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エウロパ着陸機は、木星の氷の衛星エウロパに着陸機を送るというNASAの提案された宇宙生物学ミッションのコンセプトです。[ 3 ] [ 4 ]大規模な戦略的科学ミッションとして資金提供と開発が行われれば、2027年に打ち上げられ、エウロパ・クリッパー周回ミッションによる研究を補完し、現地で分析を行う予定です。[ 5 ]
このミッションの目的は、地表から約10cmの深さで生命の痕跡を探すこと 、地表付近の氷以外の物質の組成を特徴づけること、そして着陸機の位置付近に液体の水や最近噴出した物質が存在するかどうかを判断することであった。
NASAは以前、2005年にエウロパ着陸機ミッション構想でエウロパ着陸機のコンセプトを評価していた。[ 6 ]また、2012年にも着陸機の評価が行われた。[ 7 ]エウロパミッションへの支援は継続され、2014年には米国議会下院歳出委員会が、エウロパミッション構想の研究を継続するための8000万ドルの資金を含む超党派法案を発表した。[ 8 ] [ 9 ]
米国議会はエウロパ着陸機に関する議会指令を発出し、NASAは2016年にその概念を評価する研究を開始した。[ 3 ]このミッション構想は海洋世界探査プログラムによって支援されている。[ 10 ] NASAの惑星科学部門は2017年2月初旬に報告書を提出した。[ 3 ]これは科学定義チームによる6か月にわたる研究であった。[ 11 ] [ 12 ]この研究では、エウロパ着陸機ミッションの可能性の科学的価値と工学的設計を評価している。[ 12 ]
議会の包括歳出法案に含まれるNASAの2021会計年度予算には、以前の法案のようにエウロパ着陸機を義務付けたり資金提供したりする条項は含まれておらず、ミッションの将来は不透明だった。[ 13 ]
エウロパ着陸機は、2023年から2032年の惑星科学10年報告書で検討されたが、天王星周回探査機とエンケラドゥス軌道着陸機が優先され却下された。[ 14 ]最終的に、そのような着陸機の計画は2025年に棚上げされた。[ 15 ]
主なミッション目標は、バイオシグネチャーと呼ばれる過去または現在の生命の有機的指標を検出することであった。[ 16 ] [ 3 ] [ 17 ]着陸機は、1990年代のガリレオ探査機ミッションの論理的な後継機として説明されており、そのミッションの主な成果は、居住可能な水環境を提供する可能性のある大きな地下海洋の発見であった。[ 11 ]
地球上では、水が存在するほぼすべての場所に生命が存在する。したがって、エウロパは太陽系内の他の場所で生命を探すための優れた候補地である。[ 18 ]この地下水は地質活動によって温められているだけでなく、溶解した鉱物や有機化合物も豊富に含まれている可能性がある。[ 19 ]
地球上には、太陽光が全く届かないにもかかわらず、熱水噴出孔や極限環境生物によるエネルギー生成に適した化学物質の供給源に依存している様々な生態系が存在する[ 20 ]（化学合成を参照）。これまでの測定結果によると、エウロパには地球の海の約2倍の体積の海が存在する。氷の下にあるこの水層は、衛星の内部と接触している可能性があり、熱水エネルギーや化学反応に容易にアクセスできる。[ 3 ]表面探査ミッションでは、エウロパの比較的若く活発な表面を利用できる。この活動により、深層地下の物質が定期的に表面に移動する可能性があるからである。[ 21 ]
2017年7月18日、下院宇宙小委員会は、計画されている大規模戦略科学ミッションであるエウロパ・クリッパーに関する公聴会を開催し、この着陸機を後継機として検討した。[ 22 ]大統領の2018年と2019年の連邦予算案では、エウロパ着陸機への資金提供は行われていないが、概念研究[ 24 ] [ 25 ]と必要な科学機器の研究[ 26 ]に1億9500万ドル[ 23 ]が割り当てられている。 2022年の包括歳出法案では、将来の海洋世界着陸機ミッションのために氷衛星表面技術に1420万ドルが割り当てられている（NASAはエウロパ着陸機に500万ドルを要求していた）。[ 27 ]結局、そのような着陸機の計画は2025年に棚上げされた。[ 28 ]
着陸機のミッションには、主に3つの科学目標がある。[ 29 ]
飛行の主要段階は、打ち上げ、巡航、軌道離脱、降下、着陸となるはずだった。[ 30 ]宇宙船は、軌道離脱と着陸のシーケンスのさまざまな段階で切り離される複数のモジュールで構成されている。完全なスタックは、太陽電池パネルも備えたキャリアステージによって推進される。[ 1 ]木星の周回軌道投入後、宇宙船は約2年間かけて軌道と速度を調整し、その後エウロパへの着陸を試みる。[ 1 ]
着陸の準備として、キャリアステージは切り離され、宇宙船スタックは減速して降下を開始するデオービットビークル（DOV）と呼ばれる構成になります。この段階のエンジンモジュールであるデオービットステージ（DOS）は、燃焼後に切り離され、着陸機とスカイクレーンシステムで構成される動力降下ビークル（PDV）が残ります。スカイクレーンシステムは、テザーを使用して着陸機を降下させ、100 m（330フィート）の精度で軟着陸させます。[ 1 ]
着陸機には5自由度のロボットアームが搭載され、最大10cmの深さまで浅い地表サンプルを複数採取して搭載実験室に運ぶことができる。[ 1 ]
