Europa Clipper: Mission zu einem Mond mit Leben?
»Was lange währt, wird endlich gut.« Dieses Motto könnte man der Raumsonde Europa Clipper voranstellen, deren grundsätzliche Planung vor mehr als 25 Jahren begann. Angeregt wurde das Projekt durch Bilder der Raumsonde Galileo, die in den Jahren 1995 bis 2003 Jupiter umrundete und dabei auch mehrmals dem Mond Europa nahe kam. Die Aufnahmen dieser Sonde enthüllten eine Eisoberfläche, die in Teilen verblüffend dem Meereis der Erde an den Polen ähnelte. Zudem zeigte sich, dass es nur sehr wenige größere Einschlagkrater auf der Eisoberfläche gibt; offenbar ist die Oberfläche mit einem mittleren Alter aus geologischer Sicht sehr jung.
Das Projekt Europa Clipper durchlief in seiner mehr als 25-jährigen Geschichte zahlreiche Irrungen und Wendungen, wurde sogar mehrmals gestoppt, und es dauerte sehr lange, bis das endgültige Konzept der Sonde und ihrer Mission festgeschrieben war. Im Jahr 2015 begann man bei der NASA mit der Detailplanung, und zwei Jahre später erhielt die Raumsonde offiziell ihren Namen.
Der Jupitermond Europa
Im Jahr 1610 entdeckten gleichzeitig der italienische Astronom Galileo Galilei und sein deutscher Kollege Simon Marius Europa, zusammen mit den Nachbarmonden Io, Ganymed und Kallisto. Für vier Jahrhunderte waren alle vier Monde für die Beobachter lediglich Lichtpunkte, die Jupiter auf annähernd kreisförmigen Bahnen in dessen Äquatorebene umrundeten. Dies änderte sich erstmals im Dezember 1973, als die NASA-Raumsonde Pioneer 10 den Riesenplaneten passierte. Dabei kam sie bis auf 354 000 Kilometer an Europa heran, was etwas weniger ist als der Abstand Erde–Mond. Die Sonde war mit einem nach heutigen Maßstäben primitiven Kamerasystem ausgestattet, das nur eine geringe räumliche Auflösung ermöglichte. Das beste Bild, das Pioneer 10 gelang, zeigte die ungewöhnlich helle Eisoberfläche von Europa in Halbphase mit Andeutungen von helleren und dunkleren Flecken.
Sechs Jahre später änderte sich unsere Sicht auf Europa drastisch, als die beiden Voyager-Raumsonden im März und Juli 1979 das Jupitersystem passierten und dabei zahlreiche detaillierte Bilder mit ihrem wesentlich besseren Kamerasystem zur Erde übermittelten. Die Aufnahmen vor allem von Voyager 2 präsentierten eine weitgehend glatte Oberfläche, die von rätselhaften dunklen, sich teilweise über mehr als 1000 Kilometer erstreckenden Streifen überzogen ist. Sie verleihen dem Mond das Aussehen eines Eies mit zersplitterter Schale. Hier wurde erstmals ersichtlich, dass die Oberfläche von Europa sehr eben ist und die Höhenunterschiede im Bereich von wenigen 100 Metern liegen.
Rund 16 Jahre später trafen mit der Ankunft der Raumsonde Galileo im Jahr 1995 wieder Detailfotos von Europa ein, die sehr viel schärfer waren als alle vorangegangenen. Die Bilder zeigten, dass die Streifen offenbar Doppelrücken sind, an denen die Eiskruste auseinanderstrebt und zwischen denen sich neues Eis bildet. Zudem kamen die sogenannten Chaosregionen in den Fokus der Kameras, die stark an die polaren Eismeere auf der Erde erinnern. Hier finden sich Tafeleisberge, die an ihrer Oberfläche oft Rillen zeigen, teilweise gekippt sind und gegenüber ihren früheren Positionen verdreht wurden. Dazwischen erstreckt sich Eis mit kleinteiliger Struktur. Tatsächlich war es möglich, die ursprünglichen Positionen der Eisblöcke zu rekonstruieren, aber ein signifikanter Teil in den Chaosregionen besteht aus neu gebildetem Eis. Es wird vermutet, dass unterhalb dieser Gebiete warmes oder sogar heißes Wasser aus dem Inneren des Mondes aufsteigt und ähnlich wie ein Schweißbrenner die Eiskruste zum Schmelzen bringt.
