Europa Clipper — первый космический аппарат НАСА, предназначенный для изучения океанического мира за пределами Земли. Его цель — выяснить, пригодна ли для жизни покрытая льдом луна Европа. С полностью развернутыми антеннами и солнечными батареями Europa Clipper является крупнейшим космическим аппаратом, когда-либо разработанным NASA для планетарной миссии. Пролёт Europa Clipper возле Марса подготавливает его ко второму гравитационному манёвру — сближению с Землёй в декабре 2026 года.
Europa Clipper — первый космический аппарат НАСА, предназначенный для изучения океанического мира за пределами Земли. Его цель — выяснить, пригодна ли для жизни покрытая льдом луна Европа.
Космический аппарат НАСА «Europa Clipper», крупнейший из когда-либо построенных агентством для межпланетных миссий, пролетит 2,9 миллиарда километров (1,8 миллиарда миль) от Космического центра имени Кеннеди во Флориде до Европы, загадочного ледяного спутника Юпитера. Запуск космического аппарата начнётся в четверг, 10 октября.
Данные предыдущих миссий НАСА предоставили учёным убедительные доказательства того, что под замёрзшей поверхностью спутника Юпитера — Европы находится огромный солёный океан. Зонд Europa Clipper выйдет на орбиту Юпитера и совершит 49 близких пролётов мимо спутника, чтобы собрать данные, необходимые для определения наличия под его толстой замёрзшей корой мест, пригодных для жизни.
Европа — одно из самых перспективных мест для поиска пригодных для жизни условий за пределами Земли.
Существуют научные доказательства того, что на Европе уже сейчас могут существовать необходимые для жизни компоненты — вода, необходимые химические вещества и энергия. Эта миссия соберёт информацию, необходимую учёным для точного определения этого. На спутнике может быть внутренний океан, вдвое превосходящий по объёму воды земные океаны вместе взятые, а также под его поверхностью могут находиться органические соединения и источники энергии. Если миссия подтвердит, что Европа пригодна для жизни, это будет означать, что в нашей Солнечной системе и за её пределами может быть больше пригодных для жизни миров, чем мы себе представляем.
Космический корабль будет пролетать через одну из самых суровых радиационных сред в нашей Солнечной системе — уступающую только Солнцу.
Юпитер окружён гигантским магнитным полем, в 20 000 раз более мощным, чем земное. Вращаясь, это поле захватывает и ускоряет заряженные частицы, создавая излучение, способное повредить космический аппарат. Инженеры миссии разработали защитное укрытие для защиты чувствительной электроники от радиации и разработали орбиты, которые ограничат время пребывания Europa Clipper в наиболее радиоактивно насыщенных областях вокруг Юпитера.
Смотрите также... Перед новым, 2026 годом, марсоход Curiosity почти завершил исследование горы Шарп Процесс адаптации космонавтов к земной гравитации после длительного пребывания в космосе |
Europa Clipper будет вращаться вокруг Юпитера, изучая Европу и пролетая мимо спутника десятки раз.
Космический аппарат будет совершать петлеобразное движение вокруг Юпитера, приближаясь к Европе и совершая 49 научных пролётов. На каждом витке аппарат проведёт в опасной радиационной зоне Юпитера вблизи Европы менее суток, прежде чем вернуться обратно. Через две-три недели он повторит этот процесс, совершив ещё один пролёт.
Europa Clipper оснащен самым современным набором научных приборов, которые NASA когда-либо отправляло в систему Юпитера.
Чтобы определить, пригодна ли Европа для жизни, Europa Clipper должен изучить её недра, состав и геологию. Космический аппарат оснащён девятью научными приборами и системой гравитационного эксперимента, использующей телекоммуникационную систему. Для получения наилучших научных данных во время каждого пролёта все научные приборы будут работать одновременно. Затем учёные объединят полученные данные, чтобы составить полную картину Европы.
С полностью развернутыми антеннами и солнечными батареями Europa Clipper является крупнейшим космическим аппаратом, когда-либо разработанным NASA для планетарной миссии.
Europa. NASA
Длина космического корабля составляет 100 футов (30,5 метра) от одного конца до другого и около 58 футов (17,6 метра) в ширину. Это больше баскетбольной площадки, во многом благодаря солнечным батареям, которые должны быть огромными, чтобы собирать достаточно солнечного света вблизи Юпитера для питания приборов, электроники и других подсистем.
