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NASA’s Europa Clipper, pictured in this illustration updated in December 2020, will revolve around Jupiter on an elliptical trajectory, dipping near its moon Europa on each hover to collect data. Credit: NASA / JPL-Caltech
JupiterThe moon Europa may have the potential to harbor life. The spacecraft will use multiple overflights of the moon to investigate the habitability of this ocean world.
Europa Clipper, NASAThe company’s next flagship mission to the Outer Solar System has reached a milestone, completing its critical design review. During the examination, experts looked at the detailed design of the spacecraft to ensure that it is ready to complete construction. The mission is now in a position to complete manufacturing and testing of the hardware, and move on to assembly and testing of the spacecraft and its payload of sophisticated scientific instruments.
Technicians and engineers from NASA’s Jet Propulsion Laboratory work together on September 12, 2019 to tie heat tubes to a panel built for NASA’s Europa Clipper spacecraft by the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) . The tube controls the temperature of the orbiter as it moves. Credit: NASA / JPL-Caltech
With an internal global ocean twice the size of Earth’s oceans combined, Jupiter’s moon, Europe, carries the potential for conditions conducive to life. But the freezing temperatures and the relentless pounding of Jupiter’s radiation surface make it a tricky target to explore: Mission engineers and scientists must design a spacecraft rugged enough to withstand the radiation but sensitive enough to muster the science necessary for it. study the environment of Europe.
The Europa Clipper orbiter will revolve around Jupiter on an elliptical path, dipping close to the moon on each flyover to perform detailed reconnaissance. The science includes collecting measurements of the internal ocean, mapping the surface composition and geology, and looking for plumes of water vapor that might escape the icy crust.
On December 17, 2019, engineers at NASA’s Jet Propulsion Laboratory test an engineering model of a high frequency (HF) radar antenna that is part of NASA’s Europa Clipper radar instrument. The 59-foot-long (18-meter-long) antenna is held upright by a crossbar on the tower to the right. Credit: NASA / JPL-Caltech
Development of the spacecraft is progressing well, based on the intense review that NASA recently completed. The critical design review conducted an in-depth dive into the specifics of the plans for all scientific instruments – from cameras to antennas – and flight subsystems, including propulsion, power, avionics and the aircraft computer. flight.
“We have shown that the design of our project system is sound,” said Jan Chodas, project manager for Europa Clipper, from NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California. “Our plans to complete the development and integration of the individual parts are consistent, and the system as a whole will work as intended to gather the scientific measurements we need to explore Europa’s potential habitability.”
An engineer from the Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) works with an engineering model – used for tests on Earth – of part of the Europa Imaging System (EIS) that will fly aboard NASA’s Europa Clipper . He installed the wide-angle camera (WAC) detection electronics of the instrument. Credit: NASA / Johns Hopkins APL / Ed Whitman
Current material
Beyond detailed blueprints, the mission built engineering prototypes and models to test the operation of engineering instruments and subsystems. Then there is the flight equipment itself. Much of it is already under construction; individual engineering subsystems and instruments have performed their own design reviews over the past year and a half.
The Magnetic Sounding Plasma Instrument (PIMS) is included in the payload of NASA’s Europa Clipper scientific instruments. Scientists will use PIMS to study the characteristics of plasma around Europe to better understand the thickness of the moon’s ice shell, ocean depth and ocean salinity. Built by the Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland, the PIMS is made up of two instruments, each with two identical sensors called Faraday sections that will measure plasmas, or electrically charged gases, in Europe’s ionosphere. and Jupiter’s magnetosphere. Faraday’s cup sensors and newly assembled instrument housings are shown in an APL cleanroom in two configurations. On the left is the final flight equipment, with thermal insulation blankets installed; on the right, a test setup that protects sensitive material for transport. Credit: NASA / JPL-Caltech
The most striking features of Europa Clipper, its signature elements, take shape. Nearly 3 meters in diameter, the high-gain, disc-shaped antenna, which will receive commands from Earth and transmit scientific data, is in its final stage of assembly. And by far Europa Clipper’s most visible hardware – the huge solar arrays that will deploy into deep space like wings – are also under construction. The spacecraft, with its arrays fully deployed, is wider than a basketball court is long, covering 100 feet (30.5 meters). The bays will cover over 960 square feet (90 square meters).
Technicians from NASA’s Goddard Space Flight Center check the fit of the core cylinders of the propulsion module of NASA’s Europa Clipper spacecraft on October 15, 2020. The stacked cylinders contain the propulsion tanks and rocket motors that will propel Europa Clipper once it leaves Earth’s atmosphere. Credit: NASA / Barbara Lambert
They will be attached to the propulsion module being built by the Johns Hopkins Applied Physics Lab (APL) in Laurel, Maryland. The core of the propulsion module consists of two stacked cylinders which together stand almost 3 meters high and hold the propulsion tanks and 16 rocket motors that will propel Europa Clipper once it leaves Earth’s atmosphere.
The giant cylinders epitomize the cooperative effort required to assemble a spaceship like this. They were built by APL and shipped to JPL for the installation of the heat redistribution system tubing, part of a system that will maintain thermal control of the spacecraft. The cylinders were then sent to NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, for the installation of the propulsion subsystem. There are 400 soldered connections, each of which is x-rayed for quality control, which are essential for the successful installation of the propulsion subsystem.
APL is also building the telecommunications module for radio communications with Earth and a radiation monitor to measure the size of the electron explosion that hits the spacecraft during its 40 overflights in Europe.