Tatsächlich erhärten die Untersuchungen mit der Raumsonde Galileo den schon kurz nach den Voyager-Vorbeiflügen im Jahr 1979 geäußerten Verdacht, dass sich unter der sichtbaren Eiskruste von Europa wohl ein Ozean aus flüssigem Wasser befindet. Dieser scheint sich bis in eine Tiefe von 100 Kilometern zu erstrecken, darunter schließen sich der Silikatmantel und der metallische Kern des Mondes an. Ein solch tiefer Ozean würde bedeuten, dass Europa über etwa das Doppelte an Wasser verfügt, wie in allen Ozeanen der Erde enthalten ist – und dies, obwohl Europa mit 3120 Kilometern Durchmesser sogar kleiner als unser Mond ist.
Warum ist Europa geologisch aktiv?
Eigentlich müsste ein Himmelskörper der Größe und Masse Europas längst ausgekühlt und infolgedessen geologisch inaktiv sein. Er sollte ähnlich wie unser Mond von vielen Einschlagkratern übersät sein. Tatsächlich wurden auf Europa aber nur fünf größere Einschlagkrater mit Durchmessern zwischen 10 und 50 Kilometern gefunden. Folglich muss die Oberfläche in den mehr als viereinhalb Milliarden Jahren seit der Entstehung der Jupitermonde ständig erneuert worden sein, da immer wieder Kometen und Asteroiden ins Jupitersystem eindringen und auch auf die Monde prallen können. Was steckt hinter dieser Aktivität?
Für Europa gilt das Gleiche wie für ihren inneren Nachbarn Io, der durch die Gezeitenkräfte von Jupiter ständig durchgewalkt wird. Io befindet sich in zeitlicher Resonanz zu seinen äußeren Nachbarn Europa und Ganymed, deren Umlaufzeiten doppelt und viermal so lang sind wie diejenige von Io. Aufgrund dessen wird der Mond periodisch aus seiner Ruhelage abgelenkt – er rotiert wie der Erdmond gebunden, weist also Jupiter stets dieselbe Seite zu. Wegen der Ablenkungen wandern die von der Jupiterschwerkraft im Gestein aufgeworfenen Gezeitenberge von mehreren 100 Metern Höhe auf Io ständig hin und her. Die so erzeugte Reibung heizt den Mond extrem stark auf, sodass sein Inneres zu einem signifikanten Teil aufgeschmolzen ist und Dutzende von Vulkanen auf seiner Oberfläche gleichzeitig aktiv sind.
In schwächerer Form passiert dasselbe auf Europa. Allerdings ist der Mond weiter von Jupiter entfernt, sodass die Gezeiteneffekte deutlich geringer ausfallen. Aber Io und der äußere Nachbar Ganymed sorgen mit ihrer Schwerkraft dafür, dass das Innere von Europa ebenfalls durch die Gezeitenreibung stetig aufgeheizt wird. Möglicherweise kommt es unterhalb des Ozeans zu Vulkanausbrüchen oder heißes Wasser in der silikatischen Kruste des Mondes wird stark erhitzt und dringt dabei bis zur Eisoberfläche vor. Diese Fragen zu klären, ist eine der vielen Aufgaben der Mission Europa Clipper, die am 11. April 2030 in eine Umlaufbahn um Jupiter einschwenken wird.
