W ciszy przestrzeni międzyplanetarnej, w drodze do odległego systemu Jowisza, najambitniejsza dotychczas sonda NASA, Europa Clipper, skierowała swoje potężne instrumenty w stronę nieoczekiwanego celu – Marsa. Ten starannie zaplanowany przelot obok Czerwonej Planety, który miał miejsce w marcu tego roku, był nie tylko kluczowym manewrem nawigacyjnym, ale także wyjątkową okazją do przetestowania jednego z najważniejszych instrumentów na pokładzie statku kosmicznego w rzeczywistych warunkach kosmicznych. Naukowcy, po szczegółowej analizie zebranych danych, z entuzjazmem potwierdzili całkowity sukces testu. System radarowy sondy zadziałał bez zarzutu, torując drogę przyszłym rewolucyjnym odkryciom na lodowym księżycu Jowisza, Europie.

Sonda Europa Clipper, wystrzelona z Florydy 14 października 2024 roku, wykorzystała grawitację Marsa, aby uzyskać niezbędne przyspieszenie i skierować swoją trajektorię w kierunku zewnętrznej części Układu Słonecznego. Jednak zespół naukowy misji dostrzegł w tym przelocie złotą okazję. Gdy statek kosmiczny pędził nad wulkanicznymi równinami Marsa, na wysokościach od 5 000 do zaledwie 884 kilometrów nad powierzchnią, jego zaawansowany instrument radarowy REASON był włączony przez pełne 40 minut. W tym czasie instrument emitował i odbierał fale radiowe, skanując powierzchnię i warstwy podpowierzchniowe Marsa, tworząc przy tym unikalny „radargram”, który dostarczył naukowcom bezcennych danych na temat jego wydajności.

REASON: Oczy, które przenikną pod lód Europy

Instrument REASON, którego akronim oznacza Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface (Radar do Oceny i Sondowania Europy: Od Oceanu do Bliskiej Powierzchni), stanowi serce zdolności badawczych sondy Europa Clipper. Jego głównym zadaniem nie jest badanie Marsa, lecz przeniknięcie przez grubą skorupę lodową księżyca Jowisza, Europy. Naukowcy uważają, że pod tą lodową powłoką, grubą być może na dziesiątki kilometrów, kryje się ogromny ocean ciekłej słonej wody – jeden z najbardziej prawdopodobnych kandydatów na istnienie życia pozaziemskiego w naszym Układzie Słonecznym. Zdolność radaru do penetracji głęboko pod powierzchnię pozwoli naukowcom stworzyć szczegółową trójwymiarową mapę skorupy lodowej, ujawniając jej złożoną strukturę, grubość i możliwe zmiany. Kluczowym celem jest zlokalizowanie potencjalnych kieszeni ciekłej wody w samym lodzie, które mogłyby być połączone z oceanem poniżej, a ostatecznie potwierdzenie istnienia i zmierzenie głębokości tego ukrytego wodnego świata.

Oprócz „patrzenia” w głąb, REASON odegra kluczową rolę w charakteryzacji powierzchni Europy. Jego dane pomogą w mapowaniu cech topograficznych, takich jak chaotyczne tereny, pęknięcia i grzbiety, które przecinają lodową powierzchnię. Łącząc te formacje powierzchniowe ze strukturami podpowierzchniowymi, naukowcy mają nadzieję zrozumieć dynamiczne procesy kształtujące Europę, w tym mechanizmy, dzięki którym materiał z oceanu mógłby dotrzeć na powierzchnię. Procesy te mają kluczowe znaczenie dla astrobiologii, ponieważ taki materiał mógłby zawierać ślady chemiczne lub biosygnatury, które wskazują na istnienie życia.

Dlaczego testowanie w kosmosie było konieczne?

Przeprowadzenie tak szczegółowego testu radaru na Ziemi było praktycznie niemożliwe ze względu na unikalną i imponującą konstrukcję sondy Europa Clipper. Instrument REASON wykorzystuje dwie pary cienkich anten, które rozciągają się z ogromnych paneli słonecznych, osiągając rozpiętość aż 17,6 metra. Same panele słoneczne są monumentalne – ich całkowita rozpiętość jest równa wielkości boiska do koszykówki. Taka powierzchnia jest niezbędna, aby sonda mogła zebrać wystarczającą ilość światła słonecznego na orbicie wokół Jowisza, gdzie światło słoneczne jest około 25 razy słabsze niż na Ziemi.

