Europa Clipper
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 Künstlerische Darstellung des Europa Clipper | |||||||||||||||||||
| NSSDC ID | 2024-182A | ||||||||||||||||||
| Missionsziel | Jupitermond Europa | ||||||||||||||||||
| Betreiber |  NASA | ||||||||||||||||||
| Trägerrakete | Falcon Heavy | ||||||||||||||||||
| Startmasse | ≥ 6065 kg | ||||||||||||||||||
| Instrumente | |||||||||||||||||||
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SWIRS, IPR, TI, INMS, PIMS, MISE, EIS, REASON, E-THEMIS, MASPEX, UVS, SUDA, SPECIES | |||||||||||||||||||
| Verlauf der Mission | |||||||||||||||||||
| Startdatum | 14. Oktober 2024 | ||||||||||||||||||
| Startrampe | Kennedy Space Center, LC-39A | ||||||||||||||||||
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Europa Clipper ist eine am 14. Oktober 2024 gestartete Raumsondenmission der NASA. Die Mission soll detaillierte Informationen über den Jupitermond Europa erbringen, wobei die Erforschung seiner Habitabilität im Fokus steht. Die strahlungsgehärtete Raumsonde soll auf einem langgezogenen Orbit um Jupiter wiederholt an Europa vorbeifliegen und dabei sogenannte Flybys durchführen. Dadurch soll zum einen die Strahlungsdosis auf die Sonde verringert, sowie zum anderen eine größere Zeitspanne zur Übermittlung der Daten bei jedem Vorbeiflug ermöglicht werden, als dies bei einem Orbiter der Fall wäre. Geplant sind 49 Vorbeiflüge mit Distanzen von 2700 km bis 25 km.
Missionsziele
Die Raumsonden Pioneer 10 (1973), Voyager 1, Voyager 2 (1979) erkundeten Europa in Vorbeiflügen aus großer Distanz. Galileo war der erste Orbiter um Jupiter, der detailliertere Erkenntnisse erlaubte. Dabei wurde das induzierte Magnetfeld untersucht und daraus geschlossen, dass sich unter der Oberfläche von Europa eine elektrisch leitende Schicht befindet, wahrscheinlich ein salzhaltiger Ozean.
Die Planetary Science Decadal Surveys des National Research Council gaben der Erkundung von Europa 2003 und 2011 eine hohe Priorität in der Planetenforschung.
Es soll untersucht werden, ob der Ozean die lebensnotwendigen chemischen Elemente (C, H, N, O, P, S) und chemischen Eigenschaften hat, die Leben ermöglichen. Weiterhin soll festgestellt werden, ob es geochemische Energiequellen gibt, die bei Abwesenheit von Sonnenenergie dennoch Leben unterstützen können, ähnlich wie es Ökosysteme an Vulkanschloten am Meeresboden gibt, die unabhängig von der Sonne existieren.
Aufgaben:
- Erkunden der Eiskruste und des verborgenen Ozeans inklusive der Differenzierung der Oberfläche. Erkundung wie der Austausch und Transport von Eis und Wasser geschieht.
- Untersuchung des Ozeans auf Zusammensetzung und Habitabilität.
- Untersuchung, wie die Oberfläche zustande kommt, Erklärung der Phänomene der Oberfläche. Untersuchung auf frühere und aktuelle geologische Aktivität. Suche nach Orten, die von besonderem wissenschaftlichen Interesse sind.
Instrumente
“This is a giant step in our search for oases that could support life in our own celestial backyard. We're confident that this versatile set of science instruments would produce exciting discoveries […] .”
„Das ist ein riesiger Schritt in unserer Suche nach Oasen, die Leben unterstützen könnten, in unseren eigenem stellaren Hinterhof. Wir sind zuversichtlich, dass dieses vielseitige Set an wissenschaftlichen Instrumenten zu aufregenden Entdeckungen führen wird […] .“
Bei der Auswahl der Instrumente war zum einen deren wissenschaftlicher Nutzen und zum anderen die begrenzte Nutzlast zu berücksichtigen. Es gibt zum einen Fernerkundungsinstrumente mit Instrumenten in verschiedenen Bereichen des elektromagnetischen Spektrum, zum anderen in situ Instrumente, mit denen in der direkten Umgebung der Sonde das Magnetfeld, Staubkörner, neutrale Gase und Plasma untersucht werden.
Diese vier Instrumente bilden die Basis:
- Das Spektrometer Shortwave Infrared Spectrometer (SWIRS) wird Bilder von Europas Oberflächenzusammensetzung schießen. Bei jedem der 45 geplanten An- und Abflüge auf den Mond werden zunächst niedrig-, dann hochaufgelöste Scans mit dem Spektrometer durchgeführt werden.