着陸後、着陸機は放射性同位体熱電発電機（RTG）や太陽光発電ではなく、化学電池の電力を使用して最大22日間稼働します。 [ 1 ] [ 12 ] [ 25 ] 2019年のコンセプトでは、約22日間の地表活動中に安全マージンとして必要なエネルギーの3倍を提供する4つのバッテリーが提案されています。[ 1 ]基本は地表ミッションを完了するのに7日間で、追加の15日間は不測の事態のためのものです。[ 1 ]
電源の種類に関わらず、ミッションの寿命を制限する要因の1つは、強烈な放射線に耐えることである。エウロパの表面は1日あたり540レムの放射線を受けると推定されているが、地球の表面の典型的な放射線量は年間約0.14レムである。[ 31 ]探査機は30日間のミッションで合計2.3Mradの電離放射線を受けると推定されている。[ 1 ]放射線はガリレオ探査機の電子機器をミッション中に損傷した。[ 32 ]
打ち上げロケットはスペース・ローンチ・システム（SLS）で、打ち上げ時期は2025年から2030年の間と提案されている。[ 1 ] [ 33 ] SLSが提案されている宇宙船の質量は、木星周回軌道に投入するための固体燃料とスカイクレーン着陸システムを含めて16.6トンである。[ 34 ]計算された軌道の1つは、2025年にSLSで打ち上げられ、2027年に地球の重力アシストを受け、2030年に木星/エウロパに到着するというものである。 [ 12 ]その後1年間、木星の周回軌道上でエウロパへの着陸に向けて軌道修正を行う。[ 12 ]着陸は、木星周回軌道投入から2年後に行われる。[ 1 ]
エウロパでは、その速度に合わせて表面に着陸する必要があるが、実質的に大気がないため「突入」はなく、単に降下して着陸するだけである。[ 30 ]惑星協会は、NASAがこれをDDL （軌道離脱、降下、着陸）と呼んだと指摘した。[ 30 ] 1995年、ハッブル宇宙望遠鏡を使用した天文学者たちは、エウロパには酸素で構成された非常に希薄な外気圏があることを発見した。[ 35 ]地球と比較すると、その大気は極めて薄く、表面の圧力は0.1μPa、つまり地球の10⁻¹²倍と予測されている。[ 36 ]
着陸機は地球と直接通信するが、エウロパ・クリッパーがまだ稼働していれば、着陸機の追加通信中継機として機能する可能性がある。[ 30 ]通信を確実にするため、着陸機ミッションに通信軌道衛星を含めるという提案がある。[ 37 ]
2018 年 10 月に発表された研究では、エウロパの表面の大部分は、ペニテント と呼ばれる高さ 15 メートル (50フィート)にもなる氷の尖塔が密集して覆われている可能性があると示唆されています。 [ 38 ] [ 39 ]ガリレオ探査機から得られる画像には、これを裏付けるのに必要な解像度はありませんが、レーダーと熱データはこの解釈と一致しています。[ 39 ]これは、着陸ミッションを計画する前に、2023 年と 2024 年にそれぞれ打ち上げられる ESA の木星氷衛星探査機(JUICE) とエウロパ クリッパーによる高解像度偵察を最初に行う必要性を裏付けています。[ 39 ] [ 40 ]
このミッション構想を実現するには、資金とさらなる開発が必要となる。重要な要件の一つは、月の表面の放射線環境下で運用することである。[ 11 ] [ 1 ]エウロパの放射線環境は極めて過酷であるため、着陸機にはジュノー木星探査機の放射線防護室と同程度の追加の保護が必要になる可能性がある。[ 41 ]この防護室は、脆弱なシステム、特に探査機の電子機器への放射線被ばくを軽減するのに役立った。
NASAは2017年5月に科学界に対し、エウロパ着陸機に搭載可能な機器について検討するよう発表した。[ 42 ]コンセプト研究報告書は2019年6月に公開された。[ 43 ]
NASAは、エウロパ探査のための機器コンセプト2（ICEE-2）の下で成熟させる可能性のある14の機器を選定し、それぞれに2年間で約200万米ドルを授与した。[ 26 ] ICEE-2プロジェクトは、ミッションの科学的目標と目的を達成するための新しい機器アプローチの成熟を可能にする。
惑星保護ガイドラインでは、地球の生物によるエウロパの海洋の偶発的な汚染を、1万分の1未満の確率で回避する必要があると規定されている。[ 16 ] [ 46 ]着陸機と着陸システムコンポーネントは、宇宙船に搭載される前にすべての部品を洗浄または滅菌する必要があるクリーンルームで組み立ててテストする必要がある。着陸機を届けた後、スカイクレーンは廃棄のために木星に飛び去ることが推奨されている。[ 47 ]ミッションの最後に、着陸機は焼夷装置を使用して自爆する可能性がある。[ 16 ]このシステムは、宇宙船が地球との通信を失った場合にも作動させることができる。[ 34 ]
エウロパ・クリッパーは、エウロパ着陸機ミッションの基礎を築くために別々に打ち上げられる宇宙船です。[ 3 ]以前は、NASAは周回機と着陸機を同時に打ち上げることを検討していましたが、議会の強い支持により、2016年に着陸機を別々に打ち上げるという追加提案がなされました。[ 48 ]クリッパー周回機は、放射線環境を特徴づけ、着陸地点の決定に役立つ偵察データを提供します。[ 49 ]
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