欧罗巴快船

一条数次飞越木卫二的环木星宽轨将可减少所受的辐射并提高数据传输率

由于木卫二位于木星强烈的辐射场内，即便是近地轨道上的抗辐射探测器也只能工作数月[20]。而另一方面，受地球上数据接收天线数量的限制，使得大多数仪器的数据采集速度远快于通信系统将数据传回地球的速度[20]。因此，对于木卫二轨道飞行器探测的另一项关键性限制因素，是将数据传回地球的时间。相比之下，仪器进行近距离观测时间的长短就并不那么重要了[20]。

喷气推进实验室科学家们的研究表明，通过数月多次飞越传回的数据，“欧罗巴快船”概念将能使一项 20亿美元的任务对取消价值43亿美元的木星-木卫二轨道飞行器概念起到关键的测评作用[20]。在每次飞越之间，欧罗巴快船将有7到10天的时间来传输每次短暂交会时存储的数据，这将使探测器有长达一年的时间来传输数据， 而一艘轨道飞行器却只有30天传输时间，其结果是传回地球的数据几乎多达三倍，同时也减少辐射暴露[20]。欧罗巴快船将不环绕木卫二，而是环绕木星飞行，在3.5年的任务期中，从25至2700公里（16至1678英里）的高空44次飞越木卫二[4][2][50]。该任务概念的一个关键特色是，欧罗巴快船将利用木卫二、木卫三和木卫四的重力助推来改变其轨道，可使探测器在每次飞越时能返回到不同的接近点[51]，每次飞越都将覆盖木卫二不同的区域，以实现中等质量的全球地形测量，包括冰层的厚度[52]。欧罗巴快船可能会低空穿越从卫星冰壳下喷发出的水蒸气羽流，从而获得地下海洋样本，而不必降落到表面并钻穿冰层[26][27]。

“欧罗巴快船”将继续使用经伽利略号和朱诺号木星轨道器测试过的辐射防护技术-150公斤重的钛制屏蔽罩。为了最大限度地发挥其效能，电子设备将嵌入在探测器的核心，以提供额外的辐射防护[52]。

对为轨道飞行器供电的放射性同位素热能发电机和太阳能光伏电源都进行了评估[53]。尽管木星的太阳光照射强度仅为地球轨道的4%，但朱诺号任务证明了太阳能电池板可以为木星轨道器提供电力。太阳能电池板的替代品是以钚-238为燃料的多任务放射性同位素热电发生器[2][52]，该种电源已在火星科学实验室（MSL）任务中得到验证。现有五台可用，其中一台预留给火星2020漫游者任务，另一台作为备份。2013年9月，决定采用更便宜的太阳能电池板为探测器供电，2014年10月3日，宣布选择太阳能电池板为欧罗巴快船提供电力。 该任务的设计者认为，太阳能既比钚便宜，又实用于探测器使用[53]。尽管与钚能发电机相比，太阳能电池板的重量有所增加，但预计飞行器的质量仍在可接受的发射限值内[54]。

初步分析表明，每块电池板的表面积为18米²（190英尺²），在环木星运行期间，当指向太阳时，会连续产生150瓦的电力[55]。当处于木卫二阴影下时，电池组将能让探测器继续收集数据。然而，电离辐射会损坏太阳能电池板。“欧罗巴快船”的轨道将穿过木星的强磁圈，预计随着任务的进行，该磁层圈将逐渐降低太阳能电池板的性能[52]。太阳能电池板将由荷兰空客国防航天公司提供[56]。

“欧罗巴快船”任务装备了一套复杂、用于研究木卫二内部和海洋、地质、化学及宜居性的9件装仪器。电子元件被保护在150公斤重的钛铝屏蔽层内，使其免遭强烈辐射[4][52]。随着任务设计的成熟，探测器的有效载荷和轨道可能会发生变化[57]。2015年5月宣布的轨道飞行器上九部探测仪器，估计总质量为82千克（181磅），如下所示：[58]。

木卫二热辐射成像系统将在中红外和远红外波段对木卫二进行高空间分辨率、多光谱成像，以帮助查找活动地点，如向太空喷射水柱的隐藏喷口。该仪器为2001火星奥德赛号轨道飞行器上热辐射成像系统（THEMIS）的派生型，也是由菲利普·克里斯滕森（Philip Christensen）开发。  

