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Europa Lander es un concepto de misión de astrobiología propuesto por la NASA para enviar un módulo de aterrizaje a Europa , una luna helada de Júpiter . [3] [4] Si se financia y se desarrolla como una gran misión científica estratégica , se lanzaría en 2027 para complementar los estudios de la misión orbital Europa Clipper y realizar análisis en el sitio. [5]
Los objetivos de la misión son buscar biofirmas en el subsuelo a unos 10 cm, caracterizar la composición del material no helado cercano al subsuelo y determinar la proximidad de agua líquida y material recientemente erupcionado cerca de la ubicación del módulo de aterrizaje.
La NASA ya había evaluado un concepto de módulo de aterrizaje en Europa en 2005 con el concepto de la Misión Europa Lander. [6] Además, se evaluó un módulo de aterrizaje en 2012. [7] Hubo un apoyo continuo para las misiones a Europa, incluso en 2014, cuando el Comité de Asignaciones de la Cámara de Representantes del Congreso de los EE. UU. anunció un proyecto de ley bipartidista que incluía 80 millones de dólares en fondos para continuar los estudios del concepto de la misión Europa. [8] [9]
El Congreso de los Estados Unidos emitió una directiva sobre un módulo de aterrizaje en Europa, y la NASA inició un estudio en 2016 para evaluar el concepto. [3] El concepto de la misión cuenta con el apoyo del Programa de Exploración de Mundos Oceánicos . [10] La División de Ciencias Planetarias de la NASA presentó su informe a principios de febrero de 2017. [3] Este fue un estudio de seis meses de duración realizado por un Equipo de Definición Científica. [11] [12] El estudio evalúa el valor científico y el diseño de ingeniería de una posible misión de módulo de aterrizaje en Europa. [12]
El presupuesto del año fiscal 2021 de la NASA en el Proyecto de Ley Ómnibus de Gastos del Congreso no incluyó ningún texto que ordenara o financiara el módulo de aterrizaje Europa como en proyectos de ley anteriores, lo que hace que el futuro de la misión sea incierto. [13]
El módulo de aterrizaje Europa fue considerado en el Informe Decenal de Ciencia Planetaria de 2023-2032, pero fue rechazado en favor del Orbitador y Sonda de Urano y el Orbilander de Encélado . [14]
El objetivo principal de la misión es la detección de indicadores orgánicos de vida pasada o presente, llamados biofirmas . [15] [3] [16] El módulo de aterrizaje fue descrito como un seguimiento lógico de la misión del orbitador y sonda Galileo en la década de 1990, cuyo resultado principal fue el descubrimiento de un gran océano subterráneo que puede ofrecer condiciones acuáticas habitables. [11]
En la Tierra, se puede encontrar vida en prácticamente todos los lugares donde hay agua. De ello se desprende que Europa es un candidato excelente para la búsqueda de vida en otras partes del Sistema Solar . [17] Es posible que esta agua subterránea no solo se caliente por la actividad geológica, sino que también esté enriquecida con minerales disueltos y compuestos orgánicos . [18]
En la Tierra existen diversos ecosistemas que no tienen acceso a la luz solar y que dependen de fuentes hidrotermales u otras fuentes de sustancias químicas adecuadas para la producción de energía por parte de extremófilos [19] (véase quimiosíntesis ). Las mediciones realizadas hasta la fecha indican que Europa tiene un océano con un volumen de aproximadamente el doble de los océanos de la Tierra. Esta capa de agua debajo del hielo puede estar en contacto con el interior de la luna, lo que permite un fácil acceso a la energía y la química hidrotermales [3] . Una misión de superficie puede aprovechar la superficie relativamente joven y activa de Europa, ya que esta actividad puede permitir que los materiales del subsuelo profundo se trasladen regularmente a la superficie [20] .
