Mặt trăng băng giá của sao Mộc là một trong những thế giới đáng để khám phá nhất - đó là lý do tại sao các nhà khoa học của NASA chìm sâu trong quá trình thiết kế Europa Clipper, một tàu vũ trụ nhằm phá vỡ bí mật của nó.
Europa Clipper sẽ ra mắt ngay sau năm 2023, sau đó tìm đến hệ thống Sao Mộc trong khoảng 40 lần vượt qua mặt trăng băng giá bí ẩn. Một khi nó đến, tàu vũ trụ sẽ thu thập thông tin quan trọng về địa chất, thành phần và đại dương bên trong của mặt trăng. Nhưng trước khi nhóm có thể bắt tay vào chế tạo tàu vũ trụ, nó đã có một đánh giá cuối cùng để vượt qua.
"Europa chúng tôi không thực sự hiểu được - có những bí ẩn thực sự quan trọng mà chúng tôi đang cố gắng tìm hiểu", Robert Pappalardo, một nhà khoa học hành tinh tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA và nhà khoa học dự án cho nhiệm vụ, nói với Space.com. "[Europa Clipper] sẽ cho chúng ta biết rất nhiều về cách thức các mặt trăng băng giá hoạt động và mặt trăng băng giá có lẽ là môi trường có thể ở phổ biến nhất trong vũ trụ, vì vậy điều đó thật thú vị." [Ảnh: Europa, Mặt trăng băng giá bí ẩn của Sao Mộc]
Bất kỳ sự sống nào trên mặt trăng băng giá sẽ không xuất hiện trên bề mặt: Nó sẽ được ẩn giấu trong các đại dương bên trong, nơi lực hút của một hành tinh gần đó giữ cho chất lỏng của nước. Tất cả cuộc sống như chúng ta biết bây giờ cần nước. Ngoài ra, hoạt động địa chất dưới đáy biển có thể cung cấp hóa chất để nuôi vi sinh vật. và băng sẽ chặn bức xạ nguy hiểm đập vào bề mặt. Vì vậy, trong khi có rất nhiều khoa học khác để làm tại Europa, hiểu được khả năng cư trú của nó - hoặc thiếu nó - là một phần quan trọng của nhiệm vụ. "Mọi người quan tâm đến nó, mọi người muốn biết về thế giới bí ẩn này có thể chứa chấp sự sống", Pappalardo nói. "Đó là một lý do thực sự quan trọng để làm điều đó."
Tàu vũ trụ sẽ mang theo một bộ chín dụng cụ được thiết kế để làm việc cùng nhau để giải quyết một số bí ẩn lớn đó và để đánh giá mức độ thực sự của mặt trăng. Trong chuyến thăm của mình, tàu vũ trụ sẽ đến chỉ trong vòng 15,5 dặm (25 km) của bề mặt Europa, và đó là tín hiệu một mình tốt cho các nhà khoa học về sứ mệnh. "Chúng tôi sẽ lấy lại những hình ảnh tuyệt vời", Christina Richey, nhà khoa học nhân viên trên Europa Clipper, nói với Space.com.
Lớp vỏ băng đó có rất nhiều bí mật, không ít trong số đó là độ dày của nó. Các đặc điểm phổ biến nhất trên bề mặt là các đường vân và các nhà khoa học không chắc chúng hình thành như thế nào. Những khoảng trống trong dải băng có thể khiến những luồng nước biển bắn vào không gian, cũng như xảy ra tại mặt trăng băng giá nổi tiếng nhất của Sao Thổ, Enceladus.
Và dường như có một quá trình nào đó liên quan đến việc di chuyển những khối băng dọc theo bề mặt của Europa, nhưng chi tiết về những gì điều khiển nó vẫn còn là một bí ẩn. "Có rất nhiều từ quan điểm địa chất mà chúng ta chưa thấy, và chúng ta chỉ đang lấy mực", David Senske, phó nhà khoa học dự án cho Europa Clipper, nói với Space.com.
