أوروبا كليبر: الإبحار إلى القمر الجليدي للمشتري

أوروبا كليبر آرت

رسم توضيحي لفنان للمركبة الفضائية يوروبا كليبر ، وهي مركبة فضائية تابعة لوكالة ناسا ستدرس قمر كوكب المشتري الذي يأوي المحيط خلال عشرات الرحلات الجوية. (رصيد الصورة: ناسا)



يوروبا كليبر هي مهمة ناسا مخططة من شأنها التحقيق في صلاحية أحد أقمار المشتري ، يوروبا. يُعتقد أن هناك محيطًا واسعًا تحت سطح القمر الجليدي. اكتشف تلسكوب هابل الفضائي أدلة على انبثاق أعمدة من هذا المحيط عدة مرات في السنوات الأخيرة ، مضيفًا المزيد من التكهنات بأن الحياة ستكون ممكنة على أوروبا.



تم تغيير اسم المهمة رسميًا إلى `` Clipper '' في عام 2017 ، بعد أن تم استخدام هذا اللقب كلقب لسنوات. (كان الاسم الرسمي السابق لوكالة ناسا هو مهمة Europa Multiple Flyby.) يشير Clipper إلى 'سفن المقص التي أبحرت عبر محيطات الأرض في القرن التاسع عشر ... السفن الشراعية ذات الصواري الثلاثة المشهورة بنعمتها وسرعتها' ، وفقًا لـ بيان ناسا في مارس 2017 .

إذا تم إطلاق المهمة ، فسوف يطير Europa Clipper عبر القمر من 40 إلى 45 مرة لمساعدة العلماء على معرفة المزيد عن بيئة أوروبا: سطحه الجليدي وداخله وكميات هائلة من الإشعاع المحيط به ، قادمًا من كوكب المشتري القريب. طلب الكونجرس سابقًا إطلاق المهمة في عام 2022 ، لكن التغييرات الأخيرة في الميزانية قد تجبر الحملة على الإطلاق في وقت لاحق في عام 2020.



تاريخ استكشاف أوروبا

اكتشف عالم الفلك الإيطالي جاليليو جاليلي يوروبا وثلاثة أقمار أخرى من أكبر كوكب المشتري في عام 1610 ، بعد فترة قصيرة من اختراع التلسكوب. نظرًا لصغر حجم يوروبا ، كان على التحقيقات التفصيلية للقمر الانتظار حتى عصر الفضاء ، عندما قامت المركبات الفضائية بتحليق القمر الصناعي.

تم فحص يوروبا لأول مرة بواسطة مركبتَي الفضاء بايونير 10 وبايونير 11 التابعين لوكالة ناسا في عامي 1973 و 1974 على التوالي ، على الرغم من أن تلك المهمات ركزت على تصوير كوكب المشتري. حدثت رحلات طيران سريعة لاحقة خلال مهمتي فوييجر 1 وفوييجر 2 التابعين لناسا ، والتي مرت على نظام كوكب المشتري بعد بضعة أشهر في عام 1979. هذه الصور المبكرة ، على الرغم من التقاطها من مسافة بعيدة ، أظهرت أن يوروبا له سطح جليدي. في ذلك الوقت ، اعتقد العديد من علماء الفلك أن جميع الأقمار كانت مشابهة لقمر الأرض الخالي من الغلاف الجوي تقريبًا ، لذا كانت رؤية مواقع مثل يوروبا مفاجأة.

'على الرغم من أن فويجرز لم يمروا بالقرب من أوروبا ، إلا أن صورهم كانت عالية الجودة لدرجة أن الباحثين لاحظوا [أن] بعض العصابات المظلمة لها جوانب متقابلة تتطابق بشكل جيد للغاية ، مثل قطع أحجية الصور المقطوعة ،' ناسا قال في معرض استعادي عن استكشاف يوروبا .



وقال معرض ناسا الاستعادي: 'انفصلت هذه الشقوق ، وبدا أن مادة جليدية داكنة تتدفق إلى الفجوات المفتوحة ، مما يشير إلى أن السطح كان نشطًا في وقت ما في الماضي'. أظهرت صور فوييجر عددًا قليلاً فقط من الحفر الناتجة عن الاصطدام ، والتي من المتوقع أن تتراكم بمرور الوقت حيث يتم قصف سطح الكوكب باستمرار بواسطة النيازك على مدار مليارات السنين حتى يتم تغطية السطح بالحفر. وبالتالي ، فإن عدم وجود حفر كبيرة التأثير يشير إلى أن سطح القمر كان صغيرًا نسبيًا ويعني ضمنيًا أن شيئًا ما قد محوها - مثل التدفقات الجليدية أو البركانية أو ترسب القشرة الجليدية تحت ثقلها.

