Europa Clipper, L'imminente missione di punta della NASA nel sistema solare esterno, ha superato un traguardo importante, completando il suo Critical Design Review. Durante la revisione, gli esperti hanno esaminato la progettazione dettagliata del veicolo spaziale per assicurarsi che fosse pronto per completare la costruzione. La missione è ora in grado di completare la fabbricazione e il test dell'hardware, e avanzare verso l'assemblaggio e il collaudo del veicolo spaziale e del suo carico utile di sofisticati strumenti scientifici.

Con un oceano globale interno due volte più grande degli oceani della Terra messi insieme, La luna di Giove Europa ha il potenziale per condizioni adatte alla vita. Ma le temperature gelide e l'urto continuo della superficie dalle radiazioni di Giove lo rendono un obiettivo difficile da esplorare:gli ingegneri e gli scienziati della missione devono progettare un veicolo spaziale abbastanza robusto da resistere alle radiazioni ma abbastanza sensibile da raccogliere la scienza necessaria per investigare l'ambiente di Europa.

L'orbiter Europa Clipper piomberà intorno a Giove su un percorso ellittico, immergendosi vicino alla luna ad ogni sorvolo per condurre una ricognizione dettagliata. La scienza include la raccolta di misurazioni dell'oceano interno, mappare la composizione della superficie e la sua geologia, e a caccia di pennacchi di vapore acqueo che potrebbero fuoriuscire dalla crosta ghiacciata.

Lo sviluppo della navicella sta procedendo bene, sulla base dell'intenso esame che la NASA ha recentemente completato. La Critical Design Review ha condotto un'analisi approfondita delle specifiche dei piani per tutti gli strumenti scientifici, dalle telecamere alle antenne, e i sottosistemi di volo, compresa la propulsione, potenza, avionica, e il computer di volo.

"Abbiamo dimostrato che il design del nostro sistema di progetto è forte, " ha affermato Jan Chodas, Project Manager di Europa Clipper, del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. "I nostri piani per completare lo sviluppo e l'integrazione dei singoli pezzi sono tenuti insieme, e il sistema nel suo insieme funzionerà come progettato per raccogliere le misurazioni scientifiche di cui abbiamo bisogno per esplorare la potenziale abitabilità di Europa".

Hardware in lavorazione

Al di là di piani dettagliati, la missione ha costruito prototipi e modelli ingegneristici per testare il funzionamento degli strumenti e dei sottosistemi ingegneristici. Poi c'è l'hardware di volo stesso. Gran parte di essa è già in costruzione; i singoli sottosistemi e strumenti di ingegneria hanno approvato le proprie revisioni del progetto nell'ultimo anno e mezzo.

La più sorprendente delle caratteristiche di Europa Clipper, i suoi elementi distintivi, stanno prendendo forma. Quasi 10 piedi (3 metri) di diametro, l'antenna ad alto guadagno a forma di disco, che riceverà comandi dalla Terra e ritrasmetterà i dati scientifici, è nella sua fase finale di montaggio. E anche l'hardware di gran lunga più visibile di Europa Clipper, i massicci pannelli solari che si dispiegheranno nello spazio profondo come ali, sono in costruzione. La navicella spaziale, con i suoi array completamente dispiegati, è più largo di un campo da basket è lungo, che copre 100 piedi (30,5 metri). Gli array copriranno oltre 960 piedi quadrati (90 metri quadrati).

Saranno collegati al modulo di propulsione in costruzione dal Johns Hopkins Applied Physics Lab (APL) a Laurel, Maryland. Il nucleo del modulo di propulsione è costituito da due cilindri impilati che insieme sono alti quasi 3 metri e contengono i serbatoi di propulsione e 16 motori a razzo che spingeranno l'Europa Clipper una volta che lascerà l'atmosfera terrestre.

I tecnici del Goddard Space Flight Center della NASA controllano l'adattamento dei cilindri del nucleo del modulo di propulsione della navicella spaziale Europa Clipper della NASA il 15 ottobre. 2020.

I tecnici del Goddard Space Flight Center della NASA controllano l'adattamento dei cilindri del nucleo del modulo di propulsione della navicella spaziale Europa Clipper della NASA il 15 ottobre. 2020. I cilindri impilati contengono i serbatoi di propulsione e i motori a razzo che spingeranno l'Europa Clipper una volta che lascerà l'atmosfera terrestre. Credito:NASA/Barbara Lambert

I cilindri giganti incarnano lo sforzo cooperativo necessario per mettere insieme un veicolo spaziale come questo. Sono stati costruiti da APL e spediti a JPL per l'installazione dei tubi del sistema di ridistribuzione del calore, parte di un sistema che manterrà la navicella termicamente controllata. I cilindri sono stati quindi inviati al Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, per l'installazione del sottosistema di propulsione. Ci sono 400 connessioni saldate, ognuno di loro radiografato per il controllo di qualità, che sono fondamentali per installare con successo il sottosistema di propulsione.

