Сложности миссии к Европе

Луна Юпитера Европа одно из самых загадочных для астробиологии мест в Солнечной системе. Ледяная корка покрывает глубокий океан воды, и из-за приливо-отливных сил Юпитера на Европе может вырабатываться энергия необходимая для существования жизни.
Карл Хиббиттс, ученый из Университета Джона Хопкинса, работает над разработкой высоко-скоростного космического аппарата, который сможет доставить будущие орбитальные станции на Европу. В этом интервью Астробиологическому Журналу он объясняет, почему падение исследовательской капсулы на Европу сможет дать больше информации, чем спускаемый аппарат (типа марсохода).

Астробиологический журнал (АЖ): Вы имеете некоторый план относительно "Europa Hyper-Velocity Impactor". Могли бы вы рассказать, как это будет работать?

Карл Хиббиттс (КХ): Этот снаряд должен будет с большой скоростью упасть на поверхность Европы, тем самым, поднимая фонтан частиц (ejecta). И так мы сможем сделать измерения состава твердой поверхности луны, которые невозможно провести с орбиты.

АЖ: Как быстро должен падать аппарат на Европу?

КХ: 13 км/c. Это скорость, с которой Европа вращается вокруг Юпитера. Вы даже можете двигаться быстрее, если захотите, но 10 км/с оптимальная скорость, и это, фактически, та скорость, с которой Tempel 1 бомбардировал комету.

Глубина проникновения в большой степени зависит от различий в плотности капсулы и поверхности, поэтому мы хотим сделать снаряд тяжелым, чтобы он проник глубже. Предполагаемый вес хотя бы 100 кг, а возможно и больше, если мы сможет это сделать. Фонтан частиц может быть в миллион раз массивнее, чем сама капсула.

Форма капсулы тоже влияет на выброс вещества. Мы может сделать ее плоской, что сразу поднимет материал с поверхности, а затем образуется облако из более глубокого материала луны. Или мы можем сделать капсулу заостренной, для того чтобы она глубже проникла, но при этом создаст больше вертикальных выбросов (plume) внутреннего материала. Мы пытаемся разделить различные выбросы материала друг от друга, поэтому нужно найти оптимальный способ извлечения внутренней породы луны. Очень важно провести некоторые опыты в лаборатории, чтобы в дальнейшем получить лучшие научные результаты. Европа же это не комета, и результаты будут отличаться от результатов "Deep Impact". Для этого мы должны лучше предсказать состав и свойства поверхности.

АЖ: Некоторые модели для Европы говорят о том, что толщина колеблется от 20 до 100 км, т.е. средняя толщина около 40 км. Я не могу представить, как маленькая капсула проникнет так глубоко внутрь.

КХ: Это правда. Мы сможем проникнуть только на несколько метров во внутрь. Цель в том, чтобы преодолеть радиационный слой.

АЖ: Какой радиационный слой?

КХ: Это слой на поверхности, который облучен частицами магнитного поля Юпитера. Нельзя предполагать, что некоторые области не облучены, из-за того, что ледяная корка Европы отделена от внутренних областей спутника. Внешние слои медленно плавают по кругу уже многие сотни тысяч лет, и рано или поздно они облучатся. Так вот, мы хотим найти такое место, которое относительно недавно взаимодействовало с внутренними слоями.

АЖ: Так вы утверждаете, что под внешним слоем есть другой слой, который поддался облучению в меньшей степени и даст понять, что представляет из себя Европа?

КХ: Да. Конечно, это не полностью изолированный слой. Существует переход от более облученного участка к менее облученному. Но еще глубже, вероятно на метро вниз, есть слой, совсем не пострадавший от облучения.

АЖ: На поверхности есть много похожих на вены цветных полос, и ученые не знают, что это. Поможет ли "бомбардировщик" понять это?

КХ:Основной вопрос, на который мы хотим узнать ответ. Действительно ли это - гидроокись соли, или это - гидроокись серной кислоты?

АЖ: Вы не смогли понять это по данным спектрометра?