At JPL, construction of several elements of the flight system is underway, including the protective vault that shields critical electronic equipment from intense radiation from Jupiter. JPL also builds and tests the avionics subsystem, which includes the flight computer, switching and power distribution hardware, the flight software required to complete the science mission, and the ground system tools required for perform the mission. Ground support equipment will also be under construction which will be used to assemble and test Europa Clipper’s large flight equipment.
“This is a very exciting time for the team, seeing the fruits of their labor orbiting Jupiter in a few years,” said Jordan Evans, deputy director of the Europa Clipper project, JPL. “Even in the face of COVID-19[feminine, l’équipe tire sur tous les cylindres. À l’aide de protocoles de sécurité au travail, ils effectuent le travail nécessaire sur le matériel pendant que le reste de l’équipe fait son travail à la maison. »
Une suite sophistiquée
Au fur et à mesure que ce travail avance, les chefs de projet continuent de planifier la science de la mission. Les instruments scientifiques de l’engin spatial mesureront la profondeur de la croûte de glace, mesureront la profondeur de l’océan interne et son épaisseur et son sel, captureront des images couleur de la géologie de surface en détail et analyseront les panaches potentiels.
Sur cette photo, la chambre d’étalonnage des instruments à plasma du laboratoire de physique appliquée Johns Hopkins (APL) à Laurel, Maryland, recrée les environnements plasma que PIMS et d’autres instruments rencontreront dans l’espace. L’équipement de ce laboratoire simule ces environnements avec des faisceaux d’ions qui reproduisent les gammes d’énergie du plasma trouvées à Jupiter et à Europa. Crédit: NASA / JPL-Caltech
Les scientifiques s’intéressent particulièrement à ce qui compose la surface de la lune. Les preuves suggèrent que les matériaux exposés là-bas ont été mélangés à travers la croûte glacée et proviennent peut-être de l’océan en dessous. Europa Clipper étudiera également le champ de gravité de la lune, ce qui en dira plus aux scientifiques sur la façon dont la lune fléchit lorsque Jupiter tire dessus et comment cette action pourrait potentiellement réchauffer l’océan interne.
«Nous faisons un travail qui dans une décennie va changer la façon dont nous pensons à la diversité des mondes dans le système solaire externe – et à l’endroit où la vie pourrait exister maintenant, pas dans un passé lointain», a déclaré Europa Clipper Project Le scientifique Robert Pappalardo du JPL.
La caméra à angle étroit (NAC) d’Europa Imaging System (EIS) est incluse dans la charge utile des instruments scientifiques d’Europa Clipper de la NASA. Montré ici au Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) à Laurel, Maryland, le modèle d’ingénierie, qui est utilisé pour tester l’instrument, est monté sur le mécanisme à cardan à deux axes qui permet au télescope NAC d’être pointé indépendamment. Le modèle se compose du télescope NAC, de l’électronique, du cardan et des câbles, recouverts de couvertures thermiques. L’EIS permettra des mesures révolutionnaires et cartographiera la majeure partie d’Europe, une lune glacée de Jupiter avec un océan sous sa croûte, à des résolutions que les missions précédentes ne pouvaient atteindre que dans de petites zones. Les données de l’EIS offriront de nouvelles informations sur la structure et les processus géologiques d’Europa et seront utilisées pour rechercher des preuves d’activité géologique récente ou actuelle, y compris d’éventuels panaches en éruption. Crédit: NASA / JPL-Caltech
Mais plus un vaisseau spatial transporte d’instruments, plus ils interagissent et affectent potentiellement le fonctionnement de l’autre. À cette fin, a noté Pappalardo, «nous nous assurons actuellement que les instruments peuvent tous fonctionner en même temps sans interférences électromagnétiques.»
La gamme complète d’instruments fera l’objet de tests approfondis après leur arrivée au JPL en 2021. Le début de 2022 marque le début des opérations d’assemblage, de test et de lancement. Le compte à rebours est lancé.
“Moins d’un an avant que tous les assemblages matériels doivent apparaître au même endroit”, a déclaré Chodas. «Nous rassemblons toutes ces pièces pour commencer à construire le système de vol complet, puis testons le vaisseau spatial entièrement intégré et préparons-le à être lancé.»
L’équipe est en bonne voie pour qu’Europa Clipper soit prêt pour un lancement en 2024.
La charge utile des instruments scientifiques d’Europa Clipper de la NASA comprend la caméra grand angle (WAC) du système d’imagerie Europa (EIS). Ici, des ingénieurs en mécanique du Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) à Laurel, Maryland, ont mis en place le modèle d’ingénierie du télescope WAC et de l’électronique dans une chambre à vide thermique pour les tests environnementaux. Crédit: NASA / JPL-Caltech
En savoir plus sur la mission
Des missions comme Europa Clipper contribuent au domaine de l’astrobiologie, la recherche interdisciplinaire sur les variables et les conditions de mondes lointains qui pourraient abriter la vie telle que nous la connaissons. Bien qu’Europa Clipper ne soit pas une mission de détection de la vie, elle effectuera une reconnaissance détaillée d’Europa et examinera si la lune glacée, avec son océan souterrain, a la capacité de soutenir la vie. Comprendre l’habitabilité d’Europa aidera les scientifiques à mieux comprendre comment la vie s’est développée sur Terre et le potentiel de trouver la vie au-delà de notre planète.
Géré par Caltech à Pasadena, en Californie, JPL dirige le développement de la mission Europa Clipper en partenariat avec APL pour la Direction des missions scientifiques de la NASA à Washington. Le bureau du programme des missions planétaires du Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, exécute la gestion du programme de la mission Europa Clipper.
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