Путь до Юпитера долгий.
Юпитер находится в среднем на расстоянии около 770 миллионов километров от Земли; обе планеты находятся в движении, и космический корабль может нести лишь ограниченное количество топлива. Планировщики миссии отправляют Europa Clipper мимо Марса, а затем к Земле, используя гравитацию планет как пращу для ускорения космического корабля. Пролетев около 2,9 миллиарда километров за 5,5 лет, космический аппарат включит двигатели и выйдет на орбиту Юпитера в 2030 году.
В проект Europa Clipper внесли свой вклад учреждения США и Европы.
В настоящее время над миссией работают около тысячи человек, в том числе более 220 учёных из США и Европы. С момента официального одобрения миссии в 2015 году в проекте Europa Clipper приняли участие более 4000 человек, включая команды подрядчиков и субподрядчиков.
В рамках миссии «Послание в бутылке» космический корабль перевозит стихотворение американской поэтессы-лауреата Ады Лимон, подписанное миллионами людей практически из всех стран мира. Их имена были нанесены трафаретом на микрочип, прикрепленный к танталовой пластине, которая запечатывает электронный отсек космического корабля. На пластине также изображены сигналы, отражающие произношение слова «вода» на более чем 100 языках.
Три основные научные цели миссии Europa Clipper — определение толщины ледяного покрова спутника и его взаимодействия с океаном под ним, исследование его состава и описание его геологии. Детальное исследование Европы в рамках миссии поможет учёным лучше понять астробиологический потенциал обитаемых миров за пределами нашей планеты.
Лаборатория реактивного движения НАСА, управляемая Калифорнийским технологическим институтом (Caltech) в Пасадене, штат Калифорния, руководит разработкой миссии Europa Clipper в партнёрстве с Лабораторией прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (Лорел, штат Мэриленд) для Управления научных миссий НАСА в Вашингтоне. Основной корпус космического аппарата был разработан Лабораторией реактивного движения (APL) совместно с JPL и Центром космических полётов имени Годдарда (NASA) в Гринбелте, штат Мэриленд, Центром космических полётов имени Маршалла (NASA) в Хантсвилле, штат Алабама, и Исследовательским центром Лэнгли (NASA) в Хэмптоне, штат Вирджиния. Управление программой планетарных миссий в Маршалле осуществляет управление программой миссии Europa Clipper.
METI International — научная организация, занимающаяся передачей мощных радиосообщений внеземным цивилизациям. Космический аппарат НАСА Europa Clipper, который отправился к Европе, покрытой льдом луне Юпитера, в октябре 2024 года, доставит на Землю лазерное послание, воспевающее связь человечества с водой. Это послание отдаёт дань уважения предыдущим миссиям НАСА, которые передавали аналогичные послания.
Иллюстрация космического корабля Europa Clipper, который отправился к спутнику Юпитера Европе. NASA/JPL-Caltech
METI International собрали аудиозаписи на 103 языках и решили преобразовать их в сигналы, которые визуально отображают эти звуки. Разработчики из НАСА выгравировали эти сигналы на металлической пластине, защищающей чувствительную электронику космического корабля от жёсткого излучения Юпитера.
Другая часть сообщения визуально отображает длины волн компонентов воды, поскольку вода так важна для поиска разумной жизни во Вселенной.
Размещение сообщений на космических кораблях не является новой практикой, и сообщение Клиппера вписывается в многолетнюю традицию, начатую астрономом Карлом Саганом.
На пластине Clipper выгравирована форма волны каталонского слова «aigua», обозначающего воду. NASA/JPL-Caltech
В 1972 и 1973 годах два космических аппарата «Пионер» отправились к Юпитеру и Сатурну с металлическими пластинками, на которых были выгравированы научные и графические послания. В 1977 году два космических аппарата «Вояджер» отправились к Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну с позолоченными медными грампластинками. Эти пластинки содержали учебные материалы по математике и химии, а также музыку, фотографии и звуки Земли и приветствия на 55 языках.