• 首席研究员:菲利普·克里斯滕森， 亚利桑那州立大学

木卫二测绘成像光谱仪是一台成像近红外光谱仪，用于探测木卫二表面成分、识别和测绘有机物（包括氨基酸和托林[59][60]）、盐、酸性水合物、水冰和其他物质的分布。通过这些测量，科学家们希望能将该卫星的表面成分与它的海洋宜居性联系起来[60][61]。木卫二测绘成像光谱仪是与约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室（APL）合作制作。  

• 首席研究员:戴安娜·布莱尼，喷气推进实验室

木卫二成像系统是一台可见光广角和窄角相机，它将以50米（160英尺）的分辨率绘制木卫二大部分地区的地图，并将以高达0.5米的分辨率提供选定区域地表的图像。  

• 首席研究员:伊丽莎白·图特尔, 应用物理实验室

木卫二紫外光谱仪将能探测到微小的喷流，并将提供有关该卫星外气层成分和动态变化的宝贵数据。首席研究员库尔特·雷瑟福德（Kurt Retherford）是使用哈勃空间望远镜进行紫外光谱分析时，发现木卫二喷流的小组成员之一[62]。  

• 首席研究员:库尔特·雷瑟福德，美国西南研究院

木卫二评估和探测雷达:海洋到近地表（REASON）[63][64]是一台双频探冰雷达，设计用于描述和探测从近地表到海洋的木卫二冰壳，揭示木卫二冰壳的隐藏结构和内部潜在的水穴。该仪器将由喷气推进实验室制造[60][63]。  

• 首席研究员:唐纳德·布兰肯希普，得克萨斯大学奥斯汀分校

由于成本超支，利用磁强计探测木卫二内部特征（ICEMAG）被取消[65]，代之以更简单的磁强计[66]。

等离子体磁测深仪器（PIMS）。图为应用物理实验室洁净室中最近组装的法拉第杯传感器和两种仪器外壳配置。左边是最后的飞行硬件，安装了保温毯；右侧是保护敏感硬件以进行传输测试的配置

等离子体磁测深仪（PIMS）测量环绕在木卫二周围的等离子体，以描述由等离子体电流产生的磁场。这些等离子体电流掩盖了木卫二地下海洋的磁感应反应。结合磁强计，它可以测定木卫二关键的冰层厚度、海洋深度和盐度数据。等离子体磁测深仪还将探索木卫二表面风化及物质释放到大气层和电离层的机制，并了解木卫二如何影响其局部空间环境和木星磁层[67][68]。  

• 首席研究员:约瑟夫·韦斯特拉克，应用物理实验室

木卫二行星探测质谱仪（MASPEX）将通过测量木卫二极为稀薄的大气层和所有射入到太空中的表面物质来确定表层和表层下海洋的成分。行星探测质谱仪研发负责人杰克·韦特（jackwaite），也是卡西尼号探测器上离子和中性质谱仪（INMS）科研团队负责人。  

• 首席研究员:吉姆·伯奇，美国西南研究院

表面尘埃质量分析仪（SUDA）[9]是一台质谱仪，它将测量从木卫二喷射出来的细小固体颗粒物成分，为在低空飞越时直接取样表面和潜在的喷流提供了机会。该仪器能够识别喷出物冰中的微量有机和无机化合物[69]。  

• 首席研究员:萨斯卡·肯普夫，科罗拉多大学博尔德分校

A 1U型立方卫星是一台10厘米的立方体

欧罗巴快船任务预留了250公斤的载重以携带其它的飞行组件[34]，现已提出了约12项建议，但都尚处于概念研究阶段，也没计划用于欧罗巴快船任务。下面介绍其中一些：

微纳卫星

由于“欧罗巴快船”飞行任务可能无法轻易改变轨道或高度来穿越偶发的羽状喷流，因此从事该项任务的科学家和工程师们研究了在探测器上部署数颗可能由离子推进器驱动的立方体微型卫星，以穿越喷流并评估木卫二内部海洋的宜居性[2][33][70]。一些早期的建议包括“迷你玛姬”（Mini-MAGGIE）[71]、“达西德”（DARCSIDE）[72][73]、“西尔夫”（Sylph）'[74]和克萨尔特（CSALT）等都属于初步研究拨款阶段所做的一些设想，并没有一项考虑要真正进行硬件开发或飞行。“欧罗巴快船”将把来自微纳卫星的信号传回地球。通过推进，一些微纳卫星也可以进入环绕木卫二的轨道[52]。