Để giải quyết những bí ẩn đó, tàu vũ trụ, dụng cụ và người quản lý của nó đều dựa trên chiến thuật được phát triển bởi các nhiệm vụ trước đó. Giống như Juno, tàu vũ trụ sẽ dựa vào năng lượng mặt trời trong vùng lạnh của hệ thống Sao Mộc. Và giống như Cassini tại Enceladus, Clipper có thể bay qua các luồng. [Luồng nước trên Europa: Khám phá trong hình ảnh]
Nhưng cũng có những thách thức mới để giải quyết, như chọn một con đường cho tàu vũ trụ đi theo hệ thống Sao Mộc, trong một quá trình gọi là lập kế hoạch quỹ đạo, mà Senske gọi đùa là "ma thuật đen". (Tàu vũ trụ sẽ không quay trực tiếp vào Europa, bởi vì nó sẽ nhận được quá nhiều phóng xạ nếu có. Nhưng hạn chế đó mang lại lợi ích cũng như bắt gặp các mặt trăng khác. "Io xảy ra ngay tại đó", Richey nói. Ai lại không muốn nhìn vào cơ thể hành tinh trông giống như một vực thẳm đầy thủy đậu? ")
Lập kế hoạch quỹ đạo là một nỗ lực toán học phức tạp và lựa chọn cuối cùng sẽ xác định chính xác những gì khoa học có thể được thực hiện trong nhiệm vụ vượt qua Europa. Đó là lý do tại sao nhóm quỹ đạo đang đưa ra một bộ tùy chọn cho các nhóm trên mỗi công cụ để đánh giá, để chọn một nhóm có tiềm năng khoa học tốt nhất nói chung.
Đó là một quá trình riêng biệt từ việc xác định tuyến đường của tàu vũ trụ đến hệ thống Sao Mộc ở nơi đầu tiên, đang chờ đợi quyết định của NASA về phương tiện phóng của nhiệm vụ. Clipper sẽ lái Hệ thống phóng không gian của chính cơ quan cho hành trình ba năm hoặc SpaceX Falcon Heavy, sẽ kéo dài hành trình đến năm hoặc sáu năm.
Trong khi họ đang chờ đợi một quyết định, nhóm nghiên cứu tập trung vào rào cản hiện tại: giải quyết các câu hỏi được đưa ra trên các đánh giá về các thành phần riêng lẻ của dự án và cách chúng tương tác. Sau khi giải quyết xong, dự án sẽ nhập vào những gì các nhà thiết kế nhiệm vụ gọi là giai đoạn C, bao gồm thiết lập ngân sách cuối cùng cho dự án và bắt đầu chế tạo tàu vũ trụ thực sự. "Đó là khi niềm vui bắt đầu," Richey nói.
Trong khi đó, một rủi ro chính là một phần của tàu vũ trụ có thể vượt xa người khác một chút, khiến các kỹ sư khó khăn hơn trong việc kéo mọi thứ lại gần nhau. "Đây luôn là khoảng thời gian căng thẳng đối với bất kỳ đội nào, nhưng tôi nghĩ đội này đang xử lý nó khá tốt và tôi nghĩ tất cả chúng tôi đều hào hứng bắt đầu xây dựng," Richey nói. "Nó giống như một phiên bản phức tạp của Tetris, nơi hàng này đang xếp hàng thực sự tuyệt vời và các khu vực khác đang bắt đầu xếp hàng và hoạt động, nhưng bạn muốn chắc chắn rằng bạn không đi quá xa so với phần còn lại của họ."
Đối với Pappalardo, người đã tham gia vào nhiệm vụ trong những ngày đầu tiên và nhớ lại cuộc đấu tranh để xây dựng sự hỗ trợ cho nó, quá trình này đã trở thành một cơn lốc.
"Thật đáng kinh ngạc, chúng tôi phải di chuyển thật nhanh để có được một buổi ra mắt mà sớm nhất sẽ là năm 2023", ông nói. "Đôi khi, bạn dừng lại và nhận ra bạn đang ở trong dòng sông này đang chảy ào ạt, và nó chỉ mang bạn theo vì có rất nhiều việc phải làm."