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
Поскольку вода необходима для жизни на Земле, поиск её присутствия в других местах был ключевым моментом многих миссий НАСА. Астрономы подозревают, что под ледяной поверхностью Европы, куда направляется «Клипер», находится океан, что делает её главным кандидатом для поиска жизни во внешних областях Солнечной системы .
Записанные 103 произнесённых слова «вода» представляют собой глобальную картину многообразия языков Земли. На внешней стороне пластины Clipper слова представлены в виде волн, отслеживающих различную интенсивность звука при произнесении каждого слова.
Космический аппарат Europa Clipper оснащён пластиной из тантала с лазерной гравировкой слова «вода» на 103 языках мира. Каждое слово представлено в виде волновой формы. NASA/JPL-Caltech
В сообщении Клипера также отдаётся дань уважения астроному Фрэнку Дрейку, основателю SETI (программы поиска внеземного разума), поскольку используется формула, названная в его честь — уравнение Дрейка. Опираясь на научные данные, а также на некоторые догадки, уравнение Дрейка оценивает количество внеземных цивилизаций в галактике, которые в настоящее время посылают сообщения в космос.
По одной широко цитируемой оценке, число внеземных цивилизаций составляет одну десятую от средней продолжительности жизни человека в годах. Например, если цивилизации существуют миллион лет, то в галактике их должно быть около 100 000. Если же они живут в среднем всего столетие, то учёные подсчитали бы, что их существует около 10.
Радиоастрономы изучают Вселенную, исследуя излучение химических элементов в космосе. Значительную часть своего времени они посвящают картографированию распределения самого распространённого химического вещества во Вселенной – водорода.
Уравнение Дрейка написано на внутренней стороне пластины с надписью «Клиппер». Оно написано почерком Фрэнка Дрейка. NASA/JPL-Caltech
Водород испускает излучение на определённой частоте, называемой линией водорода, которую могут обнаружить радиотелескопы. В ходе проекта «Озма», первого современного эксперимента SETI, Дрейк искал искусственные сигналы на той же частоте, поскольку полагал, что учёные других миров могут распознать водород как нечто универсально значимое и передавать сигналы на этой частоте.
Europa Clipper , скорее всего, столкнется с Юпитером или одним из его спутников, главными кандидатами на это являются Ганимед или Каллисто. Но если по какой-то причине миссия изменится и аппарат переживёт эту судьбу, то люди далёкого будущего с радикально иной культурой и другими языковыми традициями смогут вернуть его через тысячелетия как древний артефакт.
На внутренней стороне изображения Europa Clipper представлены длины волн линий излучения водорода и гидроксила. Они представляют компоненты воды. Диапазон частот между этими линиями называется «водяной дырой». NASA/JPL-Caltech
Чтобы гарантировать, что хотя бы часть сообщения будет понятна учёным далёкого будущего, было разработано графическое изображение той же частоты, которую Дрейк использовал в проекте «Озма»: линии водорода, вместе с частотой, называемой гидроксильной линией.
При соединении водорода (H+) и гидроксила (OH-) образуется вода. Учёные называют диапазон частот между этими линиями «водяной дырой». Водяная дыра представляет собой ту часть радиоспектра, где астрономы проводили первые эксперименты SETI. На металлической пластине также представлены диаграммы, показывающие, как выглядят водород и гидроксил на атомном уровне.
Самый большой космический аппарат, когда-либо построенный NASA для исследования планет, получил «крылья» — огромные солнечные батареи, которые обеспечивают его энергией во время путешествия к ледяному спутнику Юпитера Европе.
Космический аппарат NASA Europa Clipper был оснащён набором огромных солнечных батарей в Космическом центре имени Кеннеди во Флориде. Каждая из них имеет длину около 46½ футов (14,2 метра) и высоту около 13½ футов (4,1 метра). Эти батареи являются самыми большими, когда-либо разработанными NASA для планетарной миссии. Они должны быть большими, чтобы поглощать как можно больше солнечного света во время исследования спутника Юпитера Европы, который находится в пять раз дальше от Солнца, чем Земля.
