Europa Clipper探测器将飞往木星 已完成关键设计审查

美国宇航局(NASA)对木星卫星欧罗巴寄予厚望,该机构的Europa Clipper(欧罗巴快帆)探测器将飞往木星,看看它是否真的能支持生命。Europa Clipper面临着一个漫长的旅程,木星绕太阳运行的椭圆路径比地球要远得多,但它在那里能找到的东西可能会让这一切都值得。

此前的研究显示,木卫二欧罗巴显示出高度有利于支持生命的迹象。那里的液态水是地球的两倍,大部分是巨大的咸水海洋,它因潮汐加热而变暖,预计该卫星的岩石构造会带来大量的矿物质。

Europa Clipper项目是NASA计划确定的方式,该机构确认该航天器现已完成关键设计审查。这是一个完整的设计--包括从推进器、科学仪器、到复杂的辐射屏蔽等一切所需的设计--在最终的航天器得到签署开始建造之前进行评估的过程。

这个设计并不简单。木卫二可能有很多水,但它也占据了太空中特别危险的部分。辐射水平很高,表面温度很低;这意味着Europa Clipper既要足够坚韧,在这些条件下生存,又要携带足够敏感的仪器,以获得NASA及其科学家所需的数据。

这个计划,从表面上看,很简单。一旦到达木星,Europa Clipper将以椭圆路径绕行木星,每次都会在靠近卫星的地方收集数据并获取读数。“科学工作包括收集内部海洋的测量数据,绘制表面成分及其地质情况,并猎取可能从冰壳中喷出的水蒸气羽流,”NASA解释说。

虽然最终的设计可能现在才被批准,但建造许多进入航天器的单个组件已经进行了一段时间。这是因为NASA已经对一些子系统和仪器开了绿灯,比如近10英尺宽的高增益天线。那是一个巨大的天线,它将被用来与地球进行通信,并将Europa Clipper收集的数据传送回来。

同样,100英尺长,覆盖960平方英尺的太阳能电池板表面--也已经开始建造。位于马里兰州劳雷尔的约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室(APL)正在研究推进舱,它有16个火箭发动机,整个东西将在NASA喷气推进实验室组装。科学家们希望能保证这些硬件和其他部件免受辐射的屏蔽库正在建造。

探测器上会有许多不同的工具。热成像传感器将测量表面温度、暖冰的迹象和表面粗糙度;NASA希望利用这些来为木卫二开发未来的登陆器。磁力计将研究木卫二周围磁场的方向、强度和时间变化性质,此外还将测量木卫二海洋的深度和成分。

Europa Clipper成像系统由两台可见光相机--一台广角,一台窄角--组成,以获得表面的高分辨率照片。凭借大约20英寸的分辨率,他们将能够发现近期甚至当前地质活动的证据。紫外光谱仪将对紫外光进行类似的测量,而测绘成像光谱仪将收集红外光,用于发现冰、盐和有机物的分布。

质谱仪将收集木卫二周围的气体,并找出它们的成分,而质谱仪将跟踪冰壳厚度、海洋深度和海洋盐度等情况。测量散射到附近空间的地表尘埃--可能还有水和其他颗粒--的仪器也将搭载。最后,还将有一个雷达系统,可以穿透到冰层18英里处,试图找出冰面下可能存在的东西。

具有讽刺意味的是,除了确保木星的辐射不是问题外,Europa Clipper团队也必须注意它携带的仪器也不会受到干扰。"我们目前正在确保这些仪器都能在同一时间运行,而不会受到电磁干扰。"JPL的Europa Clipper项目科学家Robert Pappalardo解释道。

到2021年底,所有的组件--从仪器到太阳能电池板和火箭--都需要到达JPL。从2022年开始,科学家面临的挑战将是把它们拼凑起来,就像一个巨大的、非常昂贵的拼图。预计发射将在2024年的某个时候进行。

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