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Europa Clipper hat endlich die Segel gesetzt.

Die Europa Clipper-Sonde der NASA startete heute (14. Oktober) an der Spitze einer SpaceX Falcon Heavy-Rakete vom Kennedy Space Center (KSC) der NASA in Florida und gab damit den Startschuss für eine mit Spannung erwartete astrobiologische Mission zum Jupitermond Europa.

Der Start vom KSC-Pad 39A erfolgte um 12:06 Uhr EDT (1606 GMT), als die 27 Merlin-Triebwerke der ersten Stufe der leistungsstarken Rakete aufheulten und Clipper in den Himmel schickten.

„Der Start der Falcon Heavy mit Europa Clipper enthüllt die Geheimnisse eines riesigen Ozeans, der unter der eisigen Kruste des Jupitermondes Europa lauert“, sagte NASA-Startkommentator Derrol Nail, als sich die leistungsstarke Rakete heute von der Rampe erhob.

Die Falcon Heavy trägt Europa Clipper in den Himmel über Florida. (Bildnachweis: NASA TV)

Die Triebwerke der beiden seitlichen Booster der Falcon Heavy schalteten nach etwa drei Minuten Flugzeit ab und trennten sich vom zentralen Kern der Rakete, der noch eine Minute weiterflog.

Die Trennung der zweiten Stufe vom zentralen Booster erfolgte etwa vier Minuten nach dem Start. Wenn alles nach Plan verläuft, wird Europa Clipper 58 Minuten nach diesem Meilenstein auf einer interplanetaren Flugbahn ausgesetzt.

Der heutige Start erfolgte dank Mutter Natur ein paar Tage später als ursprünglich geplant. Die NASA und SpaceX wollten ursprünglich am Donnerstag (10. Oktober) starten, verschoben den Start aber, um den Hurrikan Milton abzuwarten, der am Mittwochabend (9. Oktober) über die Golfküste Floridas hinwegfegte.

Die NASA schloss das KSC, um sich gegen den Sturm zu wappnen. Im Rahmen dieser Vorbereitungen wurde der Europa Clipper in einem SpaceX-Hangar in der Nähe von Pad 39A gesichert.

Das Europa Clipper-Raumschiff der NASA ist im Weltraum zu sehen, befestigt an der zweiten Stufe seiner SpaceX Falcon Heavy-Rakete kurz nach dem Start am 14. Oktober 2024. (Bildnachweis: NASA TV)

Ein bahnbrechender Heavy-Start

Der heutige Start war der 11. insgesamt für die Falcon Heavy und ihre zweite interplanetarische Mission. Es war auch der erste Start der Falcon Heavy, der den vollen Einsatz der drei Booster der ersten Stufe erforderte.

Normalerweise haben die Raketen Falcon Heavy und Falcon 9 von Spacex in der ersten Stufe genügend Treibstoff, um Landeanflüge zur Bergung und Wiederverwendung bei zukünftigen Starts durchzuführen.

Die Asteroidensonde Psyche der NASA – das erste interplanetare Raumfahrzeug, das an Bord einer Falcon Heavy fliegt – startete vor fast genau einem Jahr, am 13. Oktober 2023, und benötigte den vollen Einsatz des zentralen Kerns der Rakete. Die beiden seitlichen Booster kehrten an diesem Tag jedoch sicher zurück und landeten auf dem Landeplatz 39A. Europa Clipper hingegen benötigte die gesamte Leistung der Falcon Heavy, um sich auf den Weg zum Jupitersystem zu machen.

Ein langer Weg zur Startrampe

Ende 2015 wies der Kongress die NASA an, Europa Clipper mit dem Space Launch System (SLS), der massiven Mondrakete der NASA, zu starten.

Die SLS befand sich zu diesem Zeitpunkt noch in der Entwicklung, und das sollte auch noch einige Jahre so bleiben. Verzögerungen bei der leistungsstarken Rakete und die Notwendigkeit, zumindest die ersten drei SLS-Fahrzeuge für Starts im Rahmen des Artemis-Mondprogramms der NASA zu verwenden, ließen den Starttermin von Europa Clipper in die Schwebe geraten. (SLS wurde Ende 2022 erstmals eingesetzt und brachte die unbemannte Mission Artemis 1 erfolgreich zum Mond).