Seit den Bildern von Voyager 2 wird darüber spekuliert, ob sich im mutmaßlichen Ozean unter der Eiskruste Leben entwickelt hat. Europa Clipper wird dies auch mit ihren hoch entwickelten wissenschaftlichen Instrumenten nicht nachweisen können, aber mittels der von ihr übermittelten Bilder und Messdaten lassen sich die Bedingungen auf der Oberfläche und im Inneren des Mondes bestimmen. Unter anderem ist die Sonde mit einem Radarsystem ausgestattet, mit dem sich mehrere Kilometer tief in die Eiskruste blicken lässt, sodass Aussagen über ihre Struktur möglich sind. Und mithilfe der im Infraroten arbeitenden abbildenden Spektrometer wird es möglich sein, nach warmen Stellen auf der Eisoberfläche Ausschau zu halten.
Möglicherweise kommt es auf Europa gelegentlich zu Ausbrüchen von Wasserdampf, ähnlich wie beim Saturnmond Enceladus. Allerdings ist diese Aktivität nicht wie dort kontinuierlich, sondern episodisch. Die Hinweise darauf – vor allem Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble im Ultravioletten – sind jedoch durchaus umstritten. Sollte Europa Clipper einen solchen Ausbruch sichten, so wäre es möglich, bei einer dichten Annäherung die Ausbruchswolke zu durchfliegen und mit dem Staubpartikelinstrument und dem Massenspektrometer direkt zu untersuchen.
Auf jeden Fall konnten mit den Instrumenten der Raumsonde Galileo auf der Eiskruste Natrium- und Kaliumsalze sowie gefrorenes Kohlendioxid nachgewiesen werden, die mit hoher Wahrscheinlichkeit aus dem Inneren des Mondes stammen. Somit wäre der subkrustale Ozean ähnlich salzig wie die irdischen Ozeane.
Eine lange Reise
Europa Clipper startete am 14. Oktober 2024 mit der Trägerrakete Falcon Heavy des privaten Unternehmens SpaceX. Diesmal wurde die Rakete im Wegwerfmodus betrieben, das heißt, wie bei allen anderen Trägerraketen weltweit fielen die Booster und die Zentralstufe nach dem Ausbrennen ins Meer und wurden nicht geborgen, wie das sonst bei Starts von SpaceX üblich ist. Stattdessen wurde der Treibstoff bis zum letzten Tropfen dafür verwendet, der Raumsonde eine möglichst hohe Abfluggeschwindigkeit von der Erde zu verleihen, um die Flugdauer zu Jupiter so kurz wie möglich zu halten. Tatsächlich wird Europa Clipper nur etwa fünfeinhalb Jahre bis zum Erreichen ihres Ziels benötigen. Dagegen beträgt die Flugdauer der europäischen Jupitersonde JUICE mehr als acht Jahre, weil die seinerzeit verwendete Trägerrakete Ariane 5 deutlich weniger leistungsstark war als die Falcon Heavy.
Nach dem Einschuss in die Transferbahn zu Jupiter flog Europa Clipper am 1. März 2025 in einer Entfernung von 1040 Kilometern am Planeten Mars vorbei, um Schwung zu holen für den Weiterflug zur Erde. Diese wird am 3. Dezember 2026 in einer Entfernung von 3130 Kilometern passiert. Zusätzliche Schubmanöver mit dem Bordantrieb sorgen dafür, dass sich die Geschwindigkeit weiter erhöht. Erst nach dem Erdvorbeiflug wird Europa Clipper genügend Geschwindigkeit aufgenommen haben, um Jupiter auf einer weit geschwungenen elliptischen Bahn zu erreichen.
Am 11. April 2030 steht das wichtigste Ereignis der gesamten Mission bevor: das Abbremsmanöver in eine Umlaufbahn um Jupiter. Sollte hierbei der Antrieb versagen, wäre die gesamte Mission gescheitert. Zwölf Stunden vor Erreichen des geringsten Abstands zu Jupiter wird der Mond Ganymed passiert, um mit dessen Schwerefeld die Geschwindigkeit der Sonde relativ zu Jupiter zu verringern. Kurz nach der Passage werden die Triebwerke gezündet und laufen für etwa sechs Stunden (!). Erst dadurch verringert sich die Geschwindigkeit relativ zum Riesenplaneten so weit, dass er Europa Clipper in seinem Schwerefeld festhalten kann.
