Een jaar na de lancering nadert het Europa Clipper-ruimtevaartuig de finish

KENNEDY SPACE CENTER, Florida – Het lanceervenster voor een van de duurste robotruimtemissies in de geschiedenis van NASA gaat over een jaar vanaf dinsdag open. Voor een bedrag van vijf miljard dollar zal het Europa Clipper-project proberen wetenschappers te helpen een vraag te beantwoorden die even gedurfd is als de duizelingwekkende kosten ervan: zijn er plaatsen onder het oppervlak van Jupiters ijzige maan Europa, waar leven mogelijk is?

Europa is iets kleiner dan de maan van de aarde en aanzienlijk interessanter voor wetenschappers die op zoek zijn naar leven. De ijzige wereld herbergt een enorme mondiale oceaan van vloeibaar water onder een bevroren korst. Clipper zal bijna 50 keer door Europa varen en tot wel 25 kilometer dichtbij het ijskoude oppervlak komen om de maan te ondervragen met een geavanceerde reeks van negen instrumenten.

Jordan Evans, die leiding geeft aan het Europa Clipper-ontwikkelingsteam van het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Californië, vertelde Ars dinsdag dat de missie op koers ligt om naar Jupiter te vertrekken tijdens een 21 dagen durend planetair lanceervenster dat op 10 oktober 2024 begint.

Ingenieurs die complexe interplanetaire routes in kaart brengen, hebben precies bepaald wanneer Europa Clipper gelanceerd moet worden. Als het op de eerste dag van het lanceervenster vliegt, zal de lancering volgens Evans plaatsvinden om 11:51 uur EDT. Dit kan enigszins worden aangepast naarmate navigators het missiepad verfijnen.

“Het is 6.000 kilogram [13,000-pound] 100 voet lang ruimtevaartuig [30-meter] “Zonnepanelen langs de vleugels, met gevoelige radarinstrumenten erop, waarbij alle instrumenten tegelijk moeten werken”, zei Evans. “Het is dus een beest.”

Evans sprak dinsdag met Ars in het Kennedy Space Center, de lanceerbasis van de Europa Clipper, bijna een jaar vóór de geplande lanceringsdatum van de missie. Evans is deze week ter plaatse en leert over de activiteiten van SpaceX terwijl het bedrijf zich voorbereidt op de lancering van een Falcon Heavy-raket met NASA’s Psyche-asteroïdemissie.

“Clipper doet geweldig werk,” zei Evans, die erkende dat de missie ook moeilijkheden heeft gekend.

Managers moesten personeelsproblemen overwinnen bij JPL, dat Europa Clipper parallel met minstens vier andere grote missies ontwikkelde. Toen brak er een politieke strijd uit over de raket die Clipper naar het zonnestelsel zou sturen. NASA-functionarissen sloten uiteindelijk de lancering van de Clipper op het Space Launch System uit nadat ingenieurs ontdekten dat het ruimtevaartuig beschadigd kon raken door trillingen veroorzaakt door de vaste stuwstofboosters van de raket.

In 2021 selecteerde NASA de Falcon Heavy-raket van SpaceX voor deze missie. De beslissing bespaarde naar schatting $ 2 miljard, en een nieuw trajectontwerp stelde Europa Clipper in staat een directere route naar Jupiter te nemen dan oorspronkelijk voor mogelijk werd gehouden met een lancering op een commerciële raket. Dit betekent dat Clipper in 2030 in een baan rond Jupiter zal komen.

De pandemie woog ook op de missie. De leveringsdata voor sommige wetenschappelijke instrumenten van Clipper werden uitgesteld vanwege technische hindernissen. Maar technici die Clipper bij JPL hebben geassembleerd, hebben onlangs de laatste componenten geïnstalleerd die nodig zijn om het ruimtevaartuig aan een laatste testronde te laten beginnen voordat het in mei van het laboratorium in Californië naar de lanceerplaats in Florida wordt verzonden, zei Evans dinsdag.

Deze laatste toevoegingen omvatten op één na alle wetenschappelijke instrumenten van de missie, een reeks camera’s, spectrometers en magnetometers om Europa in beeld te brengen en de gedetailleerde samenstelling van zijn ijskorst te meten. De elektronische kluis Clipper, een gepantserde doos om computers te beschermen tegen de schadelijke straling van Jupiter, werd onlangs ook op het hoofdlichaam van het ruimtevaartuig geïnstalleerd, samen met een communicatieantenne met hoge versterking om gegevens naar de aarde te verzenden.

“Bij de lancering, minder dan een jaar geleden, hebben we het vliegvoertuig door alle stappen heen geleid”, zegt Evans. “We hebben de lancering gesimuleerd, we hebben koerscorrectiemanoeuvres, het inbrengen van een baan om Jupiter en een vlucht langs Europa gesimuleerd met behulp van alle instrumenten. Het draait op de hardware en software van de vlucht.” Het systeem presteerde uitstekend.”

Testen op de tap

Later deze maand zal het Clipper-grondteam van JPL het ruimtevaartuig naar een testkamer verplaatsen om het met geluid op te blazen, waarmee de akoestische omgeving wordt gesimuleerd die het tijdens de lancering zal moeten doorstaan. Ze zullen de Clipper ook onderwerpen aan trillings- en schoktests om te zien hoe het voertuig reageert op trillingen veroorzaakt door een raketvlucht.

Dan volgt het testen van de elektromagnetische compatibiliteit, een belangrijke prestatie om ervoor te zorgen dat alle elektronica aan boord van de Clipper kan samenwerken zoals ontworpen. Aan het einde van het jaar zullen ingenieurs het ruimtevaartuig naar een thermische vacuümkamer brengen om het te onderwerpen aan de extreme schommelingen in warme en koude temperaturen die het in de ruimte zal ervaren.

Enkele van de tests die nog moeten komen voor Clipper zullen simulaties zijn om de reactie van het ruimtevaartuig op problemen te controleren. Kan het ruimtevaartuig zichzelf detecteren, diagnosticeren en beschermen tegen storingen die zich tijdens zijn missie kunnen voordoen?

“In de toekomst zal het allemaal een test op systeemniveau zijn om er zeker van te zijn dat eventuele defecten in die auto zijn opgetreden – omdat deze door mensenhanden is gemaakt – zodat we ze kunnen vinden en indien nodig kunnen corrigeren voordat we er een gaan lanceren. ‘, zei Evans. ‘Over een jaar vanaf vandaag.’

Nadat het ruimtevaartuig door het land naar Florida is vervoerd, zullen Clipper-ingenieurs zonnepanelen van Europese makelij voor het ruimtevaartuig installeren. De radarantennes van de missie zullen op inzetbare zonnepanelen worden gemonteerd. Deze radarbundel zal de dikte van de mondiale ijskap van Europa meten, de interne structuur van de ijskorst bestuderen en misschien plekken met vloeibaar water vinden die het oppervlak verbinden met de oceaan eronder.

Radar is een van de instrumenten waarmee Clipper zich onderscheidt van NASA’s Galileo-ruimtevaartuig, dat veel van de informatie verzamelde die we over Europa kennen tijdens zijn missie naar Jupiter, meer dan twintig jaar geleden. Missiemanagers besloten zonnepanelen en radarantennes op de lanceerplaats te installeren, in plaats van op JPL, als bescherming tegen vertragingen bij de levering van die items.

“Er zijn altijd planningsrisico’s. Het team weet dat we nog veel te gaan hebben, maar we hebben zeker veel marge op de planning (voor de lancering van volgend jaar oktober).”