- Ein Ice-Penetrating Radar (IPR) Radar soll die Dicke der Eishülle ermitteln und herausfinden, ob sich darunter Gewässer befinden, wie in der Antarktis.
- Der Topographical Imager (TI)
- Das Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS).
Für weitere Instrumente, die auf der Reise Untersuchungen bewerkstelligen sollen, hatte die NASA eine Ausschreibung veranstaltet. Unter 33 Einsendungen wurden diese 9 Geräte ausgewählt:
- Plasma Instrument for Magnetic Sounding (PIMS): Dieses Instrument schafft einen Ausgleich der magnetischen Signale der Plasmaströme, die um Europa herrschen. In Verbindung mit einem Magnetometer misst es die Dicke von Europas Eishülle, die Tiefe des Ozeans und dessen Salzgehalt. Forschungsleiter für dieses Instrument ist Joe Westlake vom Applied Physics Laboratory (APL) der Johns Hopkins University in Laurel im US-Bundesstaat Maryland.
- Mapping Imaging Spectrometer for Europa (MISE): Dieses Instrument ermittelt die Zusammensetzung von Europa. Es identifiziert und kartographiert die Verteilung von organischen Stoffen, Salzen, Säureanhydriden, Wasser- und Eisabschnitten und anderen Stoffen. Dadurch kann die Bewohnbarkeit von Europas Ozean bestimmt werden. Forschungsleiterin ist Diana Blaney vom NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena im US-Bundesstaat Kalifornien.
- Europa Imaging System (EIS): Die Weit- und Nahwinkelkamera dieses Instruments wird Europa mit 50 m Auflösung kartographieren. Sie wird Bilder von Europas Oberflächen mit bis zu 100 mal höherer Auflösung als bisher möglich bringen. Forschungsleiterin ist Zibi Turtle vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in Laurel im US-Bundesstaat Maryland.
- Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface (REASON): Dieser zweifrequentige Radar kann Eis durchdringen. Er soll Europas Eiskruste oberflächennah bis zum Ozean kategorisieren und versteckte Strukturen und potentielle Wasserreservoirs darin aufzeigen. Forschungsleiter ist Don Blankenship von der University of Texas in Austin im US-Bundesstaat Texas.
- Europa Thermal Emission Imaging System (E-THEMIS): Dieser Wärmedetektor wird hochaufgelöste Bilder mit multispektralen Wärmeinformationen liefern. Dadurch können aktive Gebiete aufgezeigt werden, wie sie zum Beispiel bei Eruptionen von Wasserdampf auftreten. Forschungsleiter ist Philip Christensen von der Arizona State University in Tempe im US-Bundesstaat Arizona.
- Mass Spectrometer for Planetary Exploration/Europa (MASPEX): Dieses Massenspektrometer wird die Zusammensetzung der Oberfläche und der Meeresböden bestimmen. Dafür misst es Europas dünne Atmosphäre und anderes Material, das ins All abgegeben wird. Forschungsleiter ist Jim Burch vom Southwest Research Institute in San Antonio im US-Bundesstaat Texas.
- Ultraviolet Spectrograph/Europa (UVS): Das NASA-Hubble-Weltraumteleskop hat 2012 Wasserdampf über dem Südpol von Europa beobachten können. Wenn sich diese Beobachtung nachweisen ließe, könnten die Forscher daraus die chemische Zusammensetzung des Mondes ableiten. Dieses Instrument wendet die gleiche Technik an, wie sie auch für Hubble verwendet wurde, um eventuelle Wasserdampferuptionen auf Europas Oberfläche zu entdecken. Es wird auch kleine Dampfwolken aufdecken können und Daten über die Zusammensetzung und Dynamiken der Atmosphäre liefern. Forschungsleiter ist Kurt Retherford vom Southwest Research Institute in San Antonio im US-Bundesstaat Texas.
- Surface Dust Mass Analyzer (SUDA): Dieses Instrument wird die Zusammensetzung von kleinen, festen Partikeln messen, die von Europa ausgestoßen werden. Auf oberflächennahen Flügen bietet sich so die Möglichkeit, Proben der Oberfläche und ausgestoßener Wolken zu sammeln. Forschungsleiter ist Sascha Kempf von der University of Colorado in Boulder im US-Bundesstaat Colorado.
- Interior Characterization of Europa using Magnetometry (ICEMAG): Dieses sehr empfindliche Magnetometer soll mittels multifrequenter elektromagnetischer Schalllotung die Tiefe und den Salzgehalt des unterirdischen Ozeans vermessen. Forschungsleiterin war Carol Raymond vom Jet Propulsion Laboratory (JPL). Aufgrund zunehmender Budgetüberschreitung und veränderter politischer Rahmenbedingungen ab 2019 brach die NASA die bereits begonnene Entwicklung dieses Instruments im März 2019 wieder ab.