Die Sonde befindet sich nach der Ankunft auf einer weiten elliptischen Bahn, auf der sie 200 Tage für einen Umlauf benötigt. Bei Ankunft am jupiterfernsten Punkt, dem Apojovum, werden die Triebwerke der Sonde erneut gezündet, um den jupiternächsten Punkt, das Perijovum, deutlich anzuheben. Weitere Schubmanöver und vor allem die gezielten engen Passagen an den äußeren Monden Kallisto und Ganymed verkleinern die nachfolgenden Bahnen immer weiter, bis elf Monate nach der Ankunft im Jupitersystem der erste nahe Vorbeiflug an Europa erfolgen wird. Während der geplanten Dauer der Primärmission von vier Jahren soll Europa Clipper etwa 50-mal ihr Zielobjekt passieren. Dabei bewegt sie sich bisweilen in Höhen von nur 25 Kilometern über der Eiskruste.
Neben Europa werden mit den Instrumenten der Sonde auch die Monde Kallisto und Ganymed näher untersucht, ab Juli 2031 sogar in Zusammenarbeit mit der europäischen Raumsonde JUICE. Selbstverständlich werden ebenso Jupiter selbst mit seinem dynamischen Wettergeschehen und der innere Mond Io aus der Ferne beobachtet werden. Durch die gleichzeitige Anwesenheit von zwei Raumsonden im Jupitersystem – das gab es noch nie – sind gemeinsame, koordinierte Untersuchungen beispielsweise des Jupitermagnetfelds möglich, die detaillierte Informationen über dessen räumlichen Aufbau liefern können. Die Sonden machen sich wissenschaftlich keine Konkurrenz, weil JUICE sich vor allem auf die beiden Monde Kallisto und Ganymed konzentrieren und im Verlauf seiner Mission nur zweimal dicht an Europa herankommen wird. Im späteren Verlauf wird JUICE sogar in eine Umlaufbahn um Ganymed eintreten.
Die Primärmission von Europa Clipper ist auf eine Dauer von vier Jahren angelegt. Sollte sich die Sonde nach Ablauf dieser Zeitspanne noch in gutem Zustand befinden und noch genug Treibstoff für Bahnänderungen vorhanden sein, könnte ihr Flug durchaus verlängert werden. Eines Tages jedoch wird die Strahlung des Jupitermagnetfelds ihren Tribut fordern und/oder der Treibstoff zur Neige gehen. Um zu verhindern, dass die Sonde nach dem Verlust ihrer Steuerfähigkeit eines fernen Tages auf Europa aufschlägt und den Mond mit eventuell an Bord befindlichen irdischen Mikroben »verseucht«, wird sie zum Missionsende gezielt auf Kollisionskurs mit Ganymed gebracht, wo sie dann zerschellt. Das gleiche Schicksal steht auch JUICE bevor, die am Ende ihrer Mission ebenfalls auf Ganymed stürzen soll. Ganymed steht im Gegensatz zu Europa nicht als möglicher Ort für Leben unter Verdacht, sodass durch die Trümmer der Sonden keine biologische Verseuchung möglich ist.
Die Raumsonde Europa Clipper
Mit einem Gesamtgewicht von 6000 Kilogramm mitsamt Treibstoffen ist Europa Clipper die bislang schwerste Planetensonde der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA. Selbst die bis dato schwerste NASA-Sonde, der Saturnorbiter Cassini, kam nur auf eine Masse von 5655 Kilogramm. Europa Clipper ist damit annähernd so schwer wie die europäische Jupitersonde JUICE, der Jupiter Icy Moons Explorer, der seit April 2023 auf dem Weg zu Jupiter ist.
