Orbiter lodowych księżyców Jowisza

Aby zapoznać się z misją Europejskiej Agencji Kosmicznej, zobacz Jupiter Icy Moons Explorer .

Artystyczna koncepcja orbitera Icy Moons Jowisza

Jupiter Icy Moons Orbiter ( JIMO ) był proponowanym przez NASA statkiem kosmicznym przeznaczonym do eksploracji lodowych księżyców Jowisza . Głównym celem była Europa , gdzie ocean ciekłej wody może być siedliskiem obcego życia. Ganimedes i Kallisto , o których obecnie uważa się, że pod ich lodowymi powierzchniami znajdują się płynne, słone oceany, również były obiektami zainteresowania sondy.

Statek kosmiczny JIMO

Widok z przodu JIMO

JIMO miał mieć dużą liczbę rewolucyjnych funkcji. Podczas swojej głównej podróży na księżyce Jowisza miał być napędzany napędu jonowego za pośrednictwem silnika elektrycznego o dużej mocy lub silnika NEXIS i zasilany przez mały reaktor rozszczepialny . System Braytona przekształciłby ciepło reaktora w energię elektryczną. Zapewnia tysiąc razy większą moc elektryczną niż konwencjonalny fotowoltaiczny lub radioizotopowy generator termoelektryczny (RTG), reaktor miał otworzyć możliwości, takie jak latanie pełnowymiarowym systemem radarowym do penetracji lodu i zapewnienie silnego nadajnika danych o dużej przepustowości .

Wykorzystanie napędu elektrycznego (8 silników jonowych plus silniki Halla o różnych rozmiarach) umożliwiłoby wchodzenie i opuszczanie orbit wokół księżyców Jowisza , tworząc dokładniejsze okna obserwacyjne i mapujące niż te, które istnieją w przypadku obecnych statków kosmicznych, które muszą wykonywać krótkie przeloty. przez manewry z powodu ograniczonego paliwa do manewrowania.

Projekt wymagał umieszczenia reaktora na czubku statku kosmicznego za silną osłoną przed promieniowaniem chroniącą wrażliwy sprzęt statku kosmicznego. Reaktor byłby zasilany tylko wtedy, gdy sonda znalazła się daleko poza orbitą Ziemi, aby zminimalizować ilość radionuklidów , które muszą zostać wystrzelone na orbitę. Uważa się, że ta konfiguracja jest mniej ryzykowna niż RTG używane podczas poprzednich misji do zewnętrznych części Układu Słonecznego .

Misja Europa Lander zaproponowała włączenie do JIMO małego lądownika Europa o napędzie atomowym. Podróżowałby z orbiterem, który pełniłby również funkcję przekaźnika komunikacyjnego na Ziemię. Zbadałby możliwość zamieszkania na Europie i oceniłby jej potencjał astrobiologiczny , potwierdzając istnienie i określając charakterystykę wody w lodowej skorupie Europy i pod nią.

Northrop Grumman został wybrany 20 września 2004 r. na 400 mln USD kontraktu na wstępny projekt, pokonując Lockheed Martin i Boeing IDS . Kontrakt miał obowiązywać do 2008 roku. Odrębne kontrakty na budowę i poszczególne instrumenty miały zostać przyznane w późniejszym terminie.

Wstępne specyfikacje projektowe

Test silnika jonowego NEXIS (2005)
Test silnika jonowego HiPEP (2003)
  • Masa brutto na niskiej orbicie okołoziemskiej: 36 375 kg
  • Masa paliwa ksenonowego: 12 000 kg
  • Masa modułu reaktora: 6182 kg (moc wyjściowa 200 kWe)
  • Sucha masa modułu statku kosmicznego: 16 193 kg
  • Masa ładunku naukowego: 1500 kg
  • Elektryczne turboalternatory: wielokrotne 104 kW (440 V AC)
  • Wysuwany grzejnik: powierzchnia 422 m 2
  • Elektryczne silniki jonowe Herakles: wielokrotne 30 kW, wysoka wydajność, impuls właściwy 7000 s (69 kN·s/kg)
  • Pędniki Halla: duża moc, większy ciąg
  • Łącze telekomunikacyjne: 10 Mbit/s (4×250 W TWTA)
  • Wymiary po rozłożeniu: 58,4 m długości × 15,7 m szerokości
  • Wymiary po złożeniu: 19,7 m długości × 4,57 m szerokości
  • Życie projektu misji: 20 lat
  • Data premiery: 2017 r
  • Pojazd startowy: Delta IV Heavy
  • Koszt: 16 miliardów dolarów bez startu

Napęd jądrowy

Zaproponowano, aby misja JIMO obejmowała jądrowy system napędowy dla misji długoterminowej, z zasilaniem zapewnianym przez mały system energii rozszczepienia o mocy 200 kWe . Program napędu jądrowego był prowadzony w latach 2003-2005 przez Oddział Reaktorów Morskich DOE .