Europa Clipper НАСА, 21 августа, в Космическом центре имени Кеннеди во Флориде. Инженеры и техники развернули и испытали гигантские солнечные батареи, чтобы убедиться в их работоспособности в полёте. НАСА/Фрэнк Мишо
Антенны были сложены и закреплены на основном корпусе космического корабля перед запуском, но после их развертывания в космосе Europa Clipper имеет размах более 30,5 метров — на несколько футов больше, чем профессиональная баскетбольная площадка. «Крылья», как их называют инженеры, настолько большие, что их можно было раскрывать только по одному в стерильной комнате Центра обслуживания опасных грузов имени Кеннеди, где команды подготавливали космический корабль к запуску.
Инженеры оценивали результаты испытаний на радиационную стойкость транзисторов космического аппарата. Долговечность имеет решающее значение, поскольку космическому аппарату потребуется более пяти лет, чтобы достичь системы Юпитера в 2030 году. Вращаясь вокруг газового гиганта, зонд несколько раз пролетит мимо Европы, используя набор научных приборов, чтобы выяснить, есть ли в океане под его ледяным панцирем условия, пригодные для жизни.
Europa Clipper НАСА, 21 августа, в чистой комнате Космического центра Кеннеди после того, как инженеры и техники протестировали и убрали гигантские солнечные батареи космического корабля. НАСА/Фрэнк Мишо
Обеспечивая энергией эти пролёты в регионе Солнечной системы, получающем всего 3–4% солнечного света, получаемого Землей, каждая солнечная батарея состоит из пяти панелей. Разработанные и изготовленные в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, и компанией Airbus в Лейдене, Нидерланды, они гораздо чувствительнее солнечных батарей, используемых в жилых домах, и высокоэффективный космический аппарат сможет максимально эффективно использовать вырабатываемую ими энергию.
На Юпитере батареи Europa Clipper будут совместно обеспечивать около 700 ватт электроэнергии, что примерно соответствует мощности небольшой микроволновой печи или кофеварки. На космическом аппарате аккумуляторы будут обеспечивать питание всей электроники, всей полезной нагрузки научных приборов, коммуникационного оборудования, компьютера и всей двигательной установки, включающей 24 двигателя.
При этом панели должны работать в условиях экстремально низких температур. Температура оборудования в тени Юпитера опустится до минус 400 градусов по Фаренгейту (минус 240 градусов по Цельсию). Чтобы убедиться в работоспособности панелей в таких экстремальных условиях, инженеры провели испытания в специализированной криогенной камере в Льежском космическом центре в Бельгии.
На этой иллюстрации художника изображен космический аппарат НАСА «Europa Clipper» на орбите Юпитера. NASA/JPL-Caltech
«Космический корабль очень уютный. Он оснащён обогревателями и активным тепловым контуром, которые поддерживают температуру, значительно более близкую к нормальной», — сказал Тэджу Ли, менеджер по поставкам солнечных батарей из APL. «Но солнечные батареи подвергаются воздействию вакуума космоса без каких-либо обогревателей. Они полностью пассивны, поэтому, какова бы ни была окружающая среда, они получают именно такую температуру».
Примерно через 90 минут после запуска антенные решетки развернулись из сложенного положения примерно за 40 минут. Примерно через две недели шесть антенн, закреплённых на антенных решетках, также развернулись в полный размер. Антенны относятся к радиолокационному прибору, который будет искать воду внутри и под толстой ледяной оболочкой спутника. Они огромны и раскрываются до длины 17,6 метра (57,7 фута) перпендикулярно антенным решеткам.
«В начале проекта мы действительно думали, что будет практически невозможно разработать достаточно прочную солнечную батарею, чтобы выдержать эти гигантские антенны», — сообщил участник проекта Ли. «Это было сложно, но команда проявила много креативности, подойдя к решению этой задачи, и мы справились».
1 марта 2025 года аппарат NASA Europa Clipper пролетел всего в 884 километрах над поверхностью Марса, выполнив так называемый гравитационный манёвр — манёвр, позволяющий изменить траекторию космического аппарата и подготовить его к важному этапу его долгого путешествия к системе Юпитера. Этот близкий пролёт даёт учёным миссии дополнительную возможность протестировать свой радар и тепловизор.
Europa Clipper приблизился к Красной планете со скоростью около 24,5 километра в секунду (15,2 мили в секунду) относительно Солнца. В течение примерно 12 часов до и 12 часов после этого космический аппарат использовал гравитационное притяжение Марса для торможения и изменения своей орбиты вокруг Солнца. По мере удаления от Марса аппарат двигался со скоростью около 22,5 километра в секунду (14 миль в секунду).