КХ: Мы бы смогли, если бы они не были настолько гидророваны. Водяной лед поглощает свет на очень важных для понимания длинах волн. И это все портит. И теперь понятно, почему аппарат будет таким мощным. Поднимая материал в поверхности, мы его нагреваем. Конечно, большинство материала будет слишком нагрето, но некоторая часть будет нагрета до той степени, чтобы лед испарился, и появится возможность исследовать не ледяные компоненты поверхности. Это очень похоже на то, что произошло с "Deep Impact". Кроме того "Deep Impact" бомбардировал комету, и фонтан частиц парил вокруг несколько часов, а на Европе частицы будут висеть всего несколько минут. Все из-за различных гравитационных сил кометы и спутника.

АЖ: На комете, если частицы оторвались от поверхности, то недостаточно гравитации, чтобы вернуть их назад. Но на Европе, частицы вернутся обратно на поверхность.

КХ: Правильно. Мы можем изучать и первичные брызги частиц (flash), и вертикальные выбросы материала (plume), но получим разные результаты. Брызги скажут нам состав не ледяных материалов, из которых состоит поверхность. Вертикальные выбросы расскажут о материалах внутри под поверхностью, которые могут отличаться от внешних слоев.

АЖ: Одна вещь, которая мы не понимаем, почему поверхность Европы относительно гладкая? Почему нет ледяных гор на ее поверхности, на пример? Скажет ли на "бомбардировщик" что-то о геологии Европы.

КХ: Это теоретически возможно.

АЖ: Кажется у "бомбардировщика" есть одно преимущество, которого нет у наземного аппарата. Наземный аппарат может попасть, например, в трещину во льду, а с "бомбардировщиком" можно даже не волноваться по поводу ландшафта Европы.

КХ: Однако, и мы не хотели бы попасть в трещину. Хотелось бы попасть на более гладкую поверхность по возможности. Это будет не приятно начинать из центра исследуемого разлома.

АЖ: Вы бы не получили необходимый выброс материала?

КХ: Получили, но мы не знаем, как в таком случае будет происходить выброс. Ландшафт очень важен для наземного аппарата, но мы точно не знаем, насколько он важен для нас.

АЖ: Вы сказали, что хотели бы, чтобы аппарат упал на поверхность, взаимодействующую в недавнем прошлом с нижними слоями. Но я думаю, что такая поверхность имеет сложный ландшафт, чем более старая.

КХ: Это зависит от того, каким образом образовались эти геологические единицы. Молодые образования, сформированные по подобию горных цепей на земле, должны иметь сложный ландшафт. Но, что насчет областей, сформированных по подобию базальтовых полей в Колумбии. Поэтому наша цель - молодые и гладкие формирования. Нам необходима гладкая поверхность площадью 10 метров, что-то вроде pahoehoe, но это уже не подходит для наземного аппарата.

АЖ: Что, если ледяная модель неправильная и капсула попадет прямиком в океан и утонет.

КХ: Это будет про замечательно. Вы так не думаете?

АЖ: Но не будет никаких выбросов вещества. Правильно?

КХ: Нет, будет огромный выброс. Океан вроде горы, а вырос как извержение.

АЖ: Так это будет тоже самое, как метеорит попадает в океан на Земле. Создаст большой всплеск и затем волну цунами.

КХ: Да, что-то подобное случится, но в меньших масштабах.

АЖ: Если какие-то трудности с загрязнениями на капсуле?

КХ: Нет. Я уже говорил с "Planetary Protection Office". Аппарат будет самостерилизующийся.

АЖ: Будут ли еще какие-то инструменты на "бомбардировщике" или это будет большой металлический шар?

КХ: Будет камера, такая же как и на "Deep Impact". Камера передаст важную информацию для наземного аппарата, фотографии с очень высоким разрешением.

АЖ: Что вы думаете о возможности отправки миссии NASA Europa, учитывая текущие проблемы с бюджетом?

КХ: Это произойдет в будущем. Политические взгляды меняются, но приоритеты в науке сохраняются в течение последних 10 лет. Европы всегда была на высоких позициях. Конечно, в списке есть еще Титан и сейчас Энцелад. Но Титан не имеет условий для существования жизни на нем при температуре 94 К на поверхности. Лично я, хотел бы увидеть миссию на Титан, не зависимо от астробиологических целей. Но для астробиологии важнее миссия на Европу.