Долгая поездка в Европу, ледяная луна Гобети

После нескольких месяцев испытаний прибор, разработанный и построенный в АГУ для измерения температуры поверхности спутника Юпитера, прибыл в Лабораторию реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. Там он присоединится к восьми другим инструментам и станет неотъемлемой частью космического корабля агентства Europa Clipper.

Инструментом является система тепловизионной визуализации Europa. [LINK] (E-THEMIS) возглавляет регентский профессор Филип Кристенсен из Школы исследования Земли и космоса Аризонского государственного университета.

Europa Clipper — это автоматический космический корабль, отправленный для исследования покрытого льдом спутника Юпитера Европы. Запуск планируется на SpaceX Falcon Heavy [LINK] Ракета в октябре 2024 года и достигла Юпитера в апреле 2030 года после совершения полетов на Марс в 2025 году и на Землю в 2026 году. Эти планетарные облеты используют массы Марса и Земли для увеличения скорости космического корабля, чтобы он мог достичь системы Юпитера.

После выхода на орбиту Юпитера космический корабль совершит около 50 полетов с Европы, чтобы выяснить, могут ли на Луне быть условия, подходящие для жизни.

E-THEMIS — это инфракрасная камера, предназначенная для отображения температур на поверхности Европы. Его изображения, полученные в трех чувствительных к температуре диапазонах, помогут ученым найти подсказки о геологической активности Европы, в том числе о районах, где предполагаемый лунный океан может находиться близко к поверхности. Хотя Европа немного меньше Луны, ученые считают, что ее океан может содержать в два раза больше земных океанов.

«Поверхность Европы представляет собой очень холодный ледяной щит, но океан под ним — жидкая вода», — говорит Кристенсен. «E-THEMIS может видеть более теплые регионы, будь то столкновения, конвекция или жидкая вода, которая подходит к поверхности намного ближе, чем океан».

По его словам, даже если пройдет много лет, «лед все еще будет теплым. Благодаря этим температурным изображениям E-THEMIS даст нам прекрасную возможность изучить геологическую активность Европы».

Помимо выявления любых теплых областей на поверхности Европы, изображения E-THEMIS также помогут ученым определить физическое состояние ледяной поверхности. По мере того как части европейского ландшафта остывают после локального захода солнца, участки сплошного льда дольше остаются теплыми, а участки с зернистой текстурой теряют тепло быстрее. Нанося на карту скорости охлаждения по всей поверхности, ученые смогут лучше понять свойства маленькой Европы. Эта технология может даже помочь с позиционированием потенциального будущего десантного корабля.

измерение температуры солнца

Чтобы проверить оптику и датчики прибора, в январе 2022 года группа ASU сделала тестовые изображения с помощью камеры E-THEMIS с крыши Междисциплинарного научно-технического корпуса 4 (ISTB4) в кампусе ASU Tempe. На фотографиях изображены стадион Sun Devil и гора А, а также другие местные достопримечательности.

Инструмент работал отлично: E-THEMIS делала снимки температуры в середине дня, ближе к вечеру и после захода солнца. Как и было задумано, они ясно показывали, как температура зданий и ландшафтов реагировала на изменения солнечного света в течение дня, и показывали более прохладные черты после захода солнца.

Выжить в суровом районе

Когда Europa Clipper достигнет Юпитера, он столкнется с очень суровыми условиями. Планета-гигант создает большие трудности для любого космического корабля, работающего в ее окрестностях. Во-первых, там холодно, потому что Юпитер вращается вокруг Земли в пять раз больше, чем Солнце, а солнечный свет имеет менее 4% своей мощности на Земле. Но самые большие проблемы возникают из-за интенсивного радиоактивного окружения Юпитера.

Самая массивная планета Солнечной системы, совершающая более двух оборотов за 24 часа, Юпитер обладает большим и сильным магнитным полем. Это создает область захваченного излучения вокруг планеты, похожую на радиационные пояса Ван Аллена вокруг Земли, но в тысячи раз сильнее. Europa Clipper должен неоднократно пролетать через эту радиационную зону во время своей миссии.

Грег Михал — ведущий архитектор проекта E-THEMIS. Он объясняет: «Экстремальная радиационная обстановка в Европе поставила перед командой инженеров ASU гораздо более сложные задачи по проектированию, чем любой предыдущий прибор, который мы разработали».

По его словам, если оставить незащищенными высокие уровни электронов и протонов, захваченных магнитным полем Юпитера, это может привести к серьезному повреждению обычных летных приборов.

«Нам пришлось использовать плотные экранирующие материалы, такие как вольфрамово-медные сплавы, чтобы обеспечить необходимую защиту от ожидаемого излучения», — говорит он. «Чтобы убедиться, что E-THEMIS выдержал миссию, мы также провели радиологические испытания электронных компонентов и материалов прибора».

Затем пришла эпидемия

Помимо инженерных трудностей, команде пришлось построить и протестировать E-THEMIS во время пандемии.

Михал объясняет: «В мастерских и чистых помещениях мы приняли все возможные меры предосторожности — все в масках, мы регулярно протираем поверхности и свели к минимуму контакты друг с другом».

Кристенсен добавляет, что из-за требований пандемии «нам пришлось работать в две смены, когда утром приходит группа людей, чтобы выполнить часть процесса, а днем ​​приходит еще одна группа, чтобы проверить, как идут дела. Это было просто ужасно неэффективно по сравнению с обычным планом действий».

Подсчитано, что преодоление всех эпидемиологических трудностей добавило не менее пяти-шести месяцев на создание и тестирование инструмента.

Готовя E-THEMIS к отправке в Лабораторию реактивного движения, Кристенсен сказал: “Европа может быть самым динамичным местом, куда наша группа когда-либо отправляла научный прибор. И зная, что мы создаем тепловизионную камеру для изучения Луны с помощью океан, который мог бы стать пристанищем для жизни, определенно вызывал у всех восторг во время всей работы.» трудности и испытания.

Помимо Кристенсена и Михала, в команду инженеров E-THEMIS входят Садат Анвар, Кортни Бешич, Хизер Боулз, Золтан Фаркас, Тара Фишер, Эндрю Холмс, Ян Кубич, Эдгар Мадрил, Билл О’Доннелл, Карлос Ортис, Дэн Пелхэм, Мехул. Патель, Ник Вудварденштейн и Роб.

Подробнее о миссии

Такие миссии, как Europa Clipper, вносят свой вклад в область астробиологии, междисциплинарную область исследований переменных и условий в отдаленных мирах, в которых может существовать жизнь, какой мы ее знаем. Хотя Europa Clipper не является миссией по обнаружению жизни, он проведет подробный обзор Европы и проверит, может ли ледяная луна с ее подповерхностным океаном поддерживать жизнь. Понимание обитаемости Европы поможет ученым лучше понять, как развивалась жизнь на Земле и возможность поиска жизни за пределами нашей планеты.

Лаборатория реактивного движения, управляемая Калифорнийским технологическим институтом в Пасадене, штат Калифорния, управляет разработкой миссии Europa Clipper в партнерстве с Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд, для Управления научной миссии НАСА в Вашингтоне. Офис программы планетарных миссий в Центре космических полетов Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, управляет программой миссии Europa Clipper.

Дополнительную информацию о Европе можно найти на сайте europa.nasa.gov.

Верхнее изображение: инженеры Лаборатории реактивного движения НАСА готовят E-THEMIS к серии функциональных испытаний по прибытии в JPL. Фото NASA/JPL-Caltech

Написано Робертом Бернхэмом, научным писателем.

Leave a Comment