子轨道器

• 木卫二生命印迹探索者 （BEE）

美国航天局还评估了释放另一艘250公斤（550磅）重探测器的情况，该探测器被称为“木卫二生物印记探测器”（英文缩写“蜜蜂”），它将配备一台基本的双推进剂发动机和冷气体推进器，以便更加灵活和灵敏地探测木卫二上的偶发活动，并在水羽流被辐射破坏前对它们进行取样和分析，以获取生物印记和生命证据[57]。蜜蜂号羽流探测器将配备一台经验证的带气相色谱分离的质谱仪，它还将携带一台紫外线羽流目标相机以及可见光和热成像仪，以比主探测器上仪器更高的分辨率拍摄活跃区域[57]。蜜蜂号探测器将在2-10公里的高度穿越羽流，然后快速离开，并在远离辐射带的地方进行分析。

• 木卫二地层扫描探测器 （ETP）

欧洲的一项提案提出了一艘配备有磁强计，可在极地轨道上环绕木卫二至少6个月的独立动力探测器概念。它将可测定木卫二深层的内部结构，并提供一种极佳的冰壳厚度和海洋深度测定方法，这些数据原本都是无法通过多次飞越来准确测定的[34]。

撞击探测器

包括一些由荷兰[75]和英国[76]提出的撞击探测器概念。

飞越取样返回

科罗拉多大学提出的“木卫二生命印记分析仪”（ELSA）概念为发射时所搭载的第二艘探测器，它使用一台小型撞击器来来产生一道地表颗粒喷流，并将它们弹射到能够穿过的高度，以便在探测器上采样分析[77][78]。这一概念的一种变体是1996年的木卫二飞越任务，它包含一台10公斤重的撞击器，从主探测器上射出撞击木卫二，从而在约100公里高的附近空间形成一层碎屑云，随后一艘小型探测器近距离穿越采样，并利用木卫二的引力实现自由返回轨道[79][80][81]。收集机制暂定为气凝胶（类似于星尘号任务）。

伽利略号近期飞行中，从560公里高度所看到的木卫二表面

早期的“欧罗巴快船”概念要求配备一架直径约1米的固定着陆器，可能约230公斤（510磅），仪器[44]加推进剂最多30公斤（66磅）。建议配备质谱仪和拉曼光谱仪来测定表面化学性质[44]。着陆器被提议由主探测器运送到木卫二，可能需要类似火星科学实验室降落好奇号那样的空中吊车系统，以便在活跃的裂缝附近实现高精度软着陆[82]。着陆器将使用电池在地面运行约10天[44]。 

“欧罗巴快船”大约需要三年的时间，才能以每像素50米的分辨率拍摄到95%的木卫二表面。有了这些数据，科学家们就可以找到一个合适的着陆点[82]。据估计，包括登陆器在内，这项任务的成本将增加10亿美元[82]。   

单独发射

单独发射的欧罗巴登陆任务想像图（2017设计）

2017年2月确定，设计一套降落在完全陌生地表上的着陆系统风险太大。而“欧罗巴快船”先期的详细的侦察，则可为未来的登陆任务打下基础[83]，这也引发了2017年的独立任务提案：欧罗巴着陆器[84]。美国宇航局的欧罗巴着陆器项目如能得到拨款，则将在2025年单独发射[85]，以补充欧罗巴快船任务的研究[86][87]。在获得专款的情况下，可以选择约10件提案进行评选，每件提案的研制费用为150万美元[88]。总统的2018年和2019年联邦预算提案并没有为欧罗巴着陆器提供资金，但为概念研究分配了1.95亿美元[89][90][91]。

在国会综合开支法案中，美国宇航局2021财年预算没有包括任何语言授权或资助欧罗巴着陆器，因为以前的法案使该任务的前景变得很不明朗[92]。