Unabhängig von den neun genannten Instrumenten wurde ein weiteres ausgewählt, um die technologische Entwicklung voranzutreiben:
- Space Environmental and Composition Investigation near the Europan Surface (SPECIES): Dieses Gerät ist eine Kombination von Massenspektrometer und Gaschromatographen, die für zukünftige Missionen eingesetzt werden könnte. Forschungsleiter ist Mehdi Benna vom NASAs Goddard Space Flight Center in Greenbelt im US-Bundesstaat Maryland.
Verlauf
Die Raumsonde startete am 14. Oktober 2024 um 12:06 EDT (18:06 UTC) mit einer Falcon Heavy von SpaceX vom Kennedy Space Center aus. Ein ursprünglich angestrebter Start im Juli 2023 mit Direktflug und Ankunft am Jupiter im Januar oder April 2026 erwies sich als nicht durchführbar, da die dafür benötigte Trägerrakete SLS Block 1 Cargo nicht rechtzeitig verfügbar gewesen wäre. Stattdessen wurde entschieden, eine Falcon Heavy zu verwenden. Die über 6 Tonnen schwere Sonde benötigte die volle Schubkraft, dadurch konnten die Erststufe und Booster nicht wiederverwendet werden. Durch Swing-bys an Mars und Erde beträgt die Flugzeit zum Jupiter 5,5 Jahre.
Am Jupiter angekommen, soll es innerhalb von drei Monaten vier Vorbeiflüge an Ganymed geben, um sich an die Flugbahn von Europa anzunähern. Die meiste Zeit wird das Gefährt außerhalb der stärksten Strahlungsregionen des Jupiter reisen und taucht nur für kurze Momente nah an Europa heran. Um die Gefahr der Strahlung weiter zu minimieren, wurden die empfindlichsten Instrumente in einem abgeschirmten Stahlkasten untergebracht. Dieser Kasten ist von den Treibstofftanks umgeben, um die Strahlung noch weiter abzuschirmen.
Die Mission wird aus vier Segmenten bestehen. So soll möglichst viel der Oberfläche zu guten Lichtkonditionen aufgenommen werden. Bei jedem Flug werden vorher festgesetzte Beobachtungen ausgeführt werden. Beim An- und Abflug werden zunächst niedrig aufgelöste Scans mit dem Spektrometer durchgeführt werden, dann hoch aufgelöste. Beim Ein- und Austritt von 400 km wird das Radar genutzt werden.
Im Rahmen dieser Flüge werden auch die Monde Ganymed und Kallisto passiert. Dies hat jedoch keine wissenschaftliche Priorität. Wenn die geplante Anzahl von 45 Vorbeiflügen an Europa erfüllt ist, könnte eine erweiterte Mission stattfinden. Eventuell könnte das Gefährt auf Ganymed ausgerichtet werden, bevor der Treibstoff verbraucht ist oder die Elektronik durch die Strahlung zerstört worden sein wird.
Weblinks
- Projektpräsentation der NASA (englisch)
Einzelnachweise
- 1 2 NASA Awards Launch Services Contract for Europa Clipper Mission. NASA, 23. Juli 2021, abgerufen am 27. Juli 2021 (englisch).
- ↑ Jeff Foust: NASA seeks input on Europa Clipper launch options. Space News, 29. Januar 2021, abgerufen am 7. Mai 2023 (englisch).
- 1 2 Denise Chow: NASA launches mission to a moon of Jupiter to find out if it could support life. In: NBC News. 14. Oktober 2024, abgerufen am 14. Oktober 2024 (englisch).
- ↑ Emily Lakdawalla: Europa Clipper Successfully Passed By Mars En Route to Jupiter. Sky & Telescope, 5. März 2025, abgerufen am 11. März 2025 (englisch).
- 1 2 3 NASA: Mission Overview. Abgerufen am 7. Mai 2023 (englisch).
- ↑ NASA steps closer to a Europa mission. EarthSky, 5. Februar 2015.
- ↑ Tony Greicius: NASA Mission Named 'Europa Clipper'. NASA, 9. März 2017, archiviert vom (nicht mehr online verfügbar) am 16. März 2017; abgerufen am 27. August 2017 (englisch).
- ↑ Europa Clipper - NASA Science. Abgerufen am 5. Januar 2025 (amerikanisches Englisch).
- 1 2 3 4 5 NASA: NASA’s Europa Mission Begins with Selection of Science Instruments. 26. Mai 2015, abgerufen am 7. Mai 2023 (englisch).