На этой картине художник изобразил аппарат NASA Europa Clipper, пролетающий мимо Марса, используя силу тяготения планеты для изменения траектории космического корабля на пути к системе Юпитера. NASA/JPL-Caltech
Пролёт Europa Clipper подготавливает его ко второму гравитационному манёвру — сближению с Землёй в декабре 2026 года, которое послужит своего рода пращой и придаст космическому аппарату ускорение. После этого его ждёт прямой путь к внешним областям Солнечной системы; зонд должен выйти на орбиту Юпитера в апреле 2030 года.
«Мы приближаемся очень быстро, и гравитация Марса воздействует на космический корабль, искривляя его траекторию», — сказал Бретт Смит, инженер по системам миссии в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. «В то же время мы обмениваемся небольшим количеством энергии с планетой, поэтому уходим по траектории, которая проведёт нас мимо Земли».
Космический аппарат Europa Clipper был запущен из Космического центра Кеннеди во Флориде 14 октября 2024 года с помощью ракеты SpaceX Falcon Heavy, отправившись в путешествие длиной 2,9 миллиарда километров (1,8 миллиарда миль) к Юпитеру, который находится в пять раз дальше от Солнца, чем Земля. Без помощи Марса в 2025 году и Земли в 2026 году космическому аппарату весом 6000 кг (12 750 фунтов) потребовалось бы дополнительное топливо, что увеличило бы вес и стоимость, или же путь к Юпитеру занял бы гораздо больше времени.
После запуска аппарат Europa Clipper от NASA выполнил гравитационный маневр во время пролета мимо Марса 1 марта. В следующем году космический аппарат вернется к Земле для последнего гравитационного маневра, прежде чем отправиться на орбиту Юпитера. NASA/JPL-Caltech
Гравитационные маневры являются неотъемлемой частью планирования миссий НАСА, поскольку инженеры на ранних этапах разрабатывают способы максимально эффективного использования импульса в нашей Солнечной системе. Известно, что космические аппараты «Вояджер -1» и «Вояджер-2», запущенные в 1977 году, воспользовались уникальным расположением планет, чтобы пролететь мимо газовых гигантов, используя их гравитацию и собирая данные о них.
Хотя навигаторы JPL, которая управляет Europa Clipper и Voyager, уже десятки лет разрабатывают траектории полета и используют гравитационные маневры, процесс расчета траектории космического корабля относительно планет, которые постоянно движутся, никогда не бывает простым.
«Это как игра в бильярд в Солнечной системе: пролететь мимо пары планет под нужным углом и в нужное время, чтобы накопить энергию, необходимую для достижения Юпитера и Европы», — сказал Бен Брэдли из JPL, планировщик миссии Europa Clipper. «Всё должно совпасть — геометрия Солнечной системы должна быть идеальной, чтобы всё получилось».
Навигаторы направили космический аппарат по начальной траектории, оставив небольшой запас хода вокруг Марса, чтобы в случае возникновения непредвиденных обстоятельств в течение нескольких недель после запуска Europa Clipper не рисковал столкнуться с планетой. Затем команда использовала двигатели космического аппарата, чтобы приблизиться к орбите Марса, выполнив так называемые манёвры коррекции траектории (МКТ).
Центры управления полетами провели три TCM для подготовки к гравитационному маневру на Марсе — в начале ноября, конце января и 14 февраля. Они провели еще одно TCM через 15 дней после пролета Марса, чтобы убедиться, что космический аппарат следует по маршруту, и, вероятно, проведут дополнительные TCM — более 200 — на протяжении всей миссии, которая, как ожидается, продлится до 2034 года.
Примерно за день до максимального сближения миссия откалибровала тепловизор, что позволило в течение нескольких месяцев получать многоцветное изображение Марса по мере поступления данных и их обработки учёными. Кроме того, в момент максимального сближения проведено тестирование работы радара — впервые все его компоненты протестированы одновременно. Антенны радара настолько массивны, а длины волн, которые они генерируют, настолько велики, что инженеры не смогли протестировать их на Земле перед запуском.
Смотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