El 18 de julio de 2017, el Subcomité de Espacio de la Cámara de Representantes celebró audiencias sobre el Europa Clipper como una gran misión científica estratégica programada y para discutir este módulo de aterrizaje como un posible seguimiento. [21] Las propuestas de presupuesto federal del presidente para 2018 y 2019 no financian el Europa Lander, pero asignaron 195 millones de dólares [22] para estudios conceptuales [23] [24] e investigación sobre los instrumentos científicos necesarios. [25] El proyecto de ley de gastos generales de 2022 asigna 14,2 millones de dólares a Icy Satellites Surface Technology para una futura misión de aterrizaje Ocean Worlds (la NASA había solicitado 5 millones de dólares para el Europa Lander). [26]
La misión del módulo de aterrizaje tendría tres objetivos científicos principales: [27]
Las fases clave del vuelo son: lanzamiento, crucero, desorbitación, descenso y aterrizaje. [28] La nave espacial constaría de varios módulos que se descartarían en diferentes fases de su secuencia de desorbitación y aterrizaje. El conjunto completo sería propulsado por la etapa portadora, que también incluye los paneles solares . [1] Después de la inyección en órbita alrededor de Júpiter , la nave espacial pasaría unos dos años ajustando su órbita y velocidad antes de intentar aterrizar en Europa. [1]
En preparación para su aterrizaje, se descartaría la etapa de transporte, dejando la pila de naves espaciales en una configuración llamada vehículo de desorbitación (DOV) que desaceleraría e iniciaría el descenso. El módulo del motor para esta fase, llamado etapa de desorbitación (DOS), se descartaría después del encendido, dejando lo que se llama vehículo de descenso motorizado (PDV), que comprende el módulo de aterrizaje y el sistema de grúa aérea . El sistema de grúa aérea bajaría el módulo de aterrizaje con una atadura hasta un aterrizaje suave con una precisión de 100 m (330 pies). [1]
El módulo de aterrizaje contaría con un brazo robótico con 5 grados de libertad , que le permitiría extraer varias muestras subterráneas poco profundas a una profundidad máxima de 10 cm (3,9 pulgadas) y entregarlas a su laboratorio a bordo. [1]
Una vez que aterrice, el módulo de aterrizaje funcionará durante hasta 22 días utilizando energía de batería química, en lugar de un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) o energía solar. [1] [12] [24] El concepto de 2019 propone cuatro baterías, que proporcionarían tres veces la energía necesaria para el margen de seguridad durante sus operaciones de superficie de aproximadamente 22 días. [1] La línea de base es de 7 días para completar su misión de superficie, los 15 días adicionales son para contingencias. [1]
Independientemente de la fuente de energía, uno de los factores limitantes para la vida útil de la misión puede ser la supervivencia a la radiación; se estima que un humano en la superficie de Europa experimenta 540 rem por día, mientras que una dosis típica en la superficie de la Tierra es de aproximadamente 0,14 rem/año. [29] La sonda está diseñada para una dosis ionizante total de 2,3 Mrad durante los 30 días de la misión. [1] La radiación dañó la electrónica del orbitador Galileo durante su misión. [30]
El lanzador sería el Space Launch System (SLS), con un lanzamiento sugerido en 2025. [1] [31] El SLS se propone dada la masa de la nave espacial de 16,6 toneladas métricas, incluido el propulsor sólido para colocar la nave espacial en órbita alrededor de Júpiter y el sistema de aterrizaje con grúa aérea . [32] Una trayectoria calculada vería un lanzamiento a bordo del SLS en 2025, asistencia gravitacional de la Tierra en 2027 y la llegada a Júpiter/Europa en 2030. [12] Pasaría algún tiempo orbitando alrededor de Júpiter durante el próximo año para maniobrar para su aterrizaje en Europa. [12] El aterrizaje se realizaría dos años después de la inserción en órbita alrededor de Júpiter. [1]
