Das größte Raumschiff, das die NASA jemals für die Planetenerkundung gebaut hat, hat gerade seine „Flügel“ erhalten: riesige Solaranlagen, die es auf seiner Reise zu Jupiters Eismond Europa mit Energie versorgen.
Die Raumsonde Europa Clipper der NASA wurde kürzlich im Kennedy Space Center der Agentur in Florida mit einer Reihe riesiger Solaranlagen ausgestattet. Jede davon ist etwa 14,2 Meter lang und 4,1 Meter hoch. Damit sind die Anlagen die größten, die die NASA jemals für eine Planetenmission entwickelt hat.
Sie müssen groß sein, damit sie während der Untersuchung des Jupitermondes Europa, der fünfmal weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde, durch die Raumsonde möglichst viel Sonnenlicht aufnehmen können.
Für den Start wurden die Arrays zusammengefaltet und am Hauptkörper der Raumsonde befestigt. Wenn sie jedoch im Weltraum entfaltet werden, wird Europa Clipper eine Länge von über 30,5 Metern haben – einige Meter mehr als ein professioneller Basketballplatz.
Die „Flügel“, wie sie von den Ingenieuren genannt werden, sind so groß, dass sie im Reinraum von Kennedys Payload Hazardous Servicing Facility, wo die Teams das Raumschiff für seinen Start am 10. Oktober vorbereiten, nur einzeln geöffnet werden konnten.
Sehen Sie zu, wie Ingenieure und Techniker die riesigen Solaranlagen von Europa Clipper in einem Reinraum im Kennedy Space Center in Florida ausrollen und testen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/KSC/APL/Airbus
Fliegen im Weltraum
In der Zwischenzeit bewerten Ingenieure weiterhin Tests, die zur Strahlungsbeständigkeit der Transistoren auf der Raumsonde durchgeführt wurden. Langlebigkeit ist entscheidend, denn die Sonde wird mehr als fünf Jahre unterwegs sein, um 2030 das Jupitersystem zu erreichen. Während sie den Gasriesen umkreist, wird die Sonde mehrmals an Europa vorbeifliegen und dabei eine Reihe wissenschaftlicher Instrumente einsetzen, um herauszufinden, ob der Ozean unter seiner Eisschale Bedingungen aufweist, die Leben ermöglichen könnten.
Die Energie für diese Vorbeiflüge in einer Region des Sonnensystems, die nur drei bis vier Prozent des Sonnenlichts der Erde abbekommt, wird von jeder Solaranlage mit fünf Panelen bereitgestellt. Sie wurden am Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland, und bei Airbus in Leiden, Niederlande, entwickelt und gebaut. Sie sind viel empfindlicher als die Solaranlagen, die auf Häusern verwendet werden, und die hocheffizienten Raumfahrzeuge werden den von ihnen erzeugten Strom optimal nutzen.
Auf dem Jupiter werden die Solarzellen von Europa Clipper zusammen etwa 700 Watt Strom erzeugen, etwa so viel, wie eine kleine Mikrowelle oder eine Kaffeemaschine zum Betrieb braucht. Auf der Raumsonde speichern Batterien den Strom für die gesamte Elektronik, eine komplette Nutzlast an wissenschaftlichen Instrumenten, Kommunikationsgeräte, den Computer und ein komplettes Antriebssystem mit 24 Triebwerken.
Dabei müssen die Arrays bei extremer Kälte arbeiten. Im Schatten des Jupiters sinkt die Temperatur der Hardware auf –240 °C. Um sicherzustellen, dass die Panels bei diesen Extremen funktionieren, haben die Ingenieure sie in einer speziellen Kryokammer im Lütticher Raumfahrtzentrum in Belgien getestet.
„Das Raumschiff ist gemütlich. Es hat Heizungen und eine aktive Wärmeschleife, die es in einem viel normaleren Temperaturbereich halten“, sagte Taejoo Lee von APL, der Produktliefermanager für Solaranlagen. „Aber die Solaranlagen sind ohne Heizungen dem Vakuum des Weltraums ausgesetzt. Sie sind völlig passiv, also sind das die Temperaturen, die sie erreichen, egal wie die Umgebung ist.“
Etwa 90 Minuten nach dem Start werden sich die Arrays innerhalb von etwa 40 Minuten aus ihrer gefalteten Position entfalten. Etwa zwei Wochen später werden auch sechs an den Arrays befestigte Antennen ihre volle Größe entfalten. Die Antennen gehören zum Radarinstrument, das in und unter der dicken Eisschicht des Mondes nach Wasser suchen wird. Sie sind enorm und entfalten sich senkrecht zu den Arrays auf eine Länge von 17,6 Metern.
„Zu Beginn des Projekts dachten wir wirklich, es wäre fast unmöglich, eine Solaranlage zu entwickeln, die stark genug ist, um diese gigantischen Antennen zu tragen“, sagte Lee. „Es war schwierig, aber das Team ging mit viel Kreativität an die Herausforderung heran und wir haben es geschafft.“