エウロパ・クリッパーは太陽電池パネルを展開し、木星に向かっているが、火星を経由する迂回路を取っている。
打ち上げ自体は滞りなく行われ、集まった科学者、エンジニア、そしてミッションスペシャリストたちは安堵した。もしファルコン・ヘビーが100%の成功率を維持していなかったら、何百万時間にも及ぶ作業が一瞬にして無駄になっていたかもしれない。
「非常にストレスフルで、打ち上げは決して楽しいものではありません」と、搭載されている9つの機器のうちの1つの主任研究員であるサーシャ・ケンプフ博士はThe Register紙に語った。ケンプフ博士は過去20年間チームに所属しており、その時間が無駄になる可能性を痛感している。
これはNASAのこれまでで最大かつ最も装備の充実した惑星間探査機です。ファルコン・ヘビーのスラスターによる初期推進力があっても、約6,000kg（13,000ポンド）のクリッパーが火星と母星からの重力スリングショットを経て木星に到達するまでには5年以上かかります。木星到着後、クリッパーは4年間のミッションを開始し、太陽系で生命に必要な条件を宿す可能性が最も高いと考えられているエウロパの氷の衛星の地図作成、探査、探査を行います。
木星の4番目に大きい衛星は、地球の約90%の大きさで、厚い氷の殻（深さ15～25キロメートルと推定）に完全に覆われており、その下には広大な液体の水の海が隠されています。この海は、太陽系最大の惑星を周回する木星の重力によって常に引っ張られ、揉まれているため、温かく保たれています。表面からは液体の柱が噴き出しており、これはエウロパの海が生命を支えるのに必要な条件を備えているかどうかを示す証拠となる可能性があります。
ユーロパ・クリッパー - クリックして拡大
NASA は数十年にわたってこの旅を計画してきた。計画には、着陸、海底への潜水艦の掘削、そして今や月の表面を地図化し、海中の海洋をスキャンし、エウロパの成分を調べることを期待する、慎重に設計された 9 つの機器が含まれている。
木星の衛星エウロパを取り囲む恐ろしい放射線帯を考えると、エウロパを周回できる宇宙船を建造することはできません。そこでクリッパーは、機器の大部分をシールドされたケージに収め、放射線帯を潜り抜けます。危険地帯を抜けた後、データは地球に送られ、エウロパが太陽系における生命とその資源の源であるかどうかが明らかになるでしょう。
丘の上の輝く可能性都市
この打ち上げは、エウロパを発見した17世紀の天文学者ガリレオ・ガリレイがぜひ見たかったものだった。
1610年1月8日に初めて月を観測したのは彼だとされていますが、激しい盗作疑惑の末、ドイツの天文学者シモン・マリウスも同時期に月を観測していたものの、その記録を放送に間に合わなかった可能性が浮上しました。ブロードバンドの速度は17世紀に馬に乗った人物の速度とは比べものになりません。月は反射率の高い氷の表面と大きさで発見しやすく、絶えず変化する氷の地殻によって太陽系で最も滑らかで、最も明るい天体の一つとなっています。
人類が初めてエウロパのぼやけた写真を目にしたのは、1973年のパイオニア10号の通過時と、その1年後のパイオニア11号の通過時だった。ボイジャー探査機は、それよりわずかに鮮明な画像を取得し、氷の亀裂が広がる表面と、決定的なことに衝突クレーターがないことを映し出していた。これは、表面が絶えず変化し、再形成されていたことを示唆している。
ボイジャーが撮影したカラーのエウロパ。出典：NASA - クリックして拡大
これらの画像に触発されたアーサー・C・クラークは、傑作『2001年宇宙の旅』の続編『2010年』を執筆しました。この作品では、月を宇宙船の燃料補給基地として利用するという構想が描かれています。しかし、中国の宇宙飛行士による試みは悲劇的な失敗に終わり、氷の下に生息する原始的な生命体が宇宙船を圧倒しました。
1995年に打ち上げられたガリレオ探査機は、その直後に3万3000キロ（2万マイル）の距離から月の表面の非常に鮮明な写真を送り返したが、その8年間のミッション期間中に計11回の接近通過を成し遂げ、これは他のどの木星衛星よりも多かった。
ガリレオの磁力計は、エウロパの氷の殻の下に地下海が存在する可能性が高いこと、そして姉妹衛星であるカリストとガニメデにも相当量の水が存在することを明らかにしました。これら3つの衛星には、地表より上に広がる希薄な大気である「地表外気圏」も存在します。
ケンプフ氏やクリッパー計画のチームの他のメンバーのような科学者たちが探査したいのはこの外気圏だが、まずはそこに到達する必要があり、太陽系の他の部分も協力することになる。
最初の目的地は火星！