Beim Transport auf der Trägerrakete Falcon Heavy war Europa Clipper 4,7 Meter hoch, 3 Meter breit und 4 Meter tief. Nach dem Start wurden diverse Ausleger ausgefahren, welche die Dimensionen erheblich vergrößerten. Der Sondenkörper besteht aus einem drei Meter hohen und anderthalb Meter breiten Zylinder, an dessen unterem Ende ein kastenförmiger Teil angebracht ist. In diesem befinden sich, durch mehr als ein Zentimeter dicke Aluminiumwände geschützt, der größte Teil der Bordelektronik und der größte Teil der Triebwerke für die Lageregelung und Bahnkorrekturen.
Im Zylinder selbst sind die Treibstofftanks für Dimethylhydrazin und eine Mischung von Stickstoffoxiden, hauptsächlich Distickstofftetroxid, mitsamt den Heliumdrucktanks untergebracht. Die Treibstoffe wogen beim Start 2750 Kilogramm, die Struktur der Sonde wog 3241 Kilogramm. Davon entfallen 350 Kilogramm auf die wissenschaftlichen Instrumente.
Insgesamt ist Europa Clipper mit 24 Triebwerken mit je 27,5 Newton Schub ausgerüstet. Für größere Bahnänderungen und das Bremsmanöver für den Eintritt in die Jupiterumlaufbahn werden acht Triebwerke gleichzeitig betrieben, die dann einen Schub von 220 Newton erzeugen. Europa Clipper verfügt also nicht über ein Haupttriebwerk für große Schubmanöver, wie beispielsweise JUICE mit einem 425-Newton-Antrieb.
Wie JUICE wird auch Europa Clipper durch Solarzellen mit elektrischem Strom versorgt. Die beiden rechteckigen Ausleger sind je 14,2 Meter lang und 4,1 Meter breit. Zusammen mit dem Sondenkörper erstrecken sie sich über eine Spannweite von 30,5 Metern und haben eine genutzte Oberfläche von 102 Quadratmetern. Im Jupitersystem liefern sie etwa 730 Watt elektrische Leistung, in Erdnähe erzeugen sie 23 000 Watt.
Zur Kommunikation mit der Erde ist Europa Clipper mit einer drei Meter großen Parabolantenne ausgerüstet, die zur Datenübermittlung und zum Empfang von Funkbefehlen von der Bodenstation auf die Erde ausgerichtet wird. Zudem ist die Sonde mit sieben weiteren Antennen ausgestattet, über die aber keine großen Datenmengen übertragen werden können, da sie ihre Radiowellen kaum gebündelt aussenden. Sie dienen zur Kommunikation in Störfällen oder während besonderer Flugmanöver. Außerdem werden sie für wissenschaftliche Untersuchungen genutzt.
Nach dem Start fuhr die Sonde neben den Solarzellen auch einen 8,5 Meter langen Arm aus, an dem sich die drei Sensorpakete des Magnetometers befinden. Sie müssen möglichst weit weg von der Elektronik der Raumsonde entfernt sein, um nicht deren Magnetfeld an Stelle der Felder im Jupitersystem zu messen.
Europa Clipper wird sich bei den Umläufen um Jupiter immer wieder dem Gasriesen annähern und dabei in den Einflussbereich der extrem intensiven Strahlungsgürtel eintreten, die durch das starke Magnetfeld erzeugt werden. Die Partikelstrahlung gerade im Bereich der Monde Io und Europa ist so hoch, dass sie einen Menschen innerhalb von wenigen Minuten töten würde – selbst robuste Elektronik leidet unter diesen Bedingungen. Daher wurde der größte Teil der Bordelektronik in einem Schutzraum (englisch: vault) mit ein Zentimeter starken Wänden aus einer Aluminium-Zink-Legierung untergebracht. Die Wände sollen einen Großteil der Partikel aus den Strahlungsgürteln abfangen.
