Der Europa Clipper der NASA soll nach geeigneten Bedingungen für Leben auf einem eisbedeckten Jupitermond suchen. Am 14. August erhielt die Raumsonde ein für diese Mission zentrales Hardwareteil: die riesige schüsselförmige Hochleistungsantenne.
Die Hochleistungsantenne erstreckt sich über 10 Fuß (3 Meter) über den Körper des Raumfahrzeugs und ist die größte und prominenteste Antennenreihe auf dem Europa Clipper. Die Raumsonde wird es brauchen, wenn sie den eisbedeckten Mond Europa erforscht, nach dem sie benannt ist und der etwa 444 Millionen Meilen (715 Millionen Kilometer) von der Erde entfernt liegt. Ein wichtiges Missionsziel besteht darin, mehr über den unterirdischen Ozean des Mondes zu erfahren, der eine bewohnbare Umgebung beherbergen könnte.
Sobald die Raumsonde Jupiter erreicht, wird der Funkstrahl der Antenne eng auf die Erde gerichtet. Bei Hochleistungsantennen geht es darum, diesen schmalen, konzentrierten Strahl zu erzeugen. Der Name bezieht sich auf die Fähigkeit der Antenne, Energie zu bündeln, sodass das Raumschiff leistungsstarke Signale zurück zum Deep Space Network der NASA auf der Erde senden kann. Das wird eine Flut wissenschaftlicher Daten mit hoher Übertragungsrate bedeuten.
Die präzisionsgefertigte Schüssel wurde in sorgfältig choreografierten Schritten über mehrere Stunden hinweg in einer Halle der Spacecraft Assembly Facility im Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien am Raumschiff befestigt.
„Die Antenne hat alle eigenständigen Tests erfolgreich abgeschlossen“, sagte Matthew Bray einige Tage vor der Installation der Antenne. „Wenn das Raumschiff seine letzten Tests abschließt, werden Funksignale über eine spezielle Kappe durch die Antenne zurückgeleitet, um zu überprüfen, ob die Telekommunikationssignalpfade funktionsfähig sind.“
Bray arbeitet am Labor für Angewandte Physik der Johns Hopkins University in Laurel, Maryland. Er ist der Designer und leitende Ingenieur der Hochleistungsantenne, an der er 2014 zu arbeiten begann. Es war eine ziemliche Reise für Bray und die Antenne.
Erst im vergangenen Jahr hat er gesehen, wie die Antenne im Vorfeld der Installation kreuz und quer durch das Land zog. Seine Fähigkeit, Daten präzise zu übertragen, wurde 2022 zweimal im Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, getestet. Zwischen diesen beiden Besuchen machte die Antenne einen Zwischenstopp im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, um Vibrationen und thermisches Vakuum zu testen, um zu sehen, ob sie den Erschütterungen beim Start und den extremen Temperaturen im Weltraum standhalten kann.
Dann ging es im Oktober 2022 zum JPL, wo es auf dem Raumschiff installiert wurde, um den Transport im nächsten Jahr zum Kennedy Space Center der NASA in Florida vorzubereiten.
Die lange Reise zum Jupiter beginnt mit einem Start vom Kennedy Space Center im Oktober 2024.
Beobachten Sie, wie Mitglieder des Europa Clipper-Teams die große, schüsselförmige Hochleistungsantenne des Raumfahrzeugs anheben und im Hauptreinraum des Jet Propulsion Laboratory der NASA installieren. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Europa im Visier
„Die Hochleistungsantenne ist ein entscheidender Bestandteil beim Aufbau von Europa Clipper“, sagte Jordan Evans, Clipper-Projektmanager bei JPL. „Es stellt ein sehr sichtbares Stück Hardware dar, das die Fähigkeit bietet, die das Raumschiff benötigt, um die wissenschaftlichen Daten von Europa zurückzusenden. Es sieht jetzt nicht nur wie ein Raumschiff aus, da es jetzt die große Antenne hat, sondern ist auch bereit für die bevorstehenden kritischen Tests.“ während wir uns dem Start nähern.“
Das Raumschiff wird neun wissenschaftliche Instrumente auf Europa trainieren, die alle große Mengen an umfangreichen Daten produzieren: hochauflösende Farb- und Stereobilder zur Untersuchung seiner Geologie und Oberfläche; Wärmebilder im Infrarotlicht, um wärmere Gebiete zu finden, in denen sich Wasser nahe der Oberfläche befinden könnte; reflektiertes Infrarotlicht zur Kartierung von Eis, Salzen und organischen Stoffen; und Messungen von ultraviolettem Licht, um die Zusammensetzung atmosphärischer Gase und Oberflächenmaterialien zu bestimmen.
Clipper wird eisdurchdringendes Radar vom unterirdischen Ozean abprallen lassen, um dessen Tiefe sowie die Dicke der darüber liegenden Eiskruste zu bestimmen. Ein Magnetometer wird das Magnetfeld des Mondes messen, um die Existenz des Tiefsees und die Dicke des Eises zu bestätigen.
Die Hochleistungsantenne wird den Großteil dieser Daten innerhalb von 33 bis 52 Minuten zurück zur Erde übertragen. Die Stärke des Signals und die Datenmenge, die es gleichzeitig senden kann, werden weitaus größer sein als die der Galileo-Sonde der NASA, die ihre achtjährige Jupiter-Mission im Jahr 2003 beendete.
Bei JPL war Simmie Berman, der Hochfrequenzmodulmanager bei APL, für die Antenneninstallation vor Ort. Wie Bray begann sie 2014 mit der Arbeit an der Antenne. Das Hochfrequenzmodul umfasst das gesamte Telekommunikationssubsystem der Raumsonde und insgesamt sieben Antennen, darunter die Hochleistungsantenne. Ihre Aufgabe während der Installation bestand darin, sicherzustellen, dass die Antenne ordnungsgemäß am Raumschiff montiert wurde und dass die Komponenten richtig ausgerichtet und gut integriert waren.
Während die Ingenieure von APL und JPL die Installation viele Male virtuell und mit realen Modellen geübt haben, wurde die Hochleistungsantenne am 14. August zum ersten Mal an der Raumsonde angebracht.
„Ich habe noch nie an etwas dieser Größenordnung gearbeitet, sowohl im Hinblick auf die physische Größe als auch im Hinblick auf das allgemeine Interesse“, sagte sie. „Kleine Kinder wissen, wo Jupiter ist. Sie wissen, wie Europa aussieht. Es ist supercool, an etwas zu arbeiten, das das Potenzial hat, in puncto Wissen so große Auswirkungen auf die Menschheit zu haben.“
Nach Abschluss dieses wichtigen Meilensteins hat Europa Clipper noch ein paar Schritte und einige weitere Tests vor sich, um sich auf seine Reise ins äußere Sonnensystem vorzubereiten.