Backup slides Matousek, Steve; So;n, Christophe (PI); - PowerPoint PPT Presentation

Backup ¡slides ¡ Matousek, ¡Steve; ¡So;n, ¡Christophe ¡(PI); ¡Goebel, ¡Dan; ¡Lang, ¡Jared; ¡ Hand, ¡Kevin; ¡Smith, ¡Robert ¡R.; ¡Strange, ¡Nathan; ¡Willis, ¡Peter ¡ JPL/Caltech ¡ LCPM-­‑10, ¡Low ¡Cost ¡Planetary ¡Missions ¡Conference, ¡ California ¡Ins;tute ¡of ¡Technology, ¡June ¡18 ¡– ¡21, ¡2013 ¡ ¡ (c) ¡2013 ¡California ¡Ins;tute ¡of ¡Technology. ¡Government ¡sponsorship ¡acknowledged. ¡ 6/19/2013 ¡ 1 ¡ ¡

Outline ¡ Focused ¡Science ¡Goals ¡ Science ¡Objec;ves ¡Summary ¡ Two-­‑instrument ¡Payload ¡ Mission ¡Concept ¡ Mission ¡Design ¡of ¡Enceladus ¡and ¡Titan ¡Flybys ¡ JET ¡Conceptual ¡Spacecra\ ¡ Summary ¡ ¡ 6/19/2013 ¡ Pre-­‑decisional ¡For ¡Planning ¡and ¡Discussion ¡Purposes ¡Only ¡ 2 ¡

Focused ¡Science ¡Goals ¡ Leverage ¡Cassini ¡Discoveries ¡ ¡ Assess ¡the ¡astrobiological ¡poten;al ¡of ¡ Enceladus ¡and ¡Titan ¡ ¡ ¡ ¡ Inves;gate ¡the ¡forma;on ¡and ¡ evolu;on ¡of ¡Enceladus ¡and ¡Titan ¡ 6/19/2013 ¡ Pre-­‑decisional ¡For ¡Planning ¡and ¡Discussion ¡Purposes ¡Only ¡ 3 ¡

Enceladus Titan Characterization of the organic molecules in the upper Composition and flux of material in the jets forming the plume atmosphere at different altitudes (> 900 km) and latitudes High resolution images for detailed study of features forming at different time-scales: dune Temperature maps of the faults, tectonics and interior dynamics fields, lakes, river networks, mountains, flows, impact craters 6/19/2013 ¡ Pre-­‑decisional ¡For ¡Planning ¡and ¡Discussion ¡Purposes ¡Only ¡ 4 ¡

Focused ¡Payload ¡of ¡ Two ¡Instruments ¡ ¡ • STEAM: ¡mass ¡spectrometer ¡characterizes ¡ complex ¡organic ¡molecules ¡with ¡a ¡10× ¡larger ¡ mass ¡range, ¡100× ¡higher ¡resolu;on, ¡and ¡ 1000× ¡becer ¡sensi;vity ¡than ¡Cassini ¡ • TIGER: ¡Infrared ¡camera ¡images ¡the ¡heat ¡of ¡ Enceladus’ ¡fractures ¡and ¡exploits ¡four ¡ windows ¡through ¡Titan’s ¡haze ¡ 2.03 – 5.7 µm. 50% Enceladus tiger-stripe fractures coverage at 10 m/pixel. • No ¡Field-­‑of-­‑View ¡conflict ¡– ¡simplifies ¡system ¡ design ¡and ¡opera;ons ¡ 6/19/2013 ¡ Pre-­‑decisional ¡For ¡Planning ¡and ¡Discussion ¡Purposes ¡Only ¡ 5 ¡

STEAM ¡ characterizes ¡the ¡composi;on ¡of ¡the ¡jets ¡and ¡plume ¡emerging ¡ from ¡Enceladus, ¡and ¡the ¡chemical ¡composi;on ¡of ¡Titan’s ¡upper ¡atmosphere. STEAM’s mass resolution (far right) and mass range (below), STEAM ¡ both exceed the Cassini data ¡ INMS capability (right) by over an order of magnitude. The Cassini INMS data reveal interesting, but Mass ¡(Da) ¡ ambiguous chemistry in Enceladus’ plume. STEAM will reach 1000 Da and be able to differentiate compounds INMS ¡ at the level of m/ Δ m = data ¡ 4000. The stored ROSETTA flight spare Mass 18.6 kg STEAM ¡data ¡ Power Demand: Average <25 W FOV 10° x 40° Mass ¡(Da) ¡ Spectral Range 1-300 Da and 18-1000 Da channels 6/19/2013 ¡ Pre-­‑decisional ¡For ¡Planning ¡and ¡Discussion ¡Purposes ¡Only ¡ 6 ¡

� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � Titan ¡ � � � � � � � Huygens landing site VIMS ¡spectra ¡of ¡Titan ¡revealed ¡a ¡ Figure D.1-2: VIMS spectra of Titan revealed a major major ¡surprise: ¡the ¡surface ¡is ¡visible ¡ in ¡several ¡atmospheric ¡windows ¡ JET ¡could ¡get ¡Huygens ¡resolu;on ¡ on ¡15% ¡of ¡Titan’s ¡surface ¡10 ¡;mes ¡ becer ¡resolu;on ¡than ¡Cassini ¡radar ¡ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � images ¡with ¡an ¡infrared ¡camera ¡ from ¡~0.7 ¡– ¡~6 ¡micron ¡peering ¡ through ¡the ¡haze ¡ 7 6/19/2013 Pre-­‑decisional ¡For ¡Planning ¡and ¡Discussion ¡Purposes ¡Only ¡

Mission ¡Concept ¡Overview ¡ ¡ • Intermediate ¡launch ¡vehicle ¡ (Atlas ¡V ¡4XX ¡for ¡example) ¡ • 2 ¡ASRGs ¡for ¡power ¡and ¡waste ¡heat ¡u;liza;on ¡ • 2 ¡instrument ¡payload ¡op;mized ¡for ¡Enceladus ¡ and ¡Titan ¡science ¡objec;ves ¡ • Hiberna;on ¡during ¡most ¡of ¡trip ¡to ¡Saturn ¡ • Enceladus ¡and ¡Titan ¡flybys ¡from ¡Saturn ¡orbit ¡ using ¡Cassini ¡mission ¡design ¡techniques ¡ 6/19/2013 ¡ Pre-­‑decisional ¡For ¡Planning ¡and ¡Discussion ¡Purposes ¡Only ¡ 8 ¡

Proposed ¡JET ¡Trajectory ¡to ¡Saturn ¡ • JET ¡would ¡reach ¡Saturn ¡in ¡ 5. ¡Saturn ¡Arrival ¡ May ¡2030 ¡ 8.5 ¡years ¡using ¡a ¡Venus-­‑ Earth-­‑Earth ¡Gravity ¡Assist ¡ trajectory ¡ – Opera;ons ¡cost ¡would ¡be ¡ kept ¡low ¡during ¡the ¡ interplanetary ¡cruise ¡by ¡ placing ¡the ¡spacecra\ ¡into ¡a ¡ hiberna;on ¡mode ¡ – Mul;ple, ¡similar ¡Saturn ¡ trajectories ¡exist ¡in ¡the ¡early ¡ 1. ¡Launch ¡ Nov. ¡2021 ¡ 2020s ¡ 3. ¡Earth ¡Flyby ¡ 2. ¡Venus ¡Flyby ¡ Mar. ¡2023 ¡ Apr. ¡2022 ¡ 4. ¡Earth ¡Flyby ¡ June ¡2026 ¡ 6/19/2013 ¡ Pre-­‑decisional ¡For ¡Planning ¡and ¡Discussion ¡Purposes ¡Only ¡ 9 ¡

Example ¡JET ¡Science ¡Tour ¡ JET’s ¡science ¡orbit ¡would ¡consist ¡of ¡12 ¡Titan ¡Flybys ¡and ¡4 ¡passages ¡ through ¡the ¡Enceladus ¡plume ¡during ¡a ¡2 ¡year ¡Saturn ¡tour ¡ View ¡of ¡Tour ¡ ¡from ¡Sun ¡ Ti13 ¡ From ¡PRM ¡ Ti12 ¡ Periapsis ¡Raise ¡Maneuver ¡ (PRM) ¡ Enceladus ¡ Detail ¡Area ¡ Titan ¡ View ¡of ¡Tour ¡from ¡ Ti1-­‑Ti5 ¡ Saturn ¡North ¡Pole ¡ 6/19/2013 ¡ Pre-­‑decisional ¡For ¡Planning ¡and ¡Discussion ¡Purposes ¡Only ¡ 10 ¡

