НАСА отремонтировала камеру на Юпитере простым нагревом — и спасла миссию за день до Ио
NewsMakerАппаратура умирала на глазах… и всё же смогла показать нам то, чего не видел никто.
На расстоянии сотен миллионов километров от Земли, в суровых условиях радиационного ада Юпитера, инженеры NASA сумели практически невозможное: они отремонтировали бортовую камеру космического аппарата Juno, даже не прикоснувшись к ней. В декабре 2023 года команда миссии провела крайне рискованную операцию — «глубококосмический ремонт» камеры JunoCam. И всё ради одной цели — не упустить исторический пролёт над спутником Ио, самым вулканически активным телом Солнечной системы.
JunoCam — это цветная камера видимого диапазона, установленная за пределами защищённого отсека аппарата. Основная электроника Juno — в том числе научные и инженерные приборы — укрыта внутри титаново-свинцового радиационного сейфа. Но объектив камеры остался снаружи, под открытым огнём — в самом интенсивном радиационном поясе среди всех планетных миссий. Проектировщики рассчитывали, что JunoCam без проблем выдержит первые восемь витков, но дальше началась неизвестность.
В течение 34 орбит, составляющих основную миссию, камера функционировала стабильно. Её снимки активно использовались в научных публикациях и наблюдениях. Однако на 47-й орбите появились первые тревожные признаки — кадры стали искажёнными, с шумами и полосами. К 56-й орбите почти все снимки оказались полностью испорченными.
Из-за огромной дистанции определить точную причину было сложно. Команда подозревала, что вышел из строя регулятор напряжения — один из ключевых компонентов системы питания JunoCam. При этом замена, разумеется, невозможна. Тогда инженеры прибегли к методу, который в этих условиях звучал почти как магия: отжиг, или «анни́линг». Это процесс нагрева и последующего медленного охлаждения, который может исправлять микроскопические дефекты в структуре кремния — хотя сам механизм работы до конца не изучен.
«Мы понимали, что отжиг может повлиять на кристаллическую структуру, но не знали, поможет ли именно в нашем случае», — рассказал инженер по изображению Джейкоб Шаффнер из Malin Space Science Systems, компании-разработчика JunoCam. С помощью встроенного нагревателя температура камеры была доведена до 25 °C — это заметно выше стандартных условий работы камеры. Затем — ожидание.
Результаты удивили: изображения вновь стали чёткими, и следующие орбиты камера провела «в форме». Но с каждым витком Juno всё глубже нырял в радиационное облако планеты, и к 55-й орбите шумы вернулись. Снимки покрылись помехами, а из всех подходов, испробованных командой, ни один не дал результата. До сближения с Ио оставались считаные недели — и было решено пойти ва-банк. Осталась только одна опция: ещё более экстремальный отжиг.
Нагрев камеры был доведён до предела. Первые тестовые снимки не показали улучшений, но за несколько дней до подлёта к Ио — эффект наконец проявился. Изображения начали очищаться от шумов. А 30 декабря 2023 года, когда аппарат пролетел на расстоянии всего 1 500 километров от поверхности спутника, камера выдала почти идеальные кадры: заснеженные горные блоки, покрытые замёрзшим диоксидом серы, резко вздымающиеся над равнинами, и вулканы с массивными полями лавы, ранее не нанесённые ни на одну карту.
Это была настоящая победа инженерного упрямства. Сегодня Juno уже совершил 74 оборота вокруг Юпитера. Во время последнего пролёта шумы на изображениях снова начали появляться. Но методика отжига теперь стала важным инструментом в арсенале команды: её производные уже используются не только в камере, но и для восстановления других приборов и подсистем Juno.
По словам Скотта Болтона, главного исследователя миссии, эти эксперименты становятся настоящей школой для будущих миссий : «Juno показывает, как создавать аппараты, устойчивые к радиации. Этот опыт пригодится не только NASA, но и военным, и частным компаниям, запускающим спутники на орбиту Земли».
История JunoCam — не просто рассказ о восстановлении сломавшегося инструмента. Это редкий случай, когда наука и техника выходят за пределы привычного. Когда тепло, поданное на полупроводник в миллионах километров от Земли, спасает миссию, которая может открыть новые страницы в понимании нашей Солнечной системы.