Proponowany projekt systemu obejmował reaktor chłodzony gazem i konwersję mocy Braytona w celu wygenerowania szczytowej mocy wyjściowej 200 kilowatów mocy przez długi czas trwania misji JIMO.

Profil misji

Koncepcja misji Europa Lander około 2005 r. ( NASA )

Na maj 2015 r. zaplanowano trzy starty do LEO w celu złożenia dwóch stopni transferowych i sondy. Etapy transferu zostały zaprojektowane w celu wystrzelenia sondy na trajektorię do Jowisza w oknie startowym trwającym od końca października 2015 r. do połowy stycznia 2016 r.

Podczas pierwszego miesiąca lotu główne struktury sondy zostaną rozłożone, uruchomiony zostanie reaktor jądrowy i przetestowane silniki odrzutowe. Lot międzyplanetarny miałby trwać do kwietnia 2021 roku (silniki jonowe miały pracować przez dwie trzecie czasu).

Gdy sonda znajdzie się w obszarze wpływów Jowisza, nawigacja stanie się bardziej złożona i trudna. Sonda musiałaby użyć manewrów wspomagania grawitacji, aby wejść na orbitę.

Sonda badałaby Kallisto , a następnie Ganimedesa przez trzy miesiące i wreszcie Europę przez jeden miesiąc (badania Io zaplanowano również, gdy warunki orbitalne byłyby sprzyjające).

Pod koniec misji we wrześniu 2025 roku pojazd byłby zaparkowany na stabilnej orbicie wokół Europy.

Anulowanie

Ze względu na zmianę priorytetów w NASA , która faworyzowała misje kosmiczne z załogą, projekt stracił fundusze w 2005 roku, skutecznie anulując misję JIMO. Między innymi proponowaną technologię jądrową uznano za zbyt ambitną, podobnie jak architekturę misji wielokrotnego startu i montażu na orbicie. Inżynierowie z Jet Propulsion Laboratory z JIMO zostali zwolnieni lub przeniesieni wiosną i latem 2005 roku. [ Potrzebne źródło ]

W wyniku zmian budżetowych NASA jest [ kiedy? ] zamiast tego rozważa misję demonstracyjną do celu bliżej Ziemi , aby przetestować systemy reaktora i odrzucania ciepła. Statek kosmiczny prawdopodobnie zostałby również zmniejszony w stosunku do swojego pierwotnego rozmiaru. [ potrzebne źródło ]

Kiedy została odwołana, misja JIMO była na wczesnym etapie planowania, a startu nie spodziewano się przed 2017 rokiem. Miała to być pierwsza proponowana misja NASA Project Prometheus , program mający na celu przekształcenie rozszczepienia jądrowego w środek napędu statków kosmicznych .

Kolejne proponowane zamienniki

Po JIMO, NASA i ESA zaplanowały wspólną misję na księżyce Jowisza, Europa Jupiter System Mission . Ta misja została również odwołana w 2011 roku.

Od tego czasu ESA kontynuowała osobne prace nad tym projektem i 2 maja 2012 r. wybrała do finansowania misję Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) spośród dwóch innych misji ESA. Misja JUICE zbada księżyce Jowisza, Europę, Kallisto i Ganimedesa, i zostanie wystrzelona jako misja ESA klasy L w 2023 roku na rakiecie nośnej Ariane 5 .

Pod koniec 2010 roku Europa Clipper stał się główną misją NASA na Europę, z istotną różnicą polegającą na tym, że byłby zasilany energią słoneczną i brał udział w wielu przelotach obok Księżyca, zamiast okrążać go. Inną podobną misją jest Europa Lander , proponowana misja astrobiologiczna NASA Europa, jako uzupełnienie Europa Clipper. Europa Clipper ma zostać zwodowana w 2024 roku, a Europa Lander – w 2025 roku.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Jupiter_Icy_Moons_Orbiter&oldid=1116895436 ”