Как NASA восстановило камеру на расстоянии 370 миллионов миль

Северный полярный регион вулканического спутника Юпитера Ио, снятый камерой JunoCam на борту космического аппарата NASA «Юнона» во время 57-го сближения с газовым гигантом 30 декабря 2023 года. Для восстановления камеры от повреждений радиацией использовалась техника «отжига», что позволило получить это изображение. Автор: Image data: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; image processing: Gerald Eichstädt

Команда миссии космического аппарата NASA «Юнона», находящегося на орбите Юпитера, в декабре 2023 года провела уникальную операцию по восстановлению камеры JunoCam, чтобы запечатлеть спутник Ио. Результаты этой «дистанционной починки» были представлены 16 июля на технической сессии Конференции IEEE по ядерным и космическим радиационным эффектам в Нэшвилле.

JunoCam — это цветная камера видимого диапазона. Её оптический блок расположен за пределами титанового радиационного экрана, защищающего чувствительную электронику других научных приборов «Юноны».

Это крайне сложное место для работы, так как аппарат проходит через самые интенсивные радиационные поля в Солнечной системе. Хотя разработчики миссии были уверены, что JunoCam сможет проработать первые восемь орбит вокруг Юпитера, дальнейшая судьба камеры оставалась под вопросом.

В течение первых 34 орбит (основной миссии) камера работала нормально, передавая изображения, которые использовались в научных публикациях. Однако на 47-й орбите начали проявляться признаки радиационных повреждений, а к 56-й орбите почти все снимки оказались испорчены.

Дистанционный микроскопический ремонт

Хотя команда предполагала, что проблема связана с радиацией, определить конкретное повреждение на расстоянии сотен миллионов миль было непросто. Подсказки указывали на повреждённый регулятор напряжения, критически важный для питания JunoCam. В качестве последнего средства инженеры решили применить метод «отжига» — нагрев материала с последующим медленным охлаждением, который теоретически может устранить дефекты.

«Мы знали, что отжиг может изменить структуру материала, например кремния, на микроскопическом уровне, но не были уверены, что это поможет», — сказал инженер по обработке изображений JunoCam Джейкоб Шаффнер из Malin Space Science Systems в Сан-Диего.

После нагрева камеры до 25°C (77°F) — значительно выше обычного рабочего диапазона — JunoCam вновь начала передавать чёткие изображения. Однако с каждым новым витком аппарат погружался всё глубже в радиационные пояса Юпитера, и к 55-й орбите проблемы вернулись.

«После 55-й орбиты изображения снова стали зашумлёнными», — отметил руководитель работы с JunoCam Майкл Равин. «Мы попробовали всё, что могли, и в отчаянии решили нагреть камеру до максимума».

Первые тестовые снимки после повторного отжига показали незначительные улучшения, но за несколько дней до сближения с Ио 30 декабря 2023 года качество резко возросло. На минимальном расстоянии в 1500 км от поверхности спутника камера работала почти как новая, запечатлев ранее неизученные вулканы и горные хребты, покрытые замороженным диоксидом серы.

Проверка на прочность

На сегодняшний день «Юнона» совершила 74 витка вокруг Юпитера. Во время последнего пролёта шумы на изображениях вновь появились, но полученный опыт уже помог адаптировать методику отжига для других приборов аппарата.

«"Юнона" учит нас создавать радиационно-стойкие космические аппараты, — сказал главный исследователь миссии Скотт Болтон из Юго-Западного исследовательского института. — Эти знания пригодятся как для спутников на орбите Земли, так и для будущих миссий NASA».

Источник: NASA