To będzie najtrudniejsze lądowanie w historii lotów kosmicznych. Europa to ogromne wyzwanie

NASA właśnie poinformowała, że już pod koniec 2024 r. w kierunku Jowisza poleci sonda Europa Clipper. Jej celem będzie szczegółowe badanie Europy, sprawdzenie czy mogą w jej wnętrzu istnieć warunki sprzyjające powstaniu życia oraz wykonanie szczegółowych zdjęć jej powierzchni. Sonda będzie docelowo krążyła wokół Jowisza regularnie przelatując w pobliżu Europy. Jeszcze na początku lipca los sondy Europa Clipper był nieznany.

Przez wiele lat Kongres zaznaczał, że sonda musi być wyniesiona w przestrzeń kosmiczną na szczycie rakiety SLS. Teraz jednak okazało się, że ze względu na planowaną serię misji księżycowych realizowanych w ramach programu Artemis, do końca lat dwudziestych nie będzie ani jednego wolnego egzemplarza rakiety, który byłby w stanie wynieść sondę do Jowisza. W piątek, 23 lipca 2021 r. NASA poinformowała, że sonda zostanie wyniesiona w drogę do Jowisza na szczycie rakiety Falcon Heavy dostarczonej przez firmę Elona Muska, SpaceX. Do swojego celu sonda dotrze na początku lat trzydziestych.

Oprócz Europa Clipper, w kierunku układu Jowisza poleci także europejska sonda Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE). Także i ta sonda będzie badała księżyce Jowisza z orbity wokół planety, przelatując w pobliżu Europy i Ganimedesa. Po kilku latach na orbicie wokół planety sonda wejdzie na orbitę wokół Ganimedesa, tym samym stając się pierwszą sondą w historii, która znajdzie się na orbicie innego księżyca niż Księżyc.

To jednak za mało. Tradycyjnie przyjmuje się, że w przypadku eksploracji nowego celu w Układzie Słonecznym najpierw wysyła się sondę, która przeleci w pobliżu, następnie orbiter, potem lądownik, a na końcu np. łazik. W 2021 r. ta tradycja nieco zwietrzała, czego najlepszym przykładem jest chińska misja do Marsa. Choć Państwo Środka nigdy nic na Marsa nie wysyłało, to w tym roku na orbitę Marsa weszła sonda Tianwen-1, z której odłączył się lądownik, z którego z kolei po wylądowaniu wyjechał łazik. Można zatem powiedzieć, że udało się dokonać niemożliwego - kosmiczny hattrick jak marzenie.

Lądowanie z pewnością nie będzie łatwe. Wystarczy zauważyć, że jak dotąd jedynym lądownikiem w zewnętrznej części Układu Słonecznego był europejski lądownik Huygens, który wylądował w 2004 r. na powierzchni Tytana, jednego z księżyców Saturna. Tytan jednak charakteryzuje się gęstą atmosferą, dzięki czemu można było na nim lądować na spadochronach, które skutecznie spowolniły sondę na tyle, aby miękko wylądowała na powierzchni księżyca.

Europa jednak nie ma żadnej atmosfery, stąd i lądując na niej nie będzie można wykorzystać oporu atmosfery. W efekcie sonda będzie musiała zwalniać nad powierzchnią Europy za pomocą silników rakietowych. To z kolei sprawia, że będzie ona musiała być stosunkowo mała. Każdy kilogram masy będzie oznaczał konieczność zabrania większej ilości paliwa do hamowania u celu. Dodatkowa masa sondy i dodatkowego paliwa będą jednocześnie wymagały większej ilości paliwa do wyniesienia takiej sondy w podróż do Jowisza. Praktycznie nic tu nie jest łatwe. Szacunki wskazują, że lądownik o masie 400 kg, będzie wymagał do lądowania na Europie silników rakietowych i zapasów paliwa o łącznej masie nawet 15 ton. Warto jeszcze pamiętać, że podróż do Jowisza będzie trwała ok. 6-7 lat.

Próbując stworzyć prototyp sondy, która miałaby wylądować na powierzchni Europy naukowcy trafiają także na inne problemy. Powierzchnia Europy bezustannie bombardowana jest cząsteczkami przemieszczającymi się w polu magnetycznym Jowisza. Nie jest to miejsce nie tylko dla ludzi, ale także dla instrumentów komunikacyjnych, z jakich korzystają inne sondy wysyłane z Ziemi. Naukowcy z Laboratorium Napędu Odrzutowego (JPL) w NSA opracowali specjalny nowy rodzaj anten, które pozwolą na bezpośrednią komunikację lądownika na Europie z Ziemią. Warto pamiętać, że w najgorszym przypadku mówimy o odległości rzędu 900 mln km. Jednocześnie biorąc pod uwagę powyższe, antena musi być na tyle kompaktowa i lekka, aby jeszcze nie utrudniać lądowania na księżycu. Opracowana w JPL antena zbudowana jest w całości z aluminium i ma rozmiary 82 x 82 cm.

Antena to jeden z najważniejszych instrumentów każdej sondy kosmicznej. Co nam bowiem po skomplikowanym sprzęcie i instrumentach naukowych, kiedy przestanie działać antena? Wtedy my już niczego więcej się nie dowiemy. Były w historii przypadki sond, które działały bardzo dobrze, ale nie komunikowały się z Ziemią. Wystarczy tutaj przypomnieć lądownik Wiking 1, który zamilkł właśnie wskutek omyłkowego skasowania z jego komputera instrukcji ustawiania anteny w kierunku Ziemi czy też brytyjski lądownik marsjański Beagle 2, który po tym jak w 2003 r. oddzielił się od sondy Mars Express… zamilkł i już więcej się nie odezwał. Warto tutaj zwrócić uwagę, że Beagle 2 wylądował prawidłowo na powierzchni Marsa, w rejonie Isidis Planitia. Tylko nigdy więcej się do nas nie odezwał.

Choć misja lądownika na Europie gdzieś na razie majaczy w odległej przyszłości, a NASA jeszcze takiego pomysłu nie zatwierdziła, to w laboratoriach naukowcy pracują nad różnymi komponentami, które miałyby umożliwiać realizację takiej misji. Prędzej czy później zatem taka misja zostanie zrealizowana. Inżynierowie przypuszczają jednak, że to będzie już wiele lat po tym jak Europa Clipper zakończy swoją misję przy Jowiszu. Pozostaje nam zatem zdrowo się odżywiać i prowadzić zdrowy tryb życia, bo długowieczność będzie potrzebna, aby dożyć realizacji tego projektu, a chyba warto.