Największy statek kosmiczny NASA jaki kiedykolwiek zbudował do eksploracji planet, właśnie zyskał swoje „skrzydła” — masywne panele słoneczne, które zasilają go w trakcie podróży Jupiterlodowy księżyc Europy.
Należąca do NASA sonda Europa Clipper, której celem jest badanie księżyca Jowisza, zawiera duże panele słoneczne generujące energię daleko od Słońca. Misja oceni powierzchnię lodowatego księżyca i ocean pod kątem oznak zamieszkiwania, wykorzystując technologię przygotowaną na ekstremalne warunki kosmiczne.
Układy słoneczne Europa Clipper
Należąca do NASA sonda kosmiczna Europa Clipper została niedawno wyposażona w zestaw ogromnych paneli słonecznych w należącym do tej agencji Centrum Kosmicznym im. Kennedy’ego na Florydzie. Każdy z nich, mierzący około 14,2 metra długości i około 13½ stopy (4,1 metra) wysokości, to największe układy, jakie NASA kiedykolwiek stworzyła na potrzeby misji planetarnej. Muszą być duże, aby mogły wchłonąć jak najwięcej światła słonecznego podczas badania przez statek kosmiczny Europy, księżyca Jowisza, który znajduje się pięć razy dalej od Słońca niż Ziemia.
Zestawy zostały złożone i przymocowane do głównego korpusu statku kosmicznego na czas startu, ale po rozmieszczeniu w kosmosie Europa Clipper będzie mieć rozpiętość ponad 100 stóp (30,5 metra), czyli o kilka stóp więcej niż profesjonalne boisko do koszykówki. „Skrzydła”, jak nazywają je inżynierowie, są tak duże, że można je było otworzyć tylko pojedynczo w czystym pomieszczeniu zakładu obsługi ładunków niebezpiecznych firmy Kennedy, gdzie zespoły przygotowują statek kosmiczny do startu, który rozpoczyna się w październiku 10.
Latanie w głębokim kosmosie
Tymczasem inżynierowie w dalszym ciągu oceniają testy odporności tranzystorów na promieniowanie na statku kosmicznym. Długowieczność ma kluczowe znaczenie, ponieważ statek kosmiczny będzie podróżować ponad pięć lat, zanim dotrze do układu Jowisza w 2030 r. Okrążając gazowego olbrzyma, sonda wielokrotnie przeleci obok Europy, korzystając z zestawu instrumentów naukowych, aby dowiedzieć się, czy ocean pod skorupą lodową panują warunki, w których może istnieć życie.
Zasilając przeloty w rejonie Układu Słonecznego, który otrzymuje jedynie 3–4% światła słonecznego docierającego do Ziemi, każdy układ słoneczny składa się z pięciu paneli. Zaprojektowane i zbudowane w Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) w Laurel w stanie Maryland i Airbus w Leiden w Holandii są znacznie bardziej czułe niż tego typu panele słoneczne stosowane w domach, a wysoce wydajny statek kosmiczny w pełni wykorzysta moc, którą generują.
Zobacz, jak inżynierowie i technicy wdrażają i testują masywne panele słoneczne Europa Clipper w czystym pomieszczeniu w Kennedy Space Center na Florydzie. Źródło: NASA/JPL-Caltech/KSC/APL/Airbus
W Jupiter zestawy Europa Clipper będą łącznie dostarczać około 700 watów energii elektrycznej, czyli mniej więcej tyle, ile potrzebuje do działania mała kuchenka mikrofalowa lub ekspres do kawy. Baterie statku kosmicznego będą magazynować energię niezbędną do zasilania całej elektroniki, pełnego ładunku instrumentów naukowych, sprzętu komunikacyjnego, komputera i całego układu napędowego składającego się z 24 silników.
Praca w ekstremalnych warunkach
Robiąc to wszystko, macierze muszą działać w ekstremalnie niskich temperaturach. Temperatura sprzętu spadnie do minus 400 stopni Fahrenheita (minus 240 stopni Celsjusz) będąc w cieniu Jowisza. Aby mieć pewność, że panele będą mogły działać w tak ekstremalnych warunkach, inżynierowie przetestowali je w specjalistycznej komorze kriogenicznej w Centrum Kosmicznym w Liège w Belgii.
„Statek kosmiczny jest przytulny. Jest wyposażony w grzejniki i aktywną pętlę termiczną, które utrzymują go w znacznie bardziej normalnym zakresie temperatur” – powiedział Taejoo Lee z APL, kierownik ds. dostawy produktów z zakresu paneli fotowoltaicznych. „Ale panele słoneczne są wystawione na działanie próżni kosmicznej bez żadnych grzejników. Są całkowicie pasywne, więc niezależnie od środowiska, takie temperatury osiągają.
Około 90 minut po wystrzeleniu macierze rozwiną się ze złożonej pozycji w ciągu około 40 minut. Około dwa tygodnie później sześć anten przymocowanych do zestawów również zostanie rozłożonych w pełnym rozmiarze. Anteny należą do przyrząd radarowyktóre będą szukać wody w grubej lodowej skorupie Księżyca i pod nią. Są one ogromne i rozciągają się do długości 17,6 metra (57,7 stóp), prostopadle do układów.
„Na początku projektu naprawdę myśleliśmy, że opracowanie układu słonecznego wystarczająco mocnego, aby utrzymać tak gigantyczne anteny, będzie prawie niemożliwe” – powiedział Lee. „To było trudne, ale zespół wniósł do wyzwania mnóstwo kreatywności i poradziliśmy sobie”.
Więcej o Misji
Trzy główne cele naukowe Europa Clipper to określenie grubości lodowej skorupy Księżyca i jego interakcji z oceanem poniżej, zbadanie jego składu i scharakteryzowanie jego geologii. Szczegółowe badanie Europy w ramach misji pomoże naukowcom lepiej zrozumieć potencjał astrobiologiczny światów nadających się do zamieszkania poza naszą planetą.
Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA, zarządzane przez Caltech w Pasadenie w Kalifornii, kieruje rozwojem misji Europa Clipper we współpracy z APL dla Dyrekcji Misji Naukowych NASA w Waszyngtonie. APL zaprojektowało główny korpus statku kosmicznego we współpracy z JPL oraz Centrum Lotów Kosmicznych im. Goddarda w Greenbelt w stanie Maryland, Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla w Huntsville w stanie Alabama oraz Centrum Badawcze Langley w Hampton w Wirginii. Biuro Programowe Misji Planetarnych w Marshall zarządza programem misji Europa Clipper.
Program usług startowych NASA z siedzibą w Kennedy zarządza usługą startu statku kosmicznego Europa Clipper, który wystartuje na SpaceX Rakieta Falcon Heavy z kompleksu startowego 39A w Kennedy.
