Orbitador de las lunas heladas de Júpiter -Jupiter Icy Moons Orbiter
El Jupiter Icy Moons Orbiter ( JIMO ) fue una nave espacial propuesta por la NASA diseñada para explorar las lunas heladas de Júpiter . El objetivo principal era Europa , donde un océano de agua líquida puede albergar vida extraterrestre. Ganímedes y Calisto , que ahora se cree que tienen océanos líquidos y salados debajo de sus superficies heladas, también fueron objetivos de interés para la sonda.
La nave espacial JIMO
JIMO iba a tener una gran cantidad de características revolucionarias. A lo largo de su viaje principal a las lunas de Júpiter, iba a ser propulsado por un sistema de propulsión de iones a través del motor de propulsión eléctrica de alta potencia o NEXIS, y alimentado por un pequeño reactor de fisión . Un sistema de conversión de energía Brayton convertiría el calor del reactor en electricidad. Al proporcionar mil veces la salida eléctrica de los sistemas de energía convencionales basados en generadores termoeléctricos de radioisótopos o solares (RTG), se esperaba que el reactor abriera oportunidades como volar un sistema de radar de penetración de hielo a gran escala y proporcionar datos sólidos de gran ancho de banda . transmisor.
El uso de propulsión eléctrica (8 motores de iones, más propulsores Hall de diferentes tamaños) permitiría entrar y dejar órbitas alrededor de las lunas de Júpiter , creando ventanas de observación y mapeo más completas que las que existen para las naves espaciales actuales, que deben hacer vuelos cortos. por maniobras debido al combustible limitado para maniobrar.
El diseño requería que el reactor se colocara en la punta de la nave espacial detrás de un fuerte escudo de radiación que protegía el equipo sensible de la nave espacial. El reactor solo se encendería una vez que la sonda estuviera bien fuera de la órbita terrestre, por lo que se minimiza la cantidad de radionucleidos que deben ponerse en órbita. Se cree que esta configuración es menos riesgosa que los RTG utilizados en misiones anteriores al Sistema Solar exterior .
La misión Europa Lander propuso incluir en JIMO un pequeño módulo de aterrizaje Europa de propulsión nuclear. Viajaría con el orbitador, que también funcionaría como un relé de comunicación con la Tierra. Investigaría la habitabilidad de Europa y evaluaría su potencial astrobiológico confirmando la existencia y determinando las características del agua dentro y debajo de la capa helada de Europa.
Northrop Grumman fue seleccionado el 20 de septiembre de 2004 para un contrato de diseño preliminar de 400 millones de dólares, superando a Lockheed Martin y Boeing IDS . El contrato debía estar vigente hasta 2008. Los contratos separados, que cubrían la construcción y los instrumentos individuales, se adjudicarían en una fecha posterior.
Especificaciones de diseño preliminares
- Masa bruta en órbita terrestre baja: 36.375 kg
- Masa de propelente de xenón: 12.000 kg
- Masa del módulo del reactor: 6.182 kg (salida de 200 kWe)
- Masa seca del módulo de la nave espacial: 16.193 kg
- Masa de carga útil científica: 1500 kg
- Turboalternadores eléctricos: múltiples 104 kW (440 V CA)
- Radiador desplegable: 422 m 2 de superficie
- Propulsores de iones eléctricos Herakles: múltiples 30 kW de alta eficiencia, impulso específico 7.000 s (69 kN · s / kg)
- Propulsores Hall: alta potencia, mayor empuje
- Enlace de telecomunicaciones: 10 Mbit / s (4 × 250 vatios TWTA)
- Tamaño desplegado: 58,4 m de largo x 15,7 m de ancho
- Tamaño replegado: 19,7 m de largo × 4,57 m de ancho
- Vida útil del diseño de la misión: 20 años
- Fecha de lanzamiento: 2017
- Vehículo de lanzamiento: Delta IV Heavy
- Costo: 16 mil millones de dólares excluyendo el lanzamiento
Propulsión nuclear
Se propuso que la misión JIMO incluyera un sistema de propulsión eléctrica nuclear para la misión de larga duración, con energía proporcionada por un pequeño sistema de energía de fisión de 200 kWe . El programa de propulsión nuclear se llevó a cabo de 2003 a 2005 por la rama de Reactores Navales del DOE .
