Введение

Отмененная миссия орбитального аппарата НАСА к ледяным спутникам Юпитера, а также миссия Европейского космического агентства.

Юпитерский орбитальный аппарат ледяных лун (JIMO) — это предлагаемый космический аппарат НАСА, разработанный для исследования ледяных спутников Юпитера. Основной целью была Европа, где под океаном жидкой воды может существовать внеземная жизнь. Ганимед и Каллисто, которые, как полагают, также имеют под ледяной поверхностью жидкие соленые океаны, также представляли интерес для этого зонда.

Космический аппарат JIMO

JIMO должен был обладать множеством революционных особенностей. На протяжении всего основного этапа полета к лунам Юпитера, он должен был приводиться в движение ионной двигательной установкой, использующей либо двигатель High Power Electric Propulsion, либо двигатель NEXIS, и питаться от небольшого ядерного реактора. Система преобразования энергии Брэйтона преобразовывала бы тепло реактора в электроэнергию. Обеспечивая в тысячу раз большую электрическую мощность, чем обычные системы на основе солнечных батарей или радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ), реактор, как ожидалось, откроет возможности, такие как использование полномасштабной радиолокационной системы для проникновения сквозь лед и обеспечение мощного передатчика данных с высокой пропускной способностью. Использование электрической двигательной установки (8 ионных двигателей, а также двигателей Холла различных размеров) позволило бы входить и выходить на орбиты вокруг лун Юпитера, создавая более широкие возможности для наблюдения и картографирования, чем у существующих космических аппаратов, которые вынуждены совершать кратковременные гравитационные маневры из-за ограниченного запаса топлива для маневрирования. Конструкция предусматривала размещение реактора в носовой части космического аппарата, за мощным радиационным щитом, защищающим чувствительное оборудование. Реактор должен был быть активирован только после того, как зонд покинет околоземную орбиту, чтобы минимизировать количество радионуклидов, которые необходимо выводить на орбиту. Считается, что эта конфигурация менее рискованна, чем РИТЭГи, используемые в предыдущих миссиях к внешним планетам Солнечной системы. В рамках миссии "Europa Lander" предлагалось включить в состав JIMO небольшой ядерный посадочный модуль для Европы. Он должен был перемещаться вместе с орбитальным аппаратом, который также выполнял бы функцию ретранслятора связи с Землей. Модуль должен был исследовать обитаемость Европы и оценить ее астробиологический потенциал, подтвердив наличие и определив характеристики воды внутри и под ледяной оболочкой Европы. 20 сентября 2004 года компания Northrop Grumman была выбрана для выполнения предварительного проектного контракта стоимостью 400 миллионов долларов США, обойдя Lockheed Martin и Boeing IDS. Срок действия контракта должен был истечь в 2008 году. Отдельные контракты на строительство и отдельные приборы должны были быть заключены позднее.

Ядерная тяга

Миссия JIMO была предложена с использованием ядерной электрической двигательной установки для длительной миссии, с питанием, обеспечиваемым небольшой 200 кВт ядерной системой деления. Программа разработки ядерных двигательных установок проводилась с 2003 по 2005 год отделением военно-морских реакторов Министерства энергетики.

Профиль миссии

В мае 2015 года планировалось три запуска к низкой околоземной орбите для сборки двух разгонных блоков и зонда. Разгонные блоки были разработаны для вывода зонда на траекторию к Юпитеру в течение пускового окна, простирающегося с конца октября 2015 года по середину января 2016 года. В течение первого месяца полета должны были быть развернуты основные конструкции зонда, активирован ядерный реактор и испытаны двигатели. Межпланетный перелет должен был продолжаться до апреля 2021 года (ионные двигатели должны были работать две трети времени). По мере приближения зонда к зоне влияния Юпитера навигация становилась бы более сложной. Для выхода на орбиту зонду предстояло использовать гравитационные маневры. Зонд должен был изучать Каллисто и затем Ганимед в течение трех месяцев каждый, и, наконец, Европу в течение одного месяца (также планировалось изучение Ио при благоприятных орбитальных условиях). В конце миссии в сентябре 2025 года аппарат должен был быть выведен на стабильную орбиту вокруг Европы.

Отмена

Из-за изменения приоритетов в NASA, в пользу пилотируемых космических миссий, проект лишился финансирования в 2005 году, что фактически привело к отмене миссии JIMO. Помимо прочего, предложенная ядерная технология была признана чрезмерно амбициозной, как и концепция многократных запусков и сборки на орбите. Инженеры Лаборатории реактивного движения, работавшие над JIMO, были уволены или переведены на другие должности весной и летом 2005 года. В результате изменений в бюджете, NASA рассматривает возможность проведения демонстрационной миссии к объекту, расположенному ближе к Земле, для испытания реактора и систем теплоотвода. Возможно, космический аппарат будет уменьшен по сравнению с первоначальными размерами. На момент отмены миссия JIMO находилась на ранней стадии планирования, а запуск не ожидался ранее 2017 года. Она должна была стать первой миссией в рамках проекта "Прометей" NASA – программы по разработке ядерного деления как способа обеспечения движения космических аппаратов.

Последующие предложения по замене

После JIMO, NASA и ESA планировали совместную миссию к спутникам Юпитера, Миссию системы Юпитера и Европы (Europa Jupiter System Mission). Эта миссия также была отменена в 2011 году. С тех пор ESA продолжала работать отдельно над этой разработкой и 2 мая 2012 года выбрала миссию Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) для финансирования, предпочтя её двум другим миссиям ESA. Миссия JUICE будет изучать спутники Юпитера Европу, Каллисто и Ганимед и была запущена 14 апреля 2023 года как миссия класса L ESA на ракете-носителе Ariane 5. В конце 2010-х годов Europa Clipper стала основной миссией NASA к Европе, существенно отличаясь тем, что она будет работать на солнечной энергии и совершать многочисленные пролёты мимо спутника, а не выходить на орбиту вокруг него. Еще одна подобная миссия – Europa Lander, предлагаемая NASA астробиологическая миссия к Европе, предназначенная для дополнения Europa Clipper. Запуск Europa Clipper запланирован на 2024 год, а Europa Lander – на 2025 год.