太陽系最大の惑星への探査機の旅は、遠回りとなる。まず探査機は速度を上げるため、火星へ向かう。
惑星を利用して無料で速度を上げるというコンセプトは、UCLAの数学者マイケル・ミノビッチが考案しました。彼は1961年当時最速のスーパーコンピュータであったNASAジェット推進研究所のIBM 7090を用いて、その1年後に軌道計算における三体問題を解きました。月と地球のような2つの天体に基づいて軌道を計算するのは比較的簡単ですが、太陽のような別の天体を方程式に加えると、非常に興味深い軌道力学が生まれる可能性がありました。ミノビッチの方程式は人類の初期の宇宙探査機の速度向上に使用されており、クリッパーも例外ではありません。
火星の重力井戸に突入することで、探査機は毎秒2キロメートルの速度を得ることになると、ミッション設計マネージャーのステファノ・カンパニョーラ氏はThe Register紙に語った。その代わりに、火星は微量の運動量を失うことになる。
「火星の軌道は技術的には当初の軌道を利用するのに最適な場所ではないが、（タイミングが合えば）火星の重力を無料で利用することができ、それによって多くの推進剤を節約できる」と彼は説明した。
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探査機は火星を周回した後、地球に戻り、再び重力アシストを受ける。これにより、探査機は木星まで電力を供給され、十分な推進剤が蓄えられた状態で木星周回軌道に入り、危険な放射線帯に留まることなくエウロパに接近できるようになる。
カンパニョーラ氏は、軌道投入後、クリッパーチームは木星の4つの主要衛星の重力の影響を利用して探査機の軌道を調整し、エウロパ表面の大部分をスキャンし、急降下して状況をサンプリングする計画だと説明した。これにより探査機の燃料が節約され、搭載されている機器が十分な耐久性を保てばミッションの延長も可能になる。
しばらくの間、ハードウェアを保護する
遮蔽されていない人間は、地上にいる間、毎日致死量の荷電粒子放射線を浴びることになります。しかし、放射線は計測機器にも深刻な問題を引き起こすため、クリッパーの設計では、宇宙船の重要な部品をできるだけ多く、機体中央の耐放射線性貯蔵庫に収めることを目指しています。
例えば、ケンプフ博士は、今回の飛行に向けて表面塵分析装置（SUDA）の設計チームに所属しています。これは、エウロパの地表付近に潜む物質を探知するための探知装置です。この装置は、調査結果をリポジトリに収納された8GBのフラッシュメモリに保存し、探査機がエウロパと放射線遮蔽を離れる際に、そのデータを地球に向けて送信します。
SUDA探知機が到着。出典：NASA - クリックして拡大
機器のコンポーネントの一部を保護するためにチームができることは多くありませんが、保管庫に保管できるものはすべて保護できると彼は説明しました。この設計により、クリッパーチーム全体が探査機の寿命を延ばすことを目指しています。
もう一つの問題は、各自が機器を適切な位置に配置できるかどうかだ。惑星探査機エウロパ用質量分析計（MASPEX）は月面から25キロメートルほど下まで降下する探査機で使用されるが、月面の地図を作成するために使用するカメラの位置が低すぎると探査機の速度が速すぎて、ピクセルスミアリングと呼ばれる現象が発生すると彼は述べた。
同じ問題が、月の周囲や月内部の粒子を探知するために設計されたMASPEX機器にも影響するだろうと、この機器を開発したサウスウエスト研究所のグループリーダー、ケリー・ミラー氏は説明した。
ハッブル宇宙望遠鏡はエウロパ内部からの噴出を観測しており、もしチームが非常に幸運であれば、探査機が噴出物のいずれか、あるいはその余波を捉えられるのではないかと期待されている。もしそれが実現すれば、エウロパが実際に生命の存在に適しているかどうかについて、多くの情報が得られるだろう。
クリッパーは当初のミッション計画では月を49回通過する予定だったが、ミラー氏はレジスター紙に対し、機器がさらに多くのフライバイに耐えられることを期待していると語った。実際、NASAの過去のミッションは、当初の計画停止日をはるかに超えて延長されてきた。
しかし、最終的にはクリッパーは意図的に破壊される。有用な科学的成果がすべて得られた後、チームは探査機がエウロパに衝突して汚染するリスクを避けたいため、代わりに木星の別の衛星の一つであるガニメデとの衝突コースに乗せる予定だ。
地球外環境の居住可能性を研究する上で、おそらくこれまでで最も大きな可能性を秘めた探査機にとって、これは悲しい結末となるだろう。しかし、送り返される大量のデータは、太陽系で我々が孤独ではないことを示す重要な手がかりを明らかにする可能性がある。®
