Ta en närmare titt på den komplexa koreografin som är involverad i att bygga NASA:s Europa Clipper när uppdraget att utforska Jupiters måne Europa närmar sig lanseringsdatumet 2024.

Hårdvaran som utgör NASA:s rymdfarkost Europa Clipper tar snabbt form, som tekniska komponenter och instrument förbereds för leverans till det huvudsakliga renrummet vid myndighetens Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. I workshops och laborationer över hela landet och i Europa, team skapar de komplexa delarna som utgör helheten när uppdragsledare styr den utarbetade koreografin för att bygga ett flaggskeppsuppdrag.

Den massiva 10 fot höga (3 meter höga) framdrivningsmodulen flyttade nyligen från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, till Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) i Laurel, Maryland, där ingenjörer kommer att installera elektronik, radioapparater, antenner, och kablage. Rymdfarkostens tjocka aluminiumvalv, som kommer att skydda Europa Clippers elektronik från Jupiters intensiva strålning, närmar sig sitt slut på JPL. Byggandet och testandet av de vetenskapliga instrumenten vid universitet och partnerinstitutioner över hela landet fortsätter också.

Uppdraget förbereder sig också för sin systemintegrationsgranskning i slutet av 2021, när NASA kommer att se över planerna för montering och testning av Europa Clipper, och dess instrument inspekteras i detalj.

"Det är verkligen spännande att se utvecklingen av flyghårdvara gå framåt i år då de olika elementen sätts ihop bit för bit och testas, " sa Europa Clipper projektledare Jan Chodas på JPL. "Projektteamet är energiskt och mer fokuserat än någonsin på att leverera en rymdfarkost med en utsökt instrumentsvit som lovar att revolutionera vår kunskap om Europa."

Jupiters isiga måne Europa, som hyser ett inre hav med dubbelt så mycket vatten i jordens hav tillsammans, kan för närvarande ha förutsättningar som är lämpliga för att försörja livet. Europa Clipper kommer att bära en bred svit av vetenskapliga instrument i omloppsbana runt Jupiter och genomföra flera nära förbiflygningar av Europa för att samla in data om dess atmosfär, yta, och interiör.

Hårdvara på gång

Leveransen av den höga framdrivningsmodulen från Goddard till APL markerade en milstolpe för den stora hårdvaran. APL byggde de dubbla cylindrarna som utgör modulen och skickade dem till JPL, där tekniker lade till termiska slangar som kommer att bära kylvätska för att hålla farkosten från att bli för varm eller för kall i djupa rymder. Därifrån, cylindrarna gick till Goddard, där drivmedelstankar installerades inuti dem och 16 raketmotorer fästes på utsidan.

En annan stor maskinvara som håller på att bli färdig är rymdfarkostens kylare, som ansluter till värmeslangen. Bredden och längden på en dubbelsäng, kylarens 3 tum tjocka (7,5 centimeter tjocka) panel har det avgörande jobbet att stråla ut värme ut i rymden för att hålla rymdfarkosten inom sitt driftstemperaturområde. Den är täckt med lameller som öppnas och stänger automatiskt när rymdfarkosten sprider mer eller mindre värme för att reglera dess temperatur.

Under tiden, arbetet på APL börjar med att integrera framdrivningsmodulen och telekommunikationshårdvaran (elektronik, radioapparater, antenner, och kablar). Och byggandet av en högförstärkningsantenn – en skål som är nästan 3 meter bred – pågår hos leverantören Applied Aerospace Structures Corporation i Stockton, Kalifornien. Den kommer att levereras till APL i år, där den kommer att integreras innan hela modulen kommer tillbaka till JPL en sista gång. Till våren 2022, det enorma elementet kommer att ansluta sig till annan Europa Clipper-hårdvara som strömmar in i JPL:s huvudvik för montering, testa, och startoperationer (ATLO).

Ett av de första elementen på plats för ATLO kommer att vara rymdfarkostens valv, går nu in i sitt sista tillverkningsskede vid JPL. Så småningom, valvet kommer att skruvas fast i toppen av framdrivningsmodulen och fästas med milsvida kablar så att strömboxen och datorn inuti kan kommunicera med de andra delsystemen.

Fäst till valvet kommer ett däck, även slutföra montering på JPL, som kommer att stödja många av instrumentsensorerna. Kallas nadirdäcket, det stabiliserar rymdfarkostens sensorer och hjälper till att säkerställa att de är rätt orienterade.

Vetenskapliga instrument närmar sig slutförandet

Samtidigt som rymdfarkostens kropp, elektronik, och tekniska delsystem går samman, nio vetenskapliga instrument håller på att monteras och testas i ett nätverk av renrum på NASA-centra, partnerinstitutioner, och privata industrileverantörer. Sviten av instrument kommer att undersöka allt från djupet av det inre havet och dess salthalt till tjockleken på isskorpan och potentiella plymer som kan släppa ut vatten under ytan i rymden.

Planerad att levereras till ATLO från slutet av 2021 till mitten av 2022, instrumenten, som inkluderar kameror för att fånga ytgeologi i detalj, genomgår omfattande tester. Ingenjörer vill vara säkra på att instrumenten kan kommunicera korrekt med flygdatorn, rymdfarkostprogramvara, och kraftundersystemet, för att kunna svara på kommandon och överföra data tillbaka till jorden.

Uppdragsledare erkänner att covid-19-utmaningarna har sträckt ut projekt- och instrumentteamen när de hittar sätt att möta deadlines när delar är försenade eller bemanningen är kort. ingenjörer, tekniker, och forskare fortsätter att slå igenom.

"Vad vi har sett, även mitt i pandemin, är att ingenjörs- och instrumentteamen svarar väldigt bra. Pandemin har påverkat uppdragsschemat, men teamen tar sig an utmaningarna, kommunicerar öppet, och visar enorm flexibilitet för att hålla hårdvaran på rätt spår inför vår lansering i oktober 2024, " sa Europa Clipper biträdande projektledare Jordan Evans. "Vi ser det dag ut och dag in, i hela laget, och det är fantastiskt."

Uppdrag som Europa Clipper bidrar till området astrobiologi, den tvärvetenskapliga forskningen om variabler och villkor i avlägsna världar som skulle kunna hysa livet som vi känner det. Även om Europa Clipper inte är ett livsupptäckt uppdrag, den kommer att genomföra detaljerad spaning av Europa och undersöka om den iskalla månen, med dess underjordiska hav, har förmågan att försörja livet. Att förstå Europas beboelighet kommer att hjälpa forskare att bättre förstå hur livet utvecklades på jorden och potentialen för att hitta liv bortom vår planet.