En Europa, tendría que aterrizar en la superficie, igualando su velocidad, pero esencialmente sin atmósfera no hay "entrada", es solo un descenso y aterrizaje. [28] La Planetary Society señaló que la NASA llamó a esto DDL: desorbitación, descenso y aterrizaje. [28] En 1995, los astrónomos que usaron el telescopio espacial Hubble descubrieron que Europa tiene una exosfera muy tenue compuesta de oxígeno . [33] En comparación con la Tierra , su atmósfera es delgada hasta el extremo, con una presión en la superficie predicha en 0,1 μPa , o 10 −12 veces la de la Tierra. [34]
El módulo de aterrizaje se comunicaría directamente con la Tierra, pero el Europa Clipper , si aún está operativo, podría funcionar como un relé de comunicaciones adicional para el módulo de aterrizaje. [28] Para asegurar la comunicación, existe una sugerencia de incluir un orbitador de telecomunicaciones con la misión del módulo de aterrizaje. [35]
Un estudio publicado en octubre de 2018 sugiere que la mayor parte de la superficie de Europa puede estar cubierta de picos de hielo muy espaciados, llamados penitentes , de hasta 15 metros (50 pies) de altura. [36] [37] Aunque las imágenes disponibles del orbitador Galileo no tienen la resolución necesaria para confirmar esto, los datos de radar y térmicos son consistentes con esta interpretación. [37] Esto respalda la necesidad de realizar primero un reconocimiento de alta definición con Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) de la ESA y Europa Clipper , que se lanzarán en 2023 y 2024 respectivamente, antes de planificar una misión de aterrizaje. [37] [38]
El concepto de la misión requeriría financiación y un mayor desarrollo para su lanzamiento. Uno de los requisitos clave es operar en el entorno de radiación de la superficie de la luna. [11] [1] El entorno de radiación en Europa es extremo, por lo que el módulo de aterrizaje puede necesitar tanta protección adicional como la Bóveda de Radiación Juno en el orbitador Juno Júpiter. [39] La bóveda ayudó a reducir la exposición a la radiación de los sistemas vulnerables, especialmente los electrónicos del orbitador.
En mayo de 2017, la NASA invitó a la comunidad científica a pensar en posibles instrumentos para el módulo de aterrizaje de Europa. [40] Los informes del estudio conceptual se pusieron a disposición en junio de 2019. [41]
La NASA seleccionó 14 instrumentos potenciales para su maduración en el marco del proyecto Conceptos de Instrumentos para la Exploración de Europa 2 (ICEE-2), y otorgó aproximadamente 2 millones de dólares a cada uno durante dos años. [25] El proyecto ICEE-2 permitiría la maduración de nuevos enfoques de instrumentos para cumplir con los objetivos y metas científicos de la misión.
Las directrices de protección planetaria exigen que se evite la contaminación involuntaria de un océano europeo por organismos terrestres, con un nivel de probabilidad de menos de 1 en 10.000. [15] [44] El módulo de aterrizaje y los componentes del sistema de aterrizaje deben ensamblarse y probarse en una sala limpia donde todas las piezas tendrían que limpiarse o esterilizarse antes de instalarse en la nave espacial. Después de entregar el módulo de aterrizaje, se recomienda que la grúa aérea vuele hacia Júpiter para su eliminación. [45] Al final de la misión, el módulo de aterrizaje podría autodestruirse utilizando un dispositivo incendiario. [15] Ese sistema también puede activarse si la nave espacial pierde contacto con la Tierra . [32]
Europa Clipper es una nave espacial que se lanzará por separado y que sentará las bases para la misión Europa Lander. [3] Anteriormente, la NASA había evaluado lanzar el orbitador y el módulo de aterrizaje juntos, pero el fuerte apoyo del Congreso condujo a una propuesta adicional en 2016 para una misión de aterrizaje por separado. [46] El orbitador Clipper proporcionará datos de reconocimiento para caracterizar el entorno de radiación y ayudar a determinar un lugar de aterrizaje. [47]
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