Der Haushaltsvorschlag des US-Repräsentantenhauses für 2021 wies die NASA an, Europa Clipper bis 2025 zu starten, und zwar mit einem SLS, „falls verfügbar“. Diese beiden entscheidenden Worte brachten die Sonde auf den Weg zu einer kommerziellen Trägerrakete, bei der es sich um eine Falcon Heavy handelte.

Der Wechsel erfolgte jedoch nicht ohne Abstriche. Die enorme Leistung der SLS – der stärksten Rakete, die jemals eine operative Mission geflogen ist – hätte Europa Clipper in weniger als drei Jahren direkt zum Jupitersystem geschleudert.

Die Reise wird nun etwa doppelt so lange dauern, obwohl die Falcon Heavy im vollständigen Verbrauchsmodus war. Europa Clipper wird einen Vorbeiflug am Mars (im Februar 2025) und einen Vorbeiflug an der Erde (im Dezember 2026) absolvieren müssen, um genügend Geschwindigkeit zu erreichen, um sein Ziel im April 2030 zu erreichen.

Die Probleme mit der Rakete waren nicht die einzigen Schwierigkeiten auf dem Weg von Europa Clipper zur Startrampe. So führten steigende Kosten für das 5 Milliarden Dollar teure Raumfahrzeug dazu, dass die NASA die Entwicklung eines der wissenschaftlichen Instrumente der Sonde – das ICEMAG (Interior Characterization of Europa Using Magnetometry), ein Magnetometer zur Messung des Magnetfelds von Europa – abbrach.

Und im Mai 2024 entdeckte die NASA, dass Transistoren, die den an Bord von Europa Clipper verwendeten ähneln und für die Regulierung der Elektrizität auf der Sonde zuständig sind, „bei niedrigeren Strahlungsdosen als erwartet ausfielen“. Die Enthüllung veranlasste die NASA, weitere Tests mit der Hardware durchzuführen und kam schließlich Ende August zu dem Schluss, dass „die Transistoren die Basismission“ in der strahlungsreichen Umgebung des Jupiters unterstützen können.

Eine ehrgeizige Mission zu einem faszinierenden Mond

Europa Clipper ist eine der aufregendsten und ehrgeizigsten Missionen, die die NASA je durchgeführt hat. Nehmen wir die Sonde selbst: Sie ist das größte Raumfahrzeug, das die Behörde jemals für eine Planetenmission gebaut hat. Beim Start wiegt sie etwa 6.000 Kilogramm (13.000 Pfund) und wird mit ausgefahrenen Sonnenkollektoren etwa 30 Meter (100 Fuß) lang sein – größer als ein Basketballfeld.

Dann ist da noch das Ziel der Sonde. Europa ist einer der vier Galileischen Monde des Jupiters. Er ist mit einer gefrorenen äußeren Kruste bedeckt, unter der nach Ansicht der Wissenschaftler ein riesiger Ozean aus salzigem, flüssigem Wasser schwappt.

Darüber hinaus wurden bereits 2012 in Studien mögliche Wasserfahnen beobachtet, die von der Oberfläche Europas ausgehen. Einige Forscher vermuten, dass diese Wasserfahnen und die Schlote, aus denen sie austreten, Hinweise auf Leben unter der Eiskruste des Mondes enthalten könnten.

NASA-Wissenschaftler stellen schnell klar, dass Europa Clipper nicht nach Leben auf Europa sucht, sondern nur nach der Möglichkeit, dass die Umgebung unter der Oberfläche Leben beherbergen könnte.

„Wenn es auf Europa in dieser bewohnbaren Umgebung, die wir erforschen, Leben gibt, dann befindet es sich unter dem Ozean, so dass wir es nicht sehen können“, sagte Bonnie Buratti, stellvertretende Projektwissenschaftlerin von Europa Clipper am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, während einer Pressekonferenz im September.

„Wir suchen nach Chemikalien auf der Oberfläche, organischen Chemikalien, die die Vorläufer des Lebens sind. Es gibt Traumdinge, die wir beobachten könnten“, sagte Buratti, “wie DNA oder RNA, aber wir erwarten nicht, diese zu sehen. Es geht also [bei der Mission] wirklich nur um die Suche nach einer bewohnbaren Umgebung und nach Beweisen für die Bestandteile von Leben, nicht um Leben selbst.“

Clipper wird auch die Eishülle von Europa im Detail charakterisieren. Diese Arbeit könnte gute Stellen identifizieren, an denen eine Landefähre auf der Suche nach Leben – eine zukünftige Mission, die der Kongress der NASA aufgetragen hat zu entwickeln – landen und arbeiten könnte.

