Ingenjörer installerar 2-fots breda reaktionshjul på huvuddelen av NASA:s Europa Clipper-rymdfarkost vid byråns Jet Propulsion Laboratory. Orbiter är i sin monterings-, test- och uppskjutningsfas med sikte på uppskjutning 2024. Tack: NASA/JPL-Caltech
Precis som NASA:s Mars-rovers förlitar sig på robusta hjul för att korsa den röda planeten och göra vetenskap, förlitar sig vissa orbiters också på hjul – i det här fallet reaktionshjul – för att hålla sig pekade i jorden. Ingenjörer och tekniker vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien installerade nyligen fyra reaktionshjul på Europa Clipper, som kommer att förlita sig på dem när den reser till Jupiters iskalla måne Europa.
När NASA:s rymdfarkost beger sig ut i rymden, glider in i en omloppsbana runt Jupiter och samlar in vetenskapliga observationer medan den flyger dussintals gånger förbi Europa, snurrar hjulen runt omloppsbanan så att dess antenner kan kommunicera med jorden och att dess vetenskapliga instrument, inklusive kamerorna, kan förbli orienterad.
De fyra reaktionshjulen monterade på NASA:s Europa Clipper De fyra reaktionshjulen monterade på NASA:s Europa Clipper kan ses på det här fotot, som togs under rymdfarkostens huvudkropp under monteringen vid Jet Agency Propulsion Laboratory. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Två fot breda och gjorda av stål, aluminium och titan, hjulen snurrar snabbt för att skapa vridmoment som snurrar orbitern i motsatt riktning. Isaac Newtons tredje rörelselag gäller även i rymden och förklarar det bakomliggande fenomenet: för varje handling finns det en lika och motsatt reaktion. Reaktionshjul får rymdfarkosten att reagera på hjulens snurrande verkan.
Här är ett sätt att visualisera hur reaktionshjul fungerar: föreställ dig att du sitter i en snurrstol och lyfter fötterna från marken så att du kan snurra fritt. Om du skakar bålen åt ena hållet kommer stolen och dina ben att snurra åt motsatt håll. Reaktionshjul fungerar på samma sätt: när reaktionshjulets motor accelererar metallhjulet i en riktning upplever rymdfarkosten acceleration i motsatt riktning.
Utan dessa reaktionshjul skulle Europa Clipper inte kunna göra sin vetenskapliga forskning när den anländer till Jupitersystemet 2030 efter lanseringen 2024. Forskare tror att Europa hyser ett stort inre hav som kan ha förhållanden som främjar liv. Rymdfarkosten kommer att samla in data om månens atmosfär, yta och inre – information som kommer att hjälpa forskare att lära sig mer om havet, isskorpan och potentiella plymer som kan kasta ut vatten under jorden i rymden.
Under sina banor runt Jupiter kommer Europa Clipper att förlita sig på reaktionshjul för att hjälpa den att utföra tusentals varv, eller “rotationer”. Även om rymdfarkosten kan utföra en del av dessa manövrar med thrusters, kräver dess thrusters bränsle – en ändlig resurs ombord på orbitern. Reaktionshjulen kommer att drivas på elektricitet från rymdfarkostens enorma solpaneler.
Ingenjörer och tekniker arbetar tillsammans för att installera reaktionshjul under huvudkroppen på NASA:s Europa Clipper-rymdfarkost, som befinner sig i sin monterings-, test- och uppskjutningsfas vid myndighetens Jet Propulsion Laboratory. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Avvägningen är att reaktionshjulen går långsamt. Europa Clippers reaktionshjul kommer att ta cirka 90 minuter att rotera farkosten 180 grader – en rörelse så gradvis att den på avstånd skulle vara omärklig för det mänskliga ögat. Rymdfarkostens rotation kommer att vara tre gånger långsammare än minutvisaren på en klocka.
Dessutom kan de slitas ut med tiden. han anlände med NASA:s rymdfarkost Dawn, vilket kräver att ingenjörer tar reda på hur man snurrar med hjälp av propeller med tillgängligt bränsle. För att råda bot på detta installerade ingenjörer fyra hjul på Europa Clipper även om det bara behövs tre för att manövrera. De alternerar de tre hjulen i drift för att jämna ut slitaget. Detta lämnar dem med ett “reservdäck” om någon av de andra går sönder.
Installationen av hjulen var ett av de senaste stadierna i den fas som kallas montering, test och uppskjutning. Vetenskapliga instrument fortsätter att anlända till JPL för att läggas till rymdfarkosten. Sedan kommer en mängd olika tester att utföras när rymdfarkosten går in i sin uppskjutningsperiod i oktober 2024. Efter att ha färdats mer än 1,8 miljarder miles (2,9 miljarder kilometer) kommer Europa Clipper att vara redo att börja låsa upp hemligheterna i denna frusna värld.
Läs mer om uppdraget
Uppdrag som Europa Clipper bidrar till området för astrobiologi, det tvärvetenskapliga forskningsfältet som studerar villkoren för avlägsna världar som skulle kunna hysa livet som vi känner det. Även om Europa Clipper inte är ett livsupptäckaruppdrag, kommer det att utföra en detaljerad utforskning av Europa och avgöra om den iskalla månen, med sitt underjordiska hav, har kapacitet att stödja liv. 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.
Leds av Caltech i Pasadena, Kalifornien, leder JPL utvecklingen av Europa Clipper-uppdraget i samarbete med Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL), i Laurel, Maryland, för NASA:s Science Mission Directorate i Washington. APL designade rymdfarkostens huvudkropp i samarbete med JPL och NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Planetary Missions Program Office vid NASA:s Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama utför programledning för Europa Clipper-uppdraget.
Mediakontakter
Gretchen McCartney
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien.
818-393-6215
gretchen.p.mccartney@jpl.nasa.gov
Karen Fox / Alana Johnson
NASA:s högkvarter, Washington
301-286-6284 / 202-358-1501
karen.c.fox@nasa.gov / alana.r.johnson@nasa.gov