Как NASA восстановило камеру на расстоянии 600 миллионов километров: Спасение JunoCam в радиационных пучинах Юпитера
В декабре 2023 года команда миссии космического аппарата NASA «Юнона», изучающего Юпитер, провела уникальную операцию по восстановлению камеры JunoCam, расположенной в 600 миллионах километров от Земли, чтобы получить снимки вулканического спутника Ио. Результаты этого «ремонта на расстоянии» были представлены 16 июля на технической сессии IEEE Nuclear & Space Radiation Effects Conference в Нэшвилле.
JunoCam — это цветная камера видимого диапазона. Её оптический блок находится за пределами титанового защитного корпуса, который предохраняет электронику других приборов «Юноны» от мощнейшего радиационного фона Юпитера. Учёные рассчитывали, что камера проработает минимум восемь орбит вокруг планеты, но дальнейшая её судьба оставалась под вопросом.
Во время основного этапа миссии (34 орбиты) JunoCam функционировала нормально, а её снимки использовались в научных исследованиях. Однако к 47-й орбите стали появляться признаки радиационных повреждений, а к 56-й орбите почти все изображения оказались искажены.
Микроскопический ремонт на расстоянии
Команде предстояло определить, какой именно компонент JunoCam пострадал. Данные указывали на сбой в регуляторе напряжения, критическом для работы камеры. Удалённо устранить проблему казалось невозможным, но инженеры решили испытать метод термического отжига — нагрев материала с последующим медленным охлаждением. Этот подход используется для восстановления структуры материалов на микроуровне, хотя механизм его действия в космических условиях остаётся малоизученным.
«Мы знали, что отжиг может менять структуру кремния, но не были уверены, сработает ли это в миллионах километров от Земли», — признался Джейкоб Шаффнер, инженер Malin Space Science Systems, разработавший JunoCam. — Мы активировали нагреватель камеры, подняв температуру до 25°C (77°F), и стали ждать. Это был шаг в неизвестность».
После нагрева качество изображений улучшилось, и JunoCam возобновила работу. Однако с каждым новым витком аппарат погружался всё глубже в радиационные пояса Юпитера. К 55-й орбите помехи на снимках вернулись.
«После 55-го пролёта изображения снова покрылись шумами и полосами. Мы перепробовали все методы обработки, но ничего не помогало», — рассказал Майкл Равин, руководитель группы JunoCam. — До сближения с Ио оставались недели, и мы пошли на крайнюю меру: нагрели камеру сильнее, чем когда-либо, в надежде на чудо».
Первые тестовые снимки после усиленного отжига показали слабый прогресс. Но за несколько дней до пролёта над Ио качество неожиданно резко выросло. К 30 декабря 2023 года, когда «Юнона» приблизилась к Ио на 1500 км, камера снова работала как новая, запечатлев горные хребты, покрытые сернистыми отложениями, и ранее неизученные потоки лавы.
Пределы возможностей
На сегодня «Юнона» совершила 74 орбиты вокруг Юпитера. К 74-му витку помехи на изображениях вернулись, что указывает на необратимые повреждения. Однако метод отжига, впервые опробованный на JunoCam, теперь применяется для восстановления других систем аппарата.
«Эта миссия учит нас создавать технику, устойчивую к радиации. Эти наработки пригодятся как спутникам на орбите Земли, так и будущим межпланетным миссиям», — отметил Скотт Болтон, научный руководитель миссии из Юго-Западного исследовательского института.
Последствия для будущего
Успех с JunoCam открыл новые горизонты для инженеров. Аннелинг, ранее использовавшийся в земной промышленности, доказал свою эффективность в глубоком космосе. Учёные планируют интегрировать нагревательные элементы в конструкции будущих аппаратов, что позволит «лечить» оборудование даже в условиях радиационных штормов. Следующая цель — миссия Europa Clipper, которая исследует ледяную Европу, где радиация ещё интенсивнее. Опыт «Юноны» станет основой для её защиты.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