C. ¡Enceladus ¡Ground-­‑Tracks ¡ 0 ¡ 60 ¡S ¡ Ligeia ¡Mare ¡ A. ¡Titan ¡Ground-­‑Tracks ¡ Alt. ¡< ¡1500 ¡km ¡ Kraken ¡Mare ¡ Alt. ¡< ¡1000 ¡km ¡ 80 ¡S ¡ VII ¡ ¡ II ¡ I 270 ¡W ¡ V ¡ ¡ III ¡ 90 ¡W ¡ ¡ ¡ ¡ VI ¡ Ti1 ¡ ¡ VIII ¡ Ti2 ¡ ¡ ¡ IV ¡ FENSAL ¡ En2 ¡ ¡ En3 ¡ Ti12 ¡ SHANGRI-­‑LA ¡ BELET ¡ AZTLAN ¡ SENKYO ¡ ADIRI ¡ XANADU ¡ En4 ¡ En1 ¡ Huygens ¡ ¡ ¡ Hotei ¡Arcus ¡ Landing ¡ Ti11 ¡ Site ¡ Ti10 ¡ TSEGIHI ¡ 180 ¡W ¡ Ti5 ¡ Ti6 ¡ Ti7 ¡ Ti4 ¡ Ti8 ¡ Ti3 ¡ Ti9 ¡ Ontario ¡Lacus ¡ D. ¡Enceladus ¡Plume ¡Penetra;on ¡ Ligeia ¡Mare ¡ 200 ¡m ¡ 200 ¡m ¡ 150 ¡m ¡ 250 ¡m ¡ 200 ¡m ¡ 300 ¡m ¡ 500 ¡m ¡ 500 ¡m ¡ 150 ¡m ¡ Kraken ¡Mare ¡ 100 ¡m ¡ > ¡500 ¡m ¡ 75 ¡m ¡ > ¡500 ¡m ¡ 50 ¡m ¡ > ¡500 ¡m ¡ DILMUN ¡ FENSAL ¡ SHANGRI-­‑LA ¡ SENKYO ¡ BELET ¡ XANADU ¡ AZTLAN ¡ ADIRI ¡ 25 ¡m ¡ Huygens ¡ Landing ¡ Hotei ¡Arcus ¡ Site ¡ 150 ¡m ¡ 50 ¡m ¡ TSEGIHI ¡ 100 ¡m ¡ 75 ¡m ¡ 25 ¡m ¡ 50 ¡m ¡ 100 ¡m ¡ 50 ¡m ¡ 75 ¡m ¡ Ontario ¡Lacus ¡ 75 ¡m ¡ B. ¡Titan ¡Coverage ¡ (Emission ¡> ¡45°, ¡Incidence ¡< ¡90°) ¡ 6/19/2013 ¡ 11 ¡ Pre-­‑decisional ¡For ¡Planning ¡and ¡Discussion ¡Purposes ¡Only ¡

JET ¡Conceptual ¡Spacecra\ ¡ The ¡JET ¡mission ¡would ¡provide ¡a ¡plaqorm ¡to ¡demonstrate ¡and ¡ characterize ¡ASRG ¡technology ¡while ¡obtaining ¡high ¡value ¡science ¡ Fixed ¡3 ¡meter ¡high ¡gain ¡antenna ¡ Fully ¡redundant ¡spacecra\ ¡ ¡ provides ¡40-­‑60 ¡kbps ¡of ¡data ¡return ¡ ¡ from ¡Saturn ¡ Two ¡Advanced ¡S;rling ¡Radioisotope ¡ Generators ¡(ASRGs) ¡provide ¡~250W ¡at ¡Saturn ¡ Focused ¡science ¡payload ¡consis;ng ¡of ¡two ¡ instruments, ¡TIGER ¡(infrared ¡camera) ¡and ¡ Passive ¡capillary ¡loop ¡heat ¡pipe ¡system ¡removes ¡ STEAM ¡(mass ¡spectrometer) ¡ the ¡ASRG ¡waste ¡heat ¡and ¡transfers ¡the ¡heat ¡to ¡ the ¡S/C ¡ Dual ¡mode ¡bipropellant ¡propulsion ¡system ¡ provides ¡~2.4 ¡km/s ¡delta-­‑V ¡capability ¡ 6/19/2013 ¡ Pre-­‑decisional ¡For ¡Planning ¡and ¡Discussion ¡Purposes ¡Only ¡ 12 ¡