قامت بعثة جاليليو المشتركة بين وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) ووكالة الفضاء الأوروبية إلى المشتري بإجراء عدة رحلات طيران على يوروبا بين عامي 1995 و 2003. وكان أحد أبرز إنجازات تلك المهمة هو العثور على دليل شامل على وجود محيط سائل مالح تحت سطح يوروبا.

أظهر أحد أهم قياسات جاليليو كيف تعطل المجال المغناطيسي للمشتري في الفضاء حول أوروبا. قالت ناسا إن هذا القياس يعني ضمنيًا أن نوعًا خاصًا من المجال المغناطيسي يتم إنشاؤه (أو تحريضه) داخل أوروبا بواسطة طبقة عميقة من بعض السوائل الموصلة للكهرباء تحت السطح.



استنادًا إلى التركيب الجليدي لأوروبا ، يعتقد العلماء أن المادة الأكثر احتمالًا لإنشاء هذا التوقيع المغناطيسي هي محيط عالمي من المياه المالحة. يمكن لبعثة مستقبلية إلى أوروبا أن تؤكد وجود المحيط وتبدأ في معالجة الأسئلة حول قابلية القمر للحياة كما نعرفها.

في عام 2012 ، اقترحت الملاحظات من تلسكوب هابل الفضائي وجود عمود منبثق من الغلاف الجوي الجنوبي لأوروبا. كان من الصعب الحصول على المتابعات في البداية ، لكن الملاحظات الإضافية للقمر أسفرت عن المزيد من الأعمدة في عامي 2014 و 2016. انبعث العمودين الأخيرين من بقعة دافئة اكتشفتها مهمة غاليليو لأول مرة ، مما يشير إلى أن البقعة والأعمدة قد تكون موجودة قال العلماء في عام 2016 إنه مرتبط بطريقة ما.

تاريخ تطوير يوروبا كليبر

نشأت يوروبا كليبر في مهمة كان من المفترض أن تشمل المشاركة مع وكالة الفضاء الأوروبية والوكالة اليابانية لاستكشاف الفضاء الجوي. كانت البعثة تسمى Europa Jupiter System Mission-Laplace وكان من المفترض أن تنطلق في عام 2020. وكان من المفترض أن تشمل مجسين: كوكب المشتري يوروبا أوربيتر (من وكالة ناسا) وجوبيتر جانيميد أوربيتر (وكالة الفضاء الأوروبية).

لكن في نهاية المطاف ، أسقطت الوكالتان التعاون بسبب تعارض بين رؤيتهما الفضائية. نشأت مساهمة وكالة الفضاء الأوروبية من برنامج الرؤية الكونية 2015-2025 للوكالة ، والذي يحدد فيه المجتمع العلمي أهداف استكشاف الفضاء الأكثر إلحاحًا للبعثات المستقبلية. ومع ذلك ، لم تحدد الولايات المتحدة مهمة يوروبا كأولوية في الدراسة الاستقصائية العقدية لعام 2011 من المجلس القومي للبحوث في الولايات المتحدة ، وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية. (كان هذا هو الحال أيضًا بالنسبة لبعثتين أخريين من وكالة الفضاء الأوروبية ، لذلك اختار الأوروبيون الانسحاب كشريك ، كما قالوا في بيان في ذلك الوقت).

مضت وكالة الفضاء الأوروبية قدما في مهمة مستقلة جديدة تسمى JUICE (مستكشف جوبيتر آيسي للأقمار) ، والتي ستركز على جانيميد وكاليستو ويوروبا. تمت الموافقة على إطلاق هذه المهمة في النهاية ومن المتوقع أن تغادر الأرض في عام 2022 وتصل إلى نظام كوكب المشتري في عام 2030. وفي الوقت نفسه ، صاغت وكالة ناسا والمجتمع العلمي الأمريكي مسارهما الخاص لمهمة أوربا المدارية الأرخص تكلفةً ، والتي يطلق عليها مهمة يوروبا متعددة الطيران. تمت الموافقة على المهمة لمزيد من تطوير ناسا في عام 2015 ، في نفس العام طلب الكونجرس من ناسا النظر في إضافة مركبة هبوط لتعزيز علم المهمة.

في أوائل عام 2017 ، وصلت أوروبا كليبر ، كما تسمى الآن المهمة ، إلى مرحلة التصميم (المرحلة ب). في هذا الجزء من تخطيط المهمة ، يجب على مهندسي المركبات الفضائية تحديد التصاميم التفصيلية لمكونات المركبة الفضائية وكذلك الأدوات التي من المتوقع أن يأخذوها إلى أوروبا. تشمل التحديات الرئيسية التي يجب أن تتغلب عليها المهمة التعامل مع بيئة الإشعاع القاسية والتأكد من تعقيم المركبة الفضائية بشكل مناسب لتلبية إرشادات حماية الكواكب الخاصة بوكالة ناسا. ومع ذلك ، لم يوافق طلب الميزانية الرئاسية لعام 2018 على المسبار.