На расстоянии сотен миллионов километров от Земли, в суровых условиях радиационного ада Юпитера, инженеры NASA сумели практически невозможное: они отремонтировали бортовую камеру космического аппарата Juno, даже не прикоснувшись к ней. В декабре 2023 года команда миссии провела крайне рискованную операцию — «глубококосмический ремонт» камеры JunoCam. И всё ради одной цели — не упустить исторический пролёт над спутником Ио, самым вулканически активным телом Солнечной системы.
JunoCam — это цветная камера видимого диапазона, установленная за пределами защищённого отсека аппарата. Основная электроника Juno — в том числе научные и инженерные приборы — укрыта внутри титаново-свинцового радиационного сейфа. Но объектив камеры остался снаружи, под открытым огнём — в самом интенсивном радиационном поясе среди всех планетных миссий. Проектировщики рассчитывали, что JunoCam без проблем выдержит первые восемь витков, но дальше началась неизвестность.
В течение 34 орбит, составляющих основную миссию, камера функционировала стабильно. Её снимки активно использовались в научных публикациях и наблюдениях. Однако на 47-й орбите появились первые тревожные признаки — кадры стали искажёнными, с шумами и полосами. К 56-й орбите почти все снимки оказались полностью испорченными.
Из-за огромной дистанции определить точную причину было сложно. Команда подозревала, что вышел из строя регулятор напряжения — один из ключевых компонентов системы питания JunoCam. При этом замена, разумеется, невозможна. Тогда инженеры прибегли к методу, который в этих условиях звучал почти как магия: отжиг, или «анни́линг». Это процесс нагрева и последующего медленного охлаждения, который может исправлять микроскопические дефекты в структуре кремния — хотя сам механизм работы до конца не изучен.
«Мы понимали, что отжиг может повлиять на кристаллическую структуру, но не знали, поможет ли именно в нашем случае», — рассказал инженер по изображению Джейкоб Шаффнер из Malin Space Science Systems, компании-разработчика JunoCam. С помощью встроенного нагревателя температура камеры была доведена до 25 °C — это заметно выше стандартных условий работы камеры. Затем — ожидание.
Результаты удивили: изображения вновь стали чёткими, и следующие орбиты камера провела «в форме». Но с каждым витком Juno всё глубже нырял в радиационное облако планеты, и к 55-й орбите шумы вернулись. Снимки покрылись помехами, а из всех подходов, испробованных командой, ни один не дал результата. До сближения с Ио оставались считаные недели — и было решено пойти ва-банк. Осталась только одна опция: ещё более экстремальный отжиг.
Нагрев камеры был доведён до предела. Первые тестовые снимки не показали улучшений, но за несколько дней до подлёта к Ио — эффект наконец проявился. Изображения начали очищаться от шумов. А 30 декабря 2023 года, когда аппарат пролетел на расстоянии всего 1 500 километров от поверхности спутника, камера выдала почти идеальные кадры: заснеженные горные блоки, покрытые замёрзшим диоксидом серы, резко вздымающиеся над равнинами, и вулканы с массивными полями лавы, ранее не нанесённые ни на одну карту.
Это была настоящая победа инженерного упрямства. Сегодня Juno уже совершил 74 оборота вокруг Юпитера. Во время последнего пролёта шумы на изображениях снова начали появляться. Но методика отжига теперь стала важным инструментом в арсенале команды: её производные уже используются не только в камере, но и для восстановления других приборов и подсистем Juno.
По словам Скотта Болтона, главного исследователя миссии, эти эксперименты становятся настоящей школой для будущих миссий : «Juno показывает, как создавать аппараты, устойчивые к радиации. Этот опыт пригодится не только NASA, но и военным, и частным компаниям, запускающим спутники на орбиту Земли».
История JunoCam — не просто рассказ о восстановлении сломавшегося инструмента. Это редкий случай, когда наука и техника выходят за пределы привычного. Когда тепло, поданное на полупроводник в миллионах километров от Земли, спасает миссию, которая может открыть новые страницы в понимании нашей Солнечной системы.