NASA用於在木衛二尋找生命跡象的Europa Clipper已完成關鍵設計審查
美國宇航局(NASA)對木星衛星歐羅巴寄予厚望,該機構的Europa Clipper(歐羅巴快帆)探測器將飛往木星,看看它是否真的能支持生命。Europa Clipper面臨著一個漫長的旅程,木星繞太陽運行的橢圓路徑比地球要遠得多,但它在那裡能找到的東西可能會讓這一切都值得。
此前的研究顯示,木衛二歐羅巴顯示出高度有利於支持生命的跡象。那裡的液態水是地球的兩倍,大部分是巨大的鹹水海洋,它因潮汐加熱而變暖,預計該衛星的岩石構造會帶來大量的礦物質。
Europa Clipper項目是NASA計劃確定的方式,該機構確認該航天器現已完成關鍵設計審查。這是一個完整的設計–包括從推進器、科學儀器、到復雜的輻射屏蔽等一切所需的設計–在最終的航天器得到簽署開始建造之前進行評估的過程。
這個設計並不簡單。木衛二可能有很多水,但它也佔據了太空中特別危險的部分。輻射水平很高,表面溫度很低;這意味著Europa Clipper既要足夠堅韌,在這些條件下生存,又要攜帶足夠敏感的儀器,以獲得NASA及其科學家所需的數據。
這個計劃,從表面上看,很簡單。一旦到達木星,Europa Clipper將以橢圓路徑繞行木星,每次都會在靠近衛星的地方收集數據並獲取讀數。“科學工作包括收集內部海洋的測量數據,繪製表面成分及其地質情況,並獵取可能從冰殼中噴出的水蒸氣羽流,”NASA解釋說。
雖然最終的設計可能現在才被批准,但建造許多進入航天器的單個組件已經進行了一段時間。這是因為NASA已經對一些子系統和儀器開了綠燈,比如近10英尺寬的高增益天線。那是一個巨大的天線,它將被用來與地球進行通信,並將Europa Clipper收集的數據傳送回來。
同樣,100英尺長,覆蓋960平方英尺的太陽能電池板表面–也已經開始建造。位於馬里蘭州勞雷爾的約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室(APL)正在研究推進艙,它有16個火箭發動機,整個東西將在NASA噴氣推進實驗室組裝。科學家們希望能保證這些硬件和其他部件免受輻射的屏蔽庫正在建造。
探測器上會有許多不同的工具。熱成像傳感器將測量表面溫度、暖冰的跡象和表面粗糙度;NASA希望利用這些來為木衛二開發未來的登陸器。磁力計將研究木衛二周圍磁場的方向、強度和時間變化性質,此外還將測量木衛二海洋的深度和成分。
Europa Clipper成像系統由兩台可見光相機–一台廣角,一台窄角–組成,以獲得表面的高分辨率照片。憑藉大約20英寸的分辨率,他們將能夠發現近期甚至當前地質活動的證據。紫外光譜儀將對紫外光進行類似的測量,而測繪成像光譜儀將收集紅外光,用於發現冰、鹽和有機物的分佈。
質譜儀將收集木衛二周圍的氣體,並找出它們的成分,而質譜儀將跟踪冰殼厚度、海洋深度和海洋鹽度等情況。測量散射到附近空間的地表塵埃–可能還有水和其他顆粒–的儀器也將搭載。最後,還將有一個雷達系統,可以穿透到冰層18英里處,試圖找出冰面下可能存在的東西。
具有諷刺意味的是,除了確保木星的輻射不是問題外,Europa Clipper團隊也必須注意它攜帶的儀器也不會受到干擾。”我們目前正在確保這些儀器都能在同一時間運行,而不會受到電磁干擾。”JPL的Europa Clipper項目科學家Robert Pappalardo解釋道。
到2021年底,所有的組件–從儀器到太陽能電池板和火箭–都需要到達JPL。從2022年開始,科學家面臨的挑戰將是把它們拼湊起來,就像一個巨大的、非常昂貴的拼圖。預計發射將在2024年的某個時候進行。