Obrazek wyróżniający: NASA/JPL-Caltech

Życie pozaziemskie może istnieć w najróżniejszych warunkach; niektóre z nich trudno sobie nawet wyobrazić. Znamy jednak jeden zestaw warunków, w których życie kwitnie w wielu kształtach i rozmiarach: warunki panujące na Ziemi. Życie potrzebuje źródła energii, obecności pewnych związków chemicznych i temperatur pozwalających na istnienie wody w stanie ciekłym. Lodowy księżyc Jowisza, Europa, wydaje się właśnie takim miejscem. Naukowcy są prawie pewni, że pod lodową powierzchnią Europy ukryty jest ocean ze słoną wodą, który, jak się uważa, zawiera około dwa razy więcej wody niż oceany Ziemi.

Lodowa powierzchnia Europy.

Powłoka lodowa tego księżyca ma prawdopodobnie od 15 do 25 kilometrów grubości, a głębokość oceanu pod nią szacuje się na 60 do 150 kilometrów. Ma to znaczenie, ponieważ na Ziemi prawie wszędzie, gdzie znajdujemy wodę, znajdujemy również życie. Europa, podobnie jak Ziemia, zawiera skalisty płaszcz i żelazny rdzeń.

Dotychczas Europę badało sześć statków kosmicznych, ale większość z tego, co o niej wiemy, pochodzi od trzech z nich: sondy NASA Voyager 2, orbitera Galileo i Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Sonda Voyager 2 dostarczyła pierwszego zdjęcia wystarczająco bliskiego, aby ujawnić, że powierzchnię Europy przecinają grzbiety i pęknięcia, co sugeruje, że Europa może być dzisiaj aktywna geologicznie. Misja Galileo dostarczyła jeszcze bliższych widoków lodowego księżyca i znalazła tam najbardziej przekonujący dowód istnienia oceanu. Galileo wykonał 12 bliskich przelotów nad Europą, dostarczając najbardziej szczegółowych obrazów powierzchni, jakimi dysponujemy od dzisiaj.

Przyszła misja JUICE zbada Jowisza i jego trzy największe lodowe księżyce: Europę, Ganimedesa i Kallisto. Jednak brakuje nam misji, która skupi się tylko i wyłącznie na Europie; sondy, która przeprowadzi szczegółowe badanie księżyca, aby ustalić, czy tamtejsze środowisko może zapewniać warunki umożliwiające powstanie życia. Europa Clipper będzie pierwszym statkiem kosmicznym zaprojektowanym wyłącznie do dokładnej obserwacji Europy. Głównym celem naukowym misji jest zbadanie zdolności podtrzymania życia na Europie, chociaż statek kosmiczny nie jest przeznaczony do wykrywania życia. Jest to misja prowadzona przez JPL we współpracy z Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. Nazwa misji nawiązuje do XIX-wiecznych kliperów (kliper to typ żaglowca), które regularnie kursowały na szlakach handlowych na całym świecie. Nazwa została wybrana, ponieważ sonda będzie „przepływać” obok Europy nawet co dwa tygodnie.

Emblemat misji Europa Clipper.

Sonda kosmiczna na orbicie wokół Jowisza wykona około 40-50 bliskich przelotów nad Europą, zbliżając się nawet na 25 km do powierzchni księżyca, zmieniając tor lotu za każdym przelotem, by zmienić obserwowany teren i ostatecznie przeskanować prawie cały księżyc. Po każdym przelocie statek kosmiczny wyśle uzyskane dane z powrotem na Ziemię. Misja podstawowa jest przewidziana na 3,5 roku, przewiduje się jednak, że stan sondy będzie pozwalał na przedłużenie jej. Wpływ grawitacji Europy, a także Ganimedesa i Kallisto, pozwoli kształtować tor lotu sondy, by umożliwić przeloty nad różnymi obszarami powierzchni Europy. Misja ostatecznie zakończy się celowym rozbiciem sondy na powierzchni Ganimedesa.