Europa Clipper wird mit einer Reihe von neun wissenschaftlichen Instrumenten Daten sammeln, darunter Kameras für sichtbares Licht und Wärmebildkameras, mehrere Spektrometer und Geräte zur Charakterisierung der magnetischen Umgebung von Europa. Zusammen werden diese Instrumente den Wissenschaftlern der Mission helfen, drei Hauptziele zu erreichen, wie es auf der Europa Clipper-Seite der NASA heißt:

• Bestimmen Sie die Dicke der Eishülle Europas und verstehen Sie, wie der Ozean Europas mit der Oberfläche interagiert;
• Untersuchen Sie die Zusammensetzung des Ozeans von Europa, um festzustellen, ob er die Voraussetzungen für die Entstehung und Erhaltung von Leben hat;
• Untersuchen Sie, wie sich Europas Oberflächenmerkmale gebildet haben, und finden Sie Anzeichen für jüngste Aktivitäten, wie z. B. sich verschiebende Krustenplatten oder Wasserfontänen, die ins Weltall entweichen.

Clipper bringt auch etwas Kultur von der Erde ins Jupitersystem – „In Praise of Mystery: Ein Gedicht für Europa“, geschrieben von der US-Poet Laureate Ada Limón. Das Gedicht ist in ihrer eigenen Handschrift auf einer Metallplatte eingraviert, die als Siegel für den „Tresor“ der Sonde dient, der die Instrumente und wichtige Elektronik vor Strahlung schützt.

Das Gedicht ist Teil der „Message in a Bottle“-Kampagne der NASA, bei der auch ein Chip in der Größe eines Zehn-Cent-Stücks mit den Namen von 2,6 Millionen Menschen eingraviert ist, die ein Stück von sich selbst nach Europa fliegen lassen wollten.

Wenn alles nach Plan verläuft, wird Europa Clipper im April 2030 in eine Umlaufbahn um den Jupiter eintreten. Dort angekommen, wird die Raumsonde eine sechs- bis achtstündige Einführungsphase durchführen, bei der 50 % bis 60 % der 2.722 Kilogramm (6.000 Pfund) Treibstoff der Sonde ausgestoßen werden.

Durch die Zündung wird die Sonde auf eine elliptische Umlaufbahn um den Gasriesen gebracht. Dann beginnt eine lange Reihe von Manövern, um die Flugbahn so auszurichten, dass die Sonde Europa bei etwa 45 Vorbeiflügen aus der Nähe betrachten kann. (Clipper wird in einer Umlaufbahn um den Jupiter verbleiben; eine Umkreisung von Europa wäre angesichts der intensiven Strahlungsumgebung des Mondes zu riskant für die Mission gewesen).

Der erste Vorbeiflug an Europa wird erst im Frühjahr 2031 stattfinden. Die NASA wird diesen ersten Vorbeiflug nutzen, um weitere Korrekturen am Kurs von Clipper vorzunehmen, um die erste wissenschaftliche Kampagne der Sonde vorzubereiten. Bei Dutzenden von Vorbeiflügen ab Mai 2031 wird Europa Clipper seine Sensoren auf die antijovianische Seite des Mondes (die dem Jupiter abgewandte Hemisphäre) richten und dabei bis zu 25 Kilometer über die Oberfläche fliegen. Eine zweite Wissenschaftskampagne wird zwei Jahre später, im Mai 2033, auf der dem Jupiter zugewandten Hemisphäre von Europa beginnen.

Das geplante Ende der Mission von Europa Clipper ist für September 2034 angesetzt, wenn die NASA plant, die Sonde auf Ganymed, einen anderen der Galileischen Monde des Jupiters, abstürzen zu lassen. Diese Entsorgungsstrategie wurde gewählt, weil man davon ausgeht, dass Ganymed relativ schlechte Chancen hat, Leben zu beherbergen, und die Mitglieder des Missionsteams sicherstellen wollen, dass sie das potenziell lebensfreundliche Europa nicht mit Mikroben von der Erde kontaminieren.