El diseño del sistema propuesto fue un reactor refrigerado por gas y conversión de energía Brayton para generar una salida máxima de 200 kilovatios de energía durante la larga vida útil de la misión JIMO.
Perfil de la misión
Se planearon tres lanzamientos para mayo de 2015 a LEO con el fin de ensamblar las dos etapas de transferencia y la sonda. Las etapas de transferencia se diseñaron para lanzar la sonda en su trayectoria a Júpiter durante la ventana de lanzamiento que se extiende desde finales de octubre de 2015 hasta mediados de enero de 2016.
Durante el primer mes de vuelo, se desplegarían las estructuras principales de la sonda, se activaría el reactor nuclear y se probarían los propulsores. El vuelo interplanetario habría durado hasta abril de 2021 (se suponía que los motores de iones funcionarían dos tercios del tiempo).
Una vez que la sonda estuviera en el área de influencia de Júpiter, la navegación se volvería más compleja y difícil. La sonda tendría que utilizar maniobras de asistencia por gravedad para entrar en órbita.
La sonda habría estudiado Calisto y luego Ganímedes durante tres meses cada uno, y finalmente Europa durante un mes ( también se planificaron estudios de Io cuando las condiciones orbitales hubieran sido favorables).
Al final de la misión en septiembre de 2025, el vehículo habría estado estacionado en una órbita estable alrededor de Europa.
Cancelación
Debido a un cambio de prioridades en la NASA que favoreció las misiones espaciales tripuladas, el proyecto perdió fondos en 2005, cancelando efectivamente la misión JIMO. Entre otras cuestiones, la tecnología nuclear propuesta se consideró demasiado ambiciosa, al igual que la arquitectura de la misión de montaje en órbita y de lanzamiento múltiple. Los ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro de JIMO fueron despedidos o reasignados durante la primavera y el verano de 2005.
Como resultado de los cambios presupuestarios, la NASA está considerando en cambio una misión de demostración a un objetivo más cercano a la Tierra para probar el reactor y los sistemas de rechazo de calor. La nave espacial posiblemente también se reduciría de su tamaño original.
Cuando fue cancelada, la misión JIMO se encontraba en una etapa de planificación temprana y no se esperaba su lanzamiento antes de 2017. Iba a ser la primera misión propuesta del Proyecto Prometheus de la NASA , un programa para desarrollar la fisión nuclear en un medio de propulsión de naves espaciales .
Reemplazos posteriores propuestos
Después de JIMO, la NASA y la ESA planearon una misión conjunta a las lunas de Júpiter, la Misión del Sistema Europa Júpiter . Esta misión también fue cancelada en 2011.
Desde entonces, la ESA ha seguido trabajando por separado en ese diseño y el 2 de mayo de 2012 seleccionó la misión Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) sobre otras dos misiones de la ESA para su financiación. La misión JUICE estudiará las lunas de Júpiter Europa, Calisto y Ganímedes y se lanzará como una misión de clase L de la ESA en 2022 en un cohete portador Ariane 5 .
A finales de la década de 2010, el Europa Clipper se convirtió en la principal misión de la NASA a Europa con una diferencia significativa en que funcionaría con energía solar y realizaría múltiples sobrevuelos de la luna en lugar de orbitarla. Otra misión similar es Europa Lander , una misión de astrobiología propuesta por la NASA, Europa, para complementar Europa Clipper. Está previsto que Europa Clipper se lance en 2024 y Europa Lander se lance en 2025.
Ver también
- Europa Lander (NASA) (continuación del módulo de aterrizaje lanzado de forma independiente para Europa Clipper)
- Jupiter Icy Moon Explorer (más tarde la sonda del sistema Júpiter planificada por la ESA)