Przed startem inżynierowie przeprowadzili wszystkie możliwe testy w kontrolowanych warunkach. W Laboratorium Napędu Odrzutowego (JPL) NASA w Południowej Kalifornii modele inżynieryjne anten były testowane na otwartym powietrzu. Jednak rzeczywisty sprzęt lotniczy, po wyprodukowaniu, musiał być przechowywany w sterylnych warunkach w ogromnym pomieszczeniu czystym, gdzie montowano sondę. Aby w pełni przetestować zdolność radaru do emitowania sygnału i odbierania jego „czystego echa”, potrzebna byłaby komora o długości prawie 80 metrów, co było niewykonalne. Dlatego przelot obok Marsa, planety, której topografię naukowcy badają od dziesięcioleci, posłużył jako doskonałe naturalne laboratorium do kalibracji i weryfikacji wydajności instrumentu.

Sukces, który obiecuje przyszłe odkrycia

Dane zebrane podczas 40-minutowej pracy radaru nad Marsem były niezwykle bogate, zawierając łącznie 60 gigabajtów informacji. Inżynierowie niemal od razu wiedzieli, że instrument działa zgodnie ze specyfikacją, jednak pełny zestaw danych stał się dostępny do szczegółowej analizy dopiero w połowie maja. „Z przelotu otrzymaliśmy absolutnie wszystko, na co liczyliśmy” – powiedział Don Blankenship z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin, główny badacz instrumentu REASON. „Celem było ustalenie gotowości radaru do misji na Europie i udało się to w pełni. Każda część instrumentu udowodniła, że działa dokładnie tak, jak to zaprojektowaliśmy”.

Ten udany test to nie tylko osiągnięcie techniczne; to ogromny impuls dla zespołu naukowego. Mają teraz prawdziwe dane, na których mogą ćwiczyć, porównywać je z istniejącymi modelami i doskonalić metody przetwarzania, których będą używać po dotarciu do Europy. „Inżynierowie byli podekscytowani, że ich test wypadł tak doskonale” – powiedziała Trina Ray, zastępca kierownika naukowego misji w JPL. „Zespół naukowy ma teraz przewagę, ponieważ uczy się, jak przetwarzać dane i rozumieć zachowanie instrumentu. Ćwiczą mięśnie, tak jak będą to robić przy Europie”.

Długa podróż do Jowisza i główne cele misji

Podróż sondy Europa Clipper do systemu Jowisza jest długa i złożona, obejmując prawie 2,9 miliarda kilometrów. Po grawitacyjnej „procy” Marsa sonda powróci w kierunku wewnętrznego Układu Słonecznego, aby skorzystać z kolejnej asysty grawitacyjnej, tym razem od Ziemi, w 2026 roku. Ten manewr da jej ostateczne przyspieszenie potrzebne do dotarcia do celu. Obecnie statek kosmiczny znajduje się w odległości około 450 milionów kilometrów od Ziemi.

Gdy dotrze do systemu Jowisza, Europa Clipper nie wejdzie na orbitę wokół samego księżyca Europy, ale wokół Jowisza. Taka trajektoria pozwoli sondzie na wykonanie dziesiątek bliskich przelotów obok Europy, zmniejszając ekspozycję na szkodliwe promieniowanie uwięzione w potężnym polu magnetycznym Jowisza. Trzy główne cele naukowe misji to: ustalenie grubości skorupy lodowej i jej interakcji z oceanem poniżej, zbadanie składu powierzchni i warstw podpowierzchniowych oraz szczegółowa charakterystyka geologii księżyca. Szczegółowe badanie Europy pomoże naukowcom lepiej zrozumieć astrobiologiczny potencjał światów zdatnych do zamieszkania poza naszą planetą, przynosząc odpowiedzi na jedno z najgłębszych pytań ludzkości: czy jesteśmy sami we wszechświecie? Udany test radaru nad Marsem jest kluczowym krokiem na drodze do tych odpowiedzi. Więcej informacji na temat misji można znaleźć na oficjalnej stronie NASA.