صرحت وثيقة مخطط 2018: `` للحفاظ على توازن محفظة ناسا العلمية والحفاظ على المرونة لإجراء المهام التي قرر المجتمع العلمي أن تكون أكثر أهمية ، لا توفر الميزانية أي تمويل لمهمة بمليارات الدولارات للهبوط على أوروبا '' ، الذي تم إصداره في مارس 2017 .

خصص اقتراح الميزانية البالغ 19.1 مليار دولار (الذي صدر في مايو 2017) 425 مليون دولار للقيام بمزيد من العمل في المهمة ، لكن ناسا حذرت من أنه إذا توافقت الميزانية مع التوقعات الحالية ، فلن تسمح للوكالة بإطلاق المهمة في الوقت المناسب لموعد الكونجرس 2022 النهائي . تم تأجيل هذا الموعد النهائي في عام 2015. من المتوقع أن تتطلب Europa Clipper 2.48 مليار دولار ، ولكن حتى الآن ، من المتوقع أن تتلقى 1.63 مليار دولار فقط بحلول عام 2022.

قال أندرو هانتر ، المدير المالي بالإنابة في ناسا ، خلال مؤتمر عبر الهاتف: `` ليس لدينا ميزانية لإطلاقها في عام 2022 ، لا سيما بسبب الميزانيات الثابتة في السنوات الماضية '' ، في إشارة إلى حقيقة أن ناسا من المقرر أن تحصل على 19.1 مليار دولار. الميزانية الإجمالية حتى عام 2022. وأضافت ناسا أنه إذا استمرت هذه الميزانية ، فقد لا يتم إطلاق كليبر حتى منتصف إلى أواخر عام 2020.

علم أوروبا كليبر

وتدعو خطة المهمة الحالية كليبر للقيام بما يصل إلى 45 رحلة طيران من يوروبا على ارتفاعات مختلفة ، تتراوح من 16 ميلاً (25 كيلومترًا) إلى 1700 ميل (2700 كيلومتر) فوق سطح القمر. سوف تقوم flybys بعمل ممرات قريبة من Europa (حيث يكون الإشعاع هو الأكثر كثافة) ثم تنتقل إلى منطقة أبعد بكثير ، حيث يمكن للمركبة الفضائية أن تنقل وتستقبل البيانات من الأرض وتكون مستعدة للتحليق التالي للقمر الجليدي. من المتوقع أن يكون الإشعاع هو العامل المحدد في عمر المهمة ، بينما تتوقف معظم المهمات الفضائية الأخرى بسبب نفاد الوقود أو فقدان القدرة على توجيه الأدوات بشكل صحيح.

فيما يلي القائمة الكاملة للأدوات العلمية المتوقع أن تطير في المهمة:

  • جهاز البلازما للسبر المغناطيسي (PIMS)
  • التوصيف الداخلي لليوروبا باستخدام MAGnetometry (ICEMAG)
  • رسم الخرائط مطياف التصوير لأوروبا (ميس)
  • نظام التصوير الأوروبي (EIS)
  • رادار لتقييم أوروبا والسبر: من المحيط إلى السطح القريب (REASON)
  • نظام يوروبا للتصوير بالانبعاثات الحرارية (E-THEMIS)
  • مطياف MAss لاستكشاف الكواكب / أوروبا (MASPEX)
  • مطياف الأشعة فوق البنفسجية / أوروبا (UVS)
  • محلل كتلة الغبار SUDA (SUDA)

صُممت الأدوات التسعة للمركبة الفضائية لتكشف المزيد عن طبيعة سطح يوروبا والمحيطات. وفقًا لوكالة ناسا ، الصور والبيانات تتدفق عائدة إلى الأرض من الكاميرات ومقاييس الطيف ، يمكن للرادار أن يدقق في جليد يوروبا ليرى مدى سُمكه وما قد يكون تحته ، وسيحلل مقياس المغنطيسية المجال المغناطيسي للقمر (المعلومات التي من شأنها أن تساعد في تحسين قياسات عمق المحيط وملوحته).

يخطط الفريق أيضًا لمتابعة ملاحظات تلسكوب هابل الفضائي للأعمدة. على وجه التحديد ، ستبحث الأداة الحرارية عن دليل على وجود ماء أكثر دفئًا بالقرب من السطح ، بينما يبحث Clipper أيضًا عن الماء في الغلاف الجوي.

قالت وكالة ناسا: `` إذا تم تأكيد وجود الأعمدة ، وكانت مرتبطة بالمحيط الجوفي ، فإن دراسة تركيبها ستساعد العلماء على التحقيق في التركيب الكيميائي لبيئة أوروبا التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن مع تقليل الحاجة إلى الحفر عبر طبقات الجليد ''.

مورد إضافي