L'APL sta anche costruendo il modulo per le telecomunicazioni per le comunicazioni radio con la Terra e un monitor di radiazioni per misurare le dimensioni dell'esplosione di elettroni che sta colpendo il veicolo spaziale durante i suoi oltre 40 sorvoli di Europa.

Al JPL, è in corso la costruzione di diversi elementi del sistema di volo, inclusa la volta protettiva che protegge l'hardware elettronico critico dall'intensa radiazione di Giove. JPL sta anche costruendo e testando il sottosistema avionico, che include il computer di volo, l'hardware di commutazione e distribuzione dell'alimentazione, il software di volo necessario per svolgere la missione scientifica, e gli strumenti del sistema di terra necessari per far volare la missione. Inoltre, è in fase di costruzione l'attrezzatura di supporto a terra che verrà utilizzata per assemblare e testare i grandi pezzi di hardware di volo di Europa Clipper.

"È un momento molto emozionante per la squadra, vedendo i frutti del loro lavoro che tra qualche anno orbiteranno attorno a Giove, " ha dichiarato il vice responsabile del progetto di Europa Clipper Jordan Evans di JPL. "Anche di fronte a COVID-19, la squadra sta sparando su tutti i cilindri. Utilizzando protocolli di sicurezza sul lavoro, stanno eseguendo il lavoro necessario sull'hardware mentre il resto del team svolge il proprio lavoro a casa".

Una suite sofisticata

Mentre questo lavoro va avanti, i leader del progetto continuano a pianificare la scienza della missione. Gli strumenti scientifici della navicella misureranno la profondità della crosta di ghiaccio, misurare la profondità dell'oceano interno e quanto è denso e salato, catturare immagini a colori della geologia di superficie in dettaglio, e analizzare potenziali pennacchi.

Gli scienziati sono particolarmente interessati a ciò che costituisce la superficie lunare. Le prove suggeriscono che il materiale esposto è stato mescolato attraverso la crosta ghiacciata e forse proviene dall'oceano sottostante. Europa Clipper indagherà anche sul campo gravitazionale della luna, che dirà agli scienziati di più su come la luna si flette mentre Giove la attira e su come quell'azione potrebbe potenzialmente riscaldare l'oceano interno.

"Stiamo facendo un lavoro che tra un decennio cambierà il modo in cui pensiamo alla diversità dei mondi nel sistema solare esterno e su dove la vita potrebbe essere in grado di esistere in questo momento, non in un lontano passato, ", ha affermato lo scienziato del progetto Europa Clipper Robert Pappalardo del JPL.

Ma più strumenti trasporta una navicella spaziale, più interagiscono e potenzialmente influenzano il funzionamento dell'altro. A quello scopo, ha osservato Pappalardo, "Attualmente ci stiamo assicurando che gli strumenti possano funzionare tutti contemporaneamente senza interferenze elettromagnetiche".

L'intera suite di strumenti sarà sottoposta a test approfonditi dopo l'arrivo al JPL nel 2021. L'inizio del 2022 segna l'inizio dell'assemblaggio, test, e operazioni di lancio. Il conto alla rovescia è iniziato.

"Manca meno di un anno prima che tutti gli assemblaggi hardware debbano essere visualizzati in un unico posto, " ha detto Chodas. "Riuniamo tutti questi pezzi per iniziare a costruire il sistema di volo completo, quindi testare il veicolo spaziale completamente integrato e prepararlo per il lancio".

Il team è sulla buona strada per avere Europa Clipper pronto per il lancio nel 2024.

Maggiori informazioni sulla missione

Missioni come Europa Clipper aiutano a contribuire al campo dell'astrobiologia, la ricerca interdisciplinare sulle variabili e le condizioni di mondi lontani che potrebbero ospitare la vita come la conosciamo. Sebbene Europa Clipper non sia una missione di rilevamento della vita, condurrà una ricognizione dettagliata di Europa e indagherà se la luna ghiacciata, con il suo oceano sotterraneo, ha la capacità di sostenere la vita. Comprendere l'abitabilità di Europa aiuterà gli scienziati a capire meglio come si è sviluppata la vita sulla Terra e il potenziale per trovare la vita oltre il nostro pianeta.