Η ομάδα αποστολής του διαστημικού σκάφους Juno της NASA που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Δία εκτέλεσε μια κίνηση στο βαθύ διάστημα τον Δεκέμβριο του 2023 για να επισκευάσει τον απεικονιστή JunoCam για να τραβήξει φωτογραφίες του Ιού, του φεγγαριού του Δία. Τα αποτελέσματα από τη διάσωση σε μεγάλη απόσταση παρουσιάστηκαν κατά τη διάρκεια τεχνικής συνεδρίας στις 16 Ιουλίου στο συνέδριο Nuclear & Space Radiation Effects του Institute of Electrical and Electronics Engineers στο Νάσβιλ.
Η JunoCam είναι μια έγχρωμη κάμερα ορατού φωτός. Η οπτική μονάδα της κάμερας βρίσκεται έξω από ένα θησαυροφυλάκιο ακτινοβολίας με τοιχώματα τιτανίου, το οποίο προστατεύει ευαίσθητα ηλεκτρονικά εξαρτήματα για πολλά από τα μηχανικά και επιστημονικά όργανα του Juno.
Πρόκειται για μια δύσκολη τοποθεσία, επειδή τα ταξίδια του Juno το μεταφέρουν μέσα από τα πιο έντονα πεδία πλανητικής ακτινοβολίας στο ηλιακό σύστημα. Ενώ οι σχεδιαστές της αποστολής ήταν βέβαιοι ότι η JunoCam θα μπορούσε να λειτουργήσει κατά τις πρώτες οκτώ τροχιές του Δία, κανείς δεν ήξερε πόσο θα άντεχε το όργανο έπειτα από αυτό.
Κατά τη διάρκεια των πρώτων 34 τροχιών του Juno (κύρια αποστολή), η JunoCam λειτούργησε κανονικά, επιστρέφοντας εικόνες που η ομάδα ενσωμάτωσε συστηματικά στα επιστημονικά έγγραφα της αποστολής. Στη συνέχεια, κατά τη διάρκεια της 47ης τροχιάς του, ο απεικονιστής άρχισε να εμφανίζει ενδείξεις βλάβης από την ακτινοβολία. Μέχρι την 56η τροχιά, σχεδόν όλες οι εικόνες είχαν καταστραφεί.
Μικροσκοπική επισκευή σε μεγάλες αποστάσεις – Τι είναι η ανόπτηση
Ενώ η ομάδα γνώριζε ότι το πρόβλημα μπορεί να συνδέεται με την ακτινοβολία, ο εντοπισμός του τι είχε υποστεί συγκεκριμένη βλάβη στο JunoCam ήταν δύσκολος από εκατοντάδες εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά. Οι ενδείξεις έδειχναν έναν κατεστραμμένο ρυθμιστή τάσης που ήταν ζωτικής σημασίας για την τροφοδοσία ρεύματος της JunoCam.
Με λίγες επιλογές για την αποκατάσταση, η ομάδα στράφηκε σε μια διαδικασία που ονομάζεται ανόπτηση, όπου ένα υλικό θερμαίνεται για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα πριν κρυώσει αργά. Αν και η διαδικασία δεν είναι καλά κατανοητή, η ιδέα είναι ότι η θέρμανση μπορεί να μειώσει τα ελαττώματα στο υλικό.
«Γνωρίζαμε ότι η ανόπτηση μπορεί μερικές φορές να αλλάξει ένα υλικό όπως το πυρίτιο σε μικροσκοπικό επίπεδο, αλλά δεν γνωρίζαμε αν αυτό θα διόρθωνε τη βλάβη», δήλωσε ο μηχανικός απεικόνισης της JunoCam Jacob Schaffner από την Malin Space Science Systems στο Σαν Ντιέγκο, η οποία σχεδίασε και ανέπτυξε την JunoCam και είναι μέλος της ομάδας που τη λειτουργεί.