Naukowcy chcą określić grubość lodowej skorupy Europy. Ich celem jest też ustalenie, czy w skorupie i pod nią jest woda. Ocenią wielkość, zasolenie i inne cechy oceanu Europy, oraz w jaki sposób ocean oddziałuje z powierzchnią. Zbadają skład i chemię oceanu, aby ustalić, czy zawiera on składniki umożliwiające powstanie i podtrzymanie życia. Ustalą, w jaki sposób uformowały się cechy powierzchni Europy i zlokalizują wszelkie oznaki niedawnej aktywności, takie jak przesuwające się płyty tektoniczne lub cząstki wyrzucane przez gejzery księżyca. Instrumenty sondy pozwolą zbadać cząsteczki cienkiej atmosfery Europy oraz jej pole magnetyczne. Oprócz badania możliwości zamieszkania na księżycu, Europa Clipper ma też możliwość poszukiwania miejsc, w których przyszłe statki kosmiczne mogłyby bezpiecznie wylądować na jego powierzchni.

Tory przelotów sondy nad Europą.

Statek kosmiczny będzie miał około 5 metrów wysokości, a jego panele słoneczne rozciągną się na ponad 30 metrów. Ze względu na zagrożenie radiacyjne, sonda ma poruszać się po eliptycznej orbicie wokół Jowisza, podobnie jak sonda Juno. Wrażliwa elektronika ma być ukryta we wnętrzu statku, osłonięta zbiornikami paliwa potrzebnego do wejścia na orbitę wokół planety i manewrowania.

Europa Clipper będzie musiała znać swoją orientację podczas podróży z Ziemi na Jowisza i na orbicie wokół Jowisza. Ma to kluczowe znaczenie dla statku kosmicznego, aby zorientować instrumenty do obserwacji naukowych i skierować anteny komunikacyjne w celu przesyłania danych z powrotem na Ziemię. Aby to osiągnąć, sonda użyje tropiciela gwiazd. Jest to mały aparat z komputerem, który zawiera katalog gwiazd ze znanymi pozycjami. Gdy kamera obserwuje gwiaździste niebo, komputer dopasowuje układ gwiazd na zdjęciach do swojego katalogu gwiazd i określa orientację statku kosmicznego w przestrzeni. Używanie gwiazd jako odniesienia pozwala statkowi kosmicznemu dostosować swoją orientację, aby precyzyjnie celować w obiekty w kosmosie, takie jak księżyce lub odległe galaktyki, a także skierować swoje anteny komunikacyjne w celu przesyłania danych z powrotem na Ziemię.

NASA/JPL-Caltech/J. Thompson

Elektronika Star Trackera (tropiciela gwiazd).

Sonda Europa Clipper jest już w trakcie montażu. Prace trwają w czystych pomieszczeniach Jet Propulsion Laboratory w Kalifornii. Elementy kompozycyjne ciągle napływają ze wszystkich zakątków Europy, przed końcem roku większa część statku kosmicznego będzie gotowa. Instrumenty naukowe i inny sprzęt do statku kosmicznego zostaną połączone w końcowej fazie misji. Po złączeniu wszystkich komponentów i przeprowadzeniu wszystkich wymaganych testów Europa Clipper trafi do Cape Canaveral na Florydzie, skąd wystartuje w październiku 2024 roku na pokładzie Falcon Heavy podczas 21-dniowego okna startowego. Sonda użyje asysty grawitacyjnej z Marsa w lutym 2025 i Ziemi w grudniu 2026, zanim dotrze do Europy w kwietniu 2030.

Na kolażu od góry zgodnie ze wskazówkami zegara spektrograf ultrafioletowy, Antena Europy Clipper, wizja artystyczna Europy Clipper, moduł napędowy statku.

Referat pod tym samym tematem został wygłoszony na finale sesji referatowej Zimowych Warsztatów Naukowych 2022 Klubu Astronomicznego Almukantarat.

Autor

Natalia Kowalczyk

Członek Kolegium Redakcyjnego portalu AstroNET.