Europa-Lander-Konzept neu gestaltet, um Kosten und KomplexitÀt zu senken

WASHINGTON - Überarbeitete Konzepte für eine vorgeschlagene Europa-Lander-Mission könnten ihre Masse und Kosten reduzieren, indem sie ihre wissenschaftlichen Anforderungen vereinfachen und eine dedizierte Kommunikationsrelais überflüssig machen.

In einer Präsentation bei einem Treffen des Ausschusses für Astrobiologie und Planetenwissenschaft der Nationalen Akademien am 28. März sagte Kevin Hand vom Jet Propulsion Laboratory, dass das Feedback aus einer Missionsüberprüfung für den vorgeschlagenen Lander im vergangenen Juni zu Änderungen im Design führte es kostet.

"Die Technologie und die Wissenschaft wurden gut aufgenommen. Die Marschbefehle, die wir aus dieser Überprüfung herausholten, waren zu sehen, ob wir die Architektur vereinfachen könnten, um Komplexität und Kosten zu reduzieren", sagte er. Obwohl es wenig Diskussionen über die Kosten des Landers gab, sagte Hand, es gebe einen "Wunsch", seine Kosten auf unter 3 Milliarden US-Dollar zu senken. [Fotos: Europa, geheimnisvoller Eismond des Jupiter]

Das Konzept für die bei dieser Überprüfung vorgestellte Mission beinhaltete den Start des Landers auf einer Trägerrakete des Space Launch Systems frühestens Ende 2025. Das Raumschiff würde 2030 in die Umlaufbahn um den Jupiter eindringen, wobei eine Landung auf Europa frühestens im Dezember 2031 erfolgen würde Der batteriebetriebene Lander würde für mindestens 20 Tage auf der Oberfläche operieren und sich dabei auf ein Kommunikationsrelais im Orbit verlassen, um Daten zur Erde zu senden.

Hand sagte, dass das Projektteam nach Optionen suchte, um das Relais-Raumfahrzeug abzuschaffen, indem es dem Lander eine größere Antenne gab, um eine direkte Erdkommunikation zu ermöglichen. Dieses Konzept verwendet eine 80 cm breite Flachpanelantenne im Vergleich zu kleineren Antennen der Antenne mit einer Länge von 30 bis 40 Zentimetern, die für die Kommunikation mit dem Relais vorgesehen sind. Ein Quadrant dieser größeren Antenne wurde am JPL gebaut und getestet, mit "ermutigenden" Ergebnissen.

Ein weiterer Faktor, der die Änderung des Designs ermöglicht, ist eine Verschiebung der wissenschaftlichen Anforderungen für den Lander. Ein Bericht eines wissenschaftlichen Definitionsteams im vergangenen Jahr hatte als eine der Prioritäten der Mission die Fähigkeit der Instrumente des Landers eingeschlossen, jedes Leben, das auf der eisigen Oberfläche des Mondes existieren könnte, direkt zu entdecken.

"Das ist eine sehr hohe Bar", sagte Hand. "Diese Bar birgt das Risiko, die Erwartungen vielleicht zu hoch zu setzen und möglicherweise auch einige der anderen Wissenschaften, die die Gemeinschaft für sehr wertvoll hält, zu kippen."

Stattdessen sah das Missionsteam, was der "Sweet Spot" für die Wissenschaft aus der Lander-Mission sein könnte. Hand sagte, dass die Suche nach Biosignaturen des vergangenen oder gegenwärtigen Lebens die wissenschaftlichen Anforderungen für die Mission vereinfachen würde, einschließlich der Reduzierung der Datenmenge, die zur Erde zurück übertragen werden muss.

"Durch den Wechsel zu Biosignaturen können wir den Bedarf an einem speziellen Comm-Relay reduzieren, das eine direkte-zu-Erde-Architektur ermöglicht, die weniger kostspielig und weniger komplex ist", sagte er. Dieser Ansatz bewahrt auch die vorgeschlagene Instrumentennutzlast, die sowohl Biosignatur als auch andere Wissenschaft unterstützt. "Wir haben sehr hart gearbeitet, um keine Instrumente zu entfernen."

Er fügte hinzu, dass der Lander durch die Fokussierung auf Biosignaturen nicht notwendigerweise die Fähigkeit verliert, Leben direkt zu erkennen, sondern dass er nicht mehr das Design der Mission antreibt. "Wenn Sie Ihre Instrumente und Ihre Untersuchungen mit Bedacht auswählen, haben Sie die Möglichkeit, eine Lebenserkennung durchzuführen, aber Sie entlasten sich von einigen Anforderungen der Lebenserkennung."

Eine weitere Veränderung des Landers ist eine Abkehr von der Avionik, die für die Europa-Clipper-Mission entwickelt wurde. Das sollte Geld sparen, führte aber dazu, dass die Masse des Landers erhöht wurde. Hand wies darauf hin, dass eine Erhöhung der Masse des Landers auf der Oberfläche von Europa um ein Kilogramm in eine 30-Kilogramm-Erhöhung der Masse des Raumschiffs auf der Startrampe überging, wenn der Treibstoffbedarf der Mission gegeben war.

Während das Design des Landers und seine wissenschaftlichen Anforderungen verfeinert werden, sind weitere Arbeiten an der Technologie der Mission im Gange. Dazu gehört die Entwicklung eines "Terrain Relative Navigation" -Systems für präzise Landungen auf der Oberfläche und kryogener Probenahmetechnologien, um effizient die kalte, eisige Oberfläche Europas zu trennen und Proben zu sammeln.

Diese Bemühungen wurden fortgesetzt, obwohl der Lander zwischen der NASA und dem Kongress in einem Tauziehen gefangen wurde. Die NASA hat in ihrem Budgetvorschlag für 2018 keine Finanzierung für eine Landemission beantragt, sondern sich stattdessen auf die Mission Europa Clipper konzentriert. Der am 23. März unterzeichnete Omnibus-Gesetzesentwurf für 2018 beinhaltete jedoch 595 Millionen US-Dollar, die sowohl für Clipper als auch für die Landermission bestimmt waren, ohne jedoch genau anzugeben, wie dieses Geld zwischen den beiden aufgeteilt werden sollte. Der Budgetvorschlag der NASA für das Haushaltsjahr 2019 beantragte erneut keine Finanzierung für den Lander.

Hand sagte, er würde gerne mit der Auswahl von Instrumenten für den Lander fortfahren, was es den Ingenieuren ermöglichen würde, sich um tatsächliche Hardware anstatt um Konzepte für Instrumente zu kümmern, die in dem Bericht des Wissenschaftsdefinitionsteams enthalten sind. "Wir haben die Systeme so weit wie möglich für generische Anwendungen entwickelt", sagte er. "Um es auf die nächste Ebene zu bringen, müssen wir mit echten Instrumenten arbeiten. Das würde ich mir im nächsten Jahr wünschen."

Jim Green, Direktor der Planetologie-Abteilung der NASA, stimmte zu. "Wir sind der Ansicht, dass eine unserer nächsten großen Hürden die Instrumentierung sein wird, und wir werden unsere nächsten Schritte in Bezug auf Investitionen in diese sehen", sagte er, mit einer geplanten Besprechung in der NASA-Zentrale, um einige dieser Optionen zu diskutieren.

"Ich denke, Sie werden jetzt sehen, dass das Budget verabschiedet ist, mit der Anweisung des Kongresses, wir werden in einigen dieser Bereiche klug sein", sagte Green.