«Δώσαμε εντολή στον ένα θερμαντήρα της JunoCam να αυξήσει τη θερμοκρασία της κάμερας στους 77 βαθμούς Φαρενάιτ -πολύ πιο ζεστή από ό,τι είναι τυπικό για την JunoCam- και περιμέναμε με κομμένη την ανάσα να δούμε τα αποτελέσματα» συνέχισε.
Αμέσως μετά το τέλος της διαδικασίας ανόπτησης, η JunoCam άρχισε να παράγει καθαρές εικόνες για τις επόμενες αρκετές τροχιές. Αλλά το Juno πετούσε όλο και πιο βαθιά στην καρδιά των πεδίων ακτινοβολίας του Δία με κάθε πέρασμα. Στην τροχιά 55, οι εικόνες άρχισαν και πάλι να παρουσιάζουν προβλήματα.
«Μετά την τροχιά 55, οι εικόνες μας ήταν γεμάτες ραβδώσεις και θόρυβο», δήλωσε ο επικεφαλής του οργάνου JunoCam Michael Ravine της Malin Space Science Systems. «Δοκιμάσαμε διάφορα συστήματα επεξεργασίας των εικόνων για να βελτιώσουμε την ποιότητα, αλλά τίποτα δεν λειτούργησε. Με την κοντινή συνάντηση με την Ιώ να μας περιμένει σε λίγες εβδομάδες, ήταν η ώρα για την τελευταία μας ελπίδα. Το μόνο πράγμα που μας απέμενε και δεν είχαμε δοκιμάσει ήταν να ανεβάσουμε τελείως τη θέρμανση της JunoCam και να δούμε αν μια πιο ακραία ανόπτηση θα μας έσωζε».
Οι δοκιμαστικές εικόνες που στάλθηκαν στη Γη κατά τη διάρκεια της ανόπτησης έδειξαν μικρή βελτίωση την πρώτη εβδομάδα. Στη συνέχεια, με την κοντινή προσέγγιση της Ιώ σε λίγες μόνο ημέρες, οι εικόνες άρχισαν να βελτιώνονται δραματικά. Μέχρι τη στιγμή που το Juno πλησίασε σε απόσταση 1.500 χιλιομέτρων (930 μίλια) την επιφάνεια του ηφαιστειακού φεγγαριού στις 30 Δεκεμβρίου 2023, οι εικόνες ήταν σχεδόν το ίδιο καλές με την ημέρα της εκτόξευσης της κάμερας, καταγράφοντας λεπτομερείς εικόνες της βόρειας πολικής περιοχής της Ιώ που αποκάλυπταν ορεινούς όγκους καλυμμένους με παγετό από διοξείδιο του θείου που υψωνόταν απότομα από τις πεδιάδες και προηγουμένως αχαρτογράφητα ηφαίστεια με εκτεταμένα πεδία ροής λάβας.
Τα όρια της ανόπτησης
Μέχρι σήμερα, το διαστημικό σκάφος που λειτουργεί με ηλιακή ενέργεια έχει τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Δία 74 φορές. Πρόσφατα, ο θόρυβος της εικόνας επέστρεψε κατά τη διάρκεια της 74ης τροχιάς του Juno.
Από τότε που πειραματίστηκε για πρώτη φορά με την JunoCam, η ομάδα του Juno έχει εφαρμόσει παράγωγα αυτής της τεχνικής ανόπτησης σε διάφορα όργανα και υποσυστήματα μηχανικής του Juno.
»Το Juno μας διδάσκει πώς να δημιουργούμε και να διατηρούμε διαστημόπλοια ανεκτικά στην ακτινοβολία, παρέχοντας γνώσεις που θα ωφελήσουν τους δορυφόρους σε τροχιά γύρω από τη Γη», δήλωσε ο Scott Bolton, κύριος ερευνητής του Juno από το Southwest Research Institute στο San Antonio. «Αναμένω ότι τα διδάγματα που αντλήθηκαν από το Juno θα είναι εφαρμόσιμα τόσο σε αμυντικούς και εμπορικούς δορυφόρους όσο και σε άλλες αποστολές της NASA».
