría de las cuales eran de los Estados Unidos. [116] Otros elementos grabados en el lado interior junto con el poema y los nombres son la ecuación de Drake , representaciones de las líneas espectrales del hidrógeno atómico y el radical hidroxilo , conocidos en conjunto como el pozo de agua , y un retrato del científico planetario Ron Greeley . [117] El panel que mira hacia el exterior presenta arte que resalta la conexión de la Tierra con Europa. Los lingüistas recopilaron grabaciones de la palabra "agua" pronunciada en 103 idiomas, de familias de idiomas de todo el mundo. Los archivos de audio se convirtieron en formas de onda y se grabaron en la placa. Las formas de onda irradian desde un símbolo que representa el signo de "agua" del lenguaje de señas estadounidense . [118] La organización de investigación METI International recopiló los archivos de audio de las palabras "agua", y su presidente Douglas Vakoch diseñó el componente del pozo de agua del mensaje. [119] [120]

  • El exterior de la placa conmemorativa de Europa Clipper presenta formas de onda que son representaciones visuales de las ondas sonoras formadas por la palabra "agua" en 103 idiomas.
    El exterior de la placa conmemorativa de Europa Clipper presenta formas de onda que son representaciones visuales de las ondas sonoras formadas por la palabra "agua" en 103 idiomas.
  • El interior de una placa conmemorativa montada en la nave espacial Europa Clipper de la NASA presenta la obra escrita a mano de la poeta laureada estadounidense Ada Limón "En elogio del misterio: un poema para Europa".
    El interior de una placa conmemorativa montada en la nave espacial Europa Clipper de la NASA presenta la obra escrita a mano de la poeta laureada estadounidense Ada Limón "En elogio del misterio: un poema para Europa".

Véase también

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Lectura adicional

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  • Roberts, James H.; et al. (septiembre de 2023). "Explorando el interior de Europa con el Europa Clipper". Space Science Reviews . 219 (6): 46. Bibcode :2023SSRv..219...46R. doi :10.1007/s11214-023-00990-y. PMC  10457249 . PMID  37636325.
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  • Sitio web oficial
  • NASA – Vista general de Europa
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