- ↑ Vision and Voyages for Planetary Science in the Decade 2013-2022 - NASA Science. 7. März 2011, abgerufen am 16. November 2025 (amerikanisches Englisch).
- ↑ Robert T. Pappalardo, Bonnie J. Buratti, Haje Korth, David A. Senske, Diana L. Blaney, Donald D. Blankenship, James L. Burch, Philip R. Christensen, Sascha Kempf, Margaret G. Kivelson, Erwan Mazarico, Kurt D. Retherford, Elizabeth P. Turtle, Joseph H. Westlake, Brian G. Paczkowski, Trina L. Ray, Jennifer Kampmeier, Kate L. Craft, Samuel M. Howell, Rachel L. Klima, Erin J. Leonard, Alexandra Matiella Novak, Cynthia B. Phillips, Ingrid J. Daubar, Jordana Blacksberg, Shawn M. Brooks, Mathieu N. Choukroun, Corey J. Cochrane, Serina Diniega, Catherine M. Elder, Carolyn M. Ernst, Murthy S. Gudipati, Adrienn Luspay-Kuti, Sylvain Piqueux, Abigail M. Rymer, James H. Roberts, Gregor Steinbrügge, Morgan L. Cable, Jennifer E. C. Scully, Julie C. Castillo-Rogez, Hamish C. F. C. Hay, Divya M. Persaud, Christopher R. Glein, William B. McKinnon, Jeffrey M. Moore, Carol A. Raymond, Dustin M. Schroeder, Steven D. Vance, Danielle Y. Wyrick, Mikhail Y. Zolotov, Kevin P. Hand, Francis Nimmo, Melissa A. McGrath, John R. Spencer, Jonathan I. Lunine, Carol S. Paty, Jason M. Soderblom, Geoffrey C. Collins, Britney E. Schmidt, Julie A. Rathbun, Everett L. Shock, Tracy C. Becker, Alexander G. Hayes, Louise M. Prockter, Benjamin P. Weiss, Charles A. Hibbitts, Alina Moussessian, Timothy G. Brockwell, Hsiang-Wen Hsu, Xianzhe Jia, G. Randall Gladstone, Alfred S. McEwen, G. Wesley Patterson, Ralph L. McNutt, Jordan P. Evans, Timothy W. Larson, L. Alberto Cangahuala, Glen G. Havens, Brent B. Buffington, Ben Bradley, Stefano Campagnola, Sean H. Hardman, Jeffrey M. Srinivasan, Kendra L. Short, Thomas C. Jedrey, Joshua A. St. Vaughn, Kevin P. Clark, Janet Vertesi, Curt Niebur: Science Overview of the Europa Clipper Mission. In: Space Science Reviews. Band 220, Nr. 4, 23. Mai 2024, ISSN 1572-9672, S. 40, doi:10.1007/s11214-024-01070-5.
- 1 2 3 4 Europa Mission: In Depth. Missons. In: Solar System Exploration. NASA, archiviert vom (nicht mehr online verfügbar) am 5. Februar 2017; abgerufen am 1. Juni 2017 (englisch). Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 Europa Clipper Instrument Summaries. (PDF) Jet Propulsion Laboratory, 14. März 2022, abgerufen am 7. Mai 2023 (englisch).
- ↑ Jeff Foust: NASA to replace Europa Clipper instrument. Space News, 6. März 2019, abgerufen am 20. März 2019 (englisch).
- ↑ Noah Haggerty, Karen Kaplan: NASA's Europa Clipper launches aboard SpaceX rocket, bound for Jupiter's icy ocean moon. In: Los Angeles Times. 14. Oktober 2024, abgerufen am 14. Oktober 2024 (amerikanisches Englisch).
- ↑ Fiscal Year 2020 Budget of the U.S. Government. (PDF) Bundesregierung der Vereinigten Staaten, 11. März 2019, archiviert vom (nicht mehr online verfügbar) am 18. Januar 2021; abgerufen am 11. März 2019 (englisch, Seite 98).
- ↑ Mike Wall: Rocket limbo complicating NASA's Europa Clipper mission. Space.com, 4. September 2020, abgerufen am 27. September 2020 (englisch).
Gestartete Missionen: Pioneer 10 (1972–2003) | Pioneer 11 (1973–1995) | Voyager 1 (1977–) | Voyager 2 (1977–) | Galileo (1989–2003) | Ulysses (1990–2009) | Cassini-Huygens (1997–2017) | New Horizons (2006–) | Juno (2011–) | Lucy (2021–) | JUICE (2023–) | Europa Clipper (2024–)
Kursiv geschriebene Missionen sind aktiv.