Kiedy sonda kosmiczna znajduje się setki milionów kilometrów od Ziemi, a jej sprzęt zaczyna zawodzić, naprawa wydaje się niemożliwa. A jednak zespół NASA pokazał, że nawet z takiej odległości można przywrócić do życia kluczowe instrumenty naukowe. W grudniu 2023 roku inżynierowie dokonali zdalnej naprawy kamery JunoCam na pokładzie sondy Juno, umożliwiając jej wykonanie spektakularnych zdjęć wulkanicznego księżyca Jowisza — Io. Szczegóły tej operacji zaprezentowano 16 lipca podczas konferencji IEEE Nuclear & Space Radiation Effects Conference w Nashville.
JunoCam to kolorowa kamera pracująca w świetle widzialnym, zamontowana poza głównym pancerzem ochronnym sondy, czyli tytanową osłoną chroniącą wrażliwą elektronikę przed potężnym promieniowaniem Jowisza. To ekstremalne środowisko, uznawane za najbardziej radioaktywne w całym Układzie Słonecznym, od początku budziło obawy o trwałość urządzenia. Choć zakładano, że kamera przetrwa osiem pierwszych okrążeń Jowisza, jej dalsza żywotność pozostawała zagadką.
Wspieraj Puls Kosmosu na patronite.pl
Ku zaskoczeniu inżynierów, JunoCam działała bez zarzutu przez pierwsze 34 okrążenia planety. Zdjęcia dostarczone przez instrument stały się ważną częścią publikacji naukowych misji. Niestety, podczas 47. orbity pojawiły się pierwsze oznaki uszkodzeń spowodowanych promieniowaniem, a przy 56. okrążeniu niemal wszystkie zdjęcia były już zniekształcone.
Zespół misji przypuszczał, że problem dotyczy uszkodzonego regulatora napięcia odpowiedzialnego za zasilanie kamery. Znajdując się tak daleko od sondy, nie mogli przeprowadzić diagnostyki ani fizycznej naprawy. Pozostała jedna opcja: próba tzw. wyżarzania — procesu, w którym podgrzewa się materiał (najczęściej krzem) do odpowiedniej temperatury, by zredukować mikroskopijne uszkodzenia wywołane promieniowaniem. Choć mechanizm działania tej techniki nie jest do końca poznany, wiadomo, że może ona przywrócić funkcjonalność zniszczonej elektroniki.
Inżynierowie nakazali kamerze JunoCam podnieść temperaturę do 25°C — znacznie powyżej jej normalnych warunków pracy — i rozpoczęli obserwację. Zaledwie kilka orbit później urządzenie znów zaczęło przesyłać ostre i wyraźne obrazy. Ale radość nie trwała długo. Z każdą kolejną orbitą Juno zbliżała się do coraz silniejszych pasów radiacyjnych Jowisza. Przy 55. okrążeniu problem powrócił — zdjęcia znów były pełne zakłóceń i smug.
Zbliżało się jednak jedno z kluczowych wydarzeń misji: przelot w pobliżu Io zaplanowany na 30 grudnia 2023 roku. W obliczu ograniczonego czasu i braku innych opcji zespół zdecydował się na jeszcze bardziej intensywną wersję wyżarzania, podnosząc temperaturę kamery do maksimum. Początkowo efekty były mizerne, ale na kilka dni przed zbliżeniem do Io, JunoCam zaczęła przesyłać obrazy coraz lepszej jakości. Kulminacja przyszła w momencie przelotu zaledwie 1500 kilometrów nad powierzchnią księżyca — kamera uchwyciła spektakularne szczegóły północnego bieguna Io: ostre wierzchołki gór pokrytych szronem dwutlenku siarki oraz nieznane wcześniej wulkany otoczone rozległymi polami zastygłej lawy.
JunoCam nie była jedynym instrumentem, który skorzystał z tej metody. Po pierwszych próbach wyżarzania, technikę tę zastosowano także do innych podzespołów sondy. Do tej pory Juno okrążyła Jowisza 74 razy, a kamera, choć ponownie wykazuje oznaki pogarszającej się jakości obrazu, wciąż działa.
Jak podkreśla główny badacz misji Juno, Scott Bolton z Southwest Research Institute, zdobyte doświadczenia mają ogromne znaczenie nie tylko dla przyszłych misji NASA. Lekcje wyniesione z Juno mogą zostać wykorzystane również w satelitach komercyjnych i wojskowych orbitujących wokół Ziemi, ucząc nas, jak konstruować odporne na promieniowanie systemy kosmiczne.