Zusätzlich wurden strahlungsfeste Elektronikkomponenten verbaut, die der Militärtechnik entstammen. Wenige Wochen vor dem Start machte jedoch die Hiobsbotschaft die Runde, dass spezielle Transistoren der Bordelektronik nicht so strahlungsfest sind wie vom Hersteller Infineon angegeben. Es sind Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren, so genannte MOSFETs, die für schnelle Schaltvorgänge in der Bordelektronik benötigt werden. Eine Umrüstung der Sonde und damit eine Startverzögerung von mehr als einem Jahr standen im Raum.
Weitere Tests überzeugten die NASA jedoch, dass die Transistoren doch ausreichend strahlungsfest sind und durch spezielle Verfahren wie gezielte vorsichtige Erwärmung von ihren Strahlungsschäden »geheilt« werden können, wenn sich die Sonde wieder außerhalb der Strahlungsgürtel befindet. Erst nach der Ankunft bei Jupiter wird sich zeigen, ob die NASA mit ihren Annahmen richtig lag.
Um die Strahlungsdosis insgesamt zu reduzieren, ist die Bahn der Sonde bei ihren Mondpassagen so angelegt, dass sich Europa Clipper pro Umlauf maximal einen Tag im Bereich der gefährlichen Strahlungsgürtel aufhält, den größten Teil wird sie sich außerhalb davon befinden.
Die Instrumente von Europa Clipper
Europa Clipper ist mit einer Vielzahl von wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet, die sich zehn Baugruppen zuordnen lassen. Insgesamt kommt die wissenschaftliche Instrumentierung auf ein Gesamtgewicht von etwa 350 Kilogramm. Die Instrumente lassen sich auch als die Augen, Ohren und Nase der Raumsonde auffassen.
EIS: Hinter dieser Abkürzung verbirgt sich das Europa Imaging System. Es besteht aus einer Telekamera und einer Weitwinkelkamera. Die Optik der Telekamera ist um zwei Achsen schwenkbar und kann so Objekten nachgeführt werden, ohne dass die Raumsonde ihre Lage im Raum ändern muss. Die Kamera verwendet einen CCD-Bildsensor mit 4096 x 2028 Pixeln (acht Megapixeln) und ist vom nahen Ultraviolett (380 Nanometer, 1 Nanometer = 10–9 Meter) über den visuellen Bereich bis ins nahe Infrarot (1050 Nanometer) empfindlich. Sie hat ein Blickfeld von 2,1 x 1,2 Grad und erzielt bei einem Abstand von 50 Kilometern zur Oberfläche von Europa eine räumliche Auflösung von einem halben Meter pro Bildpunkt, wobei der Bildstreifen zwei Kilometer breit ist.
Die Weitwinkelkamera ist mit dem gleichen Aufnahmesensor wie die Telekamera ausgerüstet und deckt auch denselben Spektralbereich ab. Ihr Blickfeld beträgt 48 x 24 Grad. Bei einem Abstand von 50 Kilometern erreicht sie eine Auflösung von elf Metern bei einer Bildbreite von 44 Kilometern. Mit beiden Kameras zusammen sollen in den vier Jahren der Primärmission rund 90 Prozent der Oberfläche von Europa mit einer räumlichen Auflösung von 100 Metern oder besser erfasst werden.
E-THEMIS: Das Europa Thermal Emission Imaging System baut auf dem Instrument THEMIS auf, das an Bord der Raumsonde Mars Odyssey seit dem Jahr 2001 erfolgreich im Einsatz ist. Das Instrument nimmt die Oberfläche von Europa und anderen Monden in drei unterschiedlichen infraroten Wellenlängenbereichen auf. Der Spektralbereich von 7 bis 14 Mikrometern deckt Strahlungstemperaturen um 220 Kelvin (–50 Grad Celsius) ab, der Bereich zwischen 1 und 28 Mikrometern Temperaturen um 130 Kelvin (–140 Grad Celsius) und der Bereich zwischen 28 und 70 Mikrometern Temperaturen um 90 Kelvin (–180 Grad Celsius).
MISE: Das Mapping Imaging Spectrometer for Europa wird zum Kartieren der Eisoberflächen von Europa, Ganymed und Kallisto im Infraroten eingesetzt. MISE erreicht je nach Abstand zum Untersuchungsobjekt räumliche Auflösungen von 25 Metern (lokal), von 500 Metern (regional) und von 10 Kilometern (global). Der Spektralbereich erstreckt sich von 800 bis 5000 Nanometern, also vom roten Licht ins thermische Infrarot.
Europa-UVS: Der Europa Ultraviolet Spectrograph dient dem Vermessen der Oberfläche von Europa und soll die extrem dünne Atmosphäre des Mondes charakterisieren. Das Instrument arbeitet im Ultravioletten zwischen 55 und 210 Nanometern.
REASON: Mithilfe des Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface lassen sich sowohl die Eisoberfläche von Europa erfassen als auch mehrere Kilometer tief in diese hineinblicken. Die 16 Meter lange Antenne wurde an den Solarzellenauslegern angebracht, sodass man sich eine eigene ausfahrbare Struktur sparen konnte. Je nach Zusammensetzung, der Dichte und vor allem dem Salzgehalt der Eiskruste könnte REASON bis in 30 Kilometer Tiefe die Struktur der Eiskruste erkunden.
MASPEX: Als eine Nase von Europa Clipper lässt sich das Experiment Mass Spectrometer for Planetary Exploration/Europa auffassen. Mit dem Massenspektrometer soll die dünne Atmosphäre von Europa im Hinblick auf ihre chemische Zusammensetzung analysiert werden. Neben viel Wasser dürfte das Instrument Salze und vielleicht auch organische Moleküle nachweisen.
PIMS: Das Plasma Instrument for Magnetic Sounding dient der Untersuchung geladener Partikel in der Jupitermagnetosphäre und im direkten Umfeld der Monde Europa, Ganymed und Kallisto. Aus der Analyse dieser Daten lassen sich Rückschlüsse auf das Innere dieser Monde ziehen.
SUDA: Mit dem Surface Dust Analyzer erhofft man sich Aufschluss über die Zusammensetzung fester Partikel, die durch Mikrometeorite von den Oberflächen von Europa sowie Ganymed und Kallisto freigesetzt werden. SUDA ist auf der in Flugrichtung weisenden Seite der Sonde montiert. Das Instrument kann die Zusammensetzung, Größe, Geschwindigkeit sowie die räumliche Verteilung und eventuelle elektrische Ladung dieser Partikel bestimmen. Besonders interessant wird es, falls sich eine Wasserdampferuption auf Europa beobachten lassen sollte, die frische Partikel von der Oberfläche freisetzt.
ECM: Das Europa Clipper Magnetometer besteht aus drei Sensoren, die auf dem 8,5 Meter langen Magnetometerarm montiert sind. Es sind sogenannte Förstersonden, in denen jeweils drei Paare von Spulen im rechten Winkel zueinander montiert sind. Mit ihrer Hilfe lassen sich die Stärke und die Richtung von Magnetfeldern erfassen. Bei den dichten Vorbeiflügen an den Monden werden daraus Informationen über den inneren Aufbau und die Tiefe eventueller salzhaltiger Wasserozeane gewonnen. Europa selbst hat nur ein durch das Jupitermagnetfeld induziertes Feld, während der Nachbarmond Ganymed als einziger Planetentrabant im Sonnensystem ein eigenes, im Inneren erzeugtes Magnetfeld aufweist.
Die Gravity and Radio Science verwendet kein dezidiertes Instrument an Bord von Europa Clipper, sondern nutzt den Bordsender und dessen Antennen für das Untersuchen der Schwerefelder im Jupitersystem. Dafür wurde der Sender mit einem ultrastabilen Oszillator ausgestattet, der Funkwellen exakt bekannter Stärke und Frequenz erzeugt. Aus den Abweichungen der Referenzwerte von den tatsächlich gemessenen Signalen lassen sich über den Dopplereffekt Rückschlüsse auf den inneren Aufbau der überflogenen Himmelskörper ziehen.
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