Как NASA спасла камеру с расстояния 595 миллионов километров

Команда NASA, работающая с аппаратом Juno, находящимся на орбите Юпитера, в декабре 2023 года предприняла сложный маневр для восстановления работоспособности камеры JunoCam, чтобы получить снимки юпитерианской луны Ио. Результаты этой операции были представлены 16 июля на технической сессии в рамках конференции Института электротехники и электроники (IEEE) по ядерным и космическим радиационным эффектам в Нэшвилле.

JunoCam – это цветная камера, работающая в видимом спектре. Оптический блок камеры расположен за пределами титанового радиационного бункера, который защищает чувствительные электронные компоненты многих инженерных и научных приборов Juno. Это сложное местоположение, поскольку Juno проходит через самые интенсивные радиационные поля в Солнечной системе. Хотя конструкторы аппарата были уверены, что JunoCam сможет функционировать в течение первых восьми обращений к Юпитеру, никто не знал, как долго прослужит прибор после этого. На протяжении первых 34 обращений (основной миссии) JunoCam работала нормально, предоставляя изображения, которые команда регулярно использовала в научных публикациях.

Затем, во время 47-го обращения, на изображениях начали появляться признаки радиационного повреждения. К 56-му обращению почти все снимки были испорчены. Хотя команда подозревала, что проблема связана с радиацией, было трудно определить, что именно повреждено внутри JunoCam, находясь на расстоянии сотен миллионов километров. Полученные данные указывали на поврежденный регулятор напряжения, который был жизненно важен для питания JunoCam.

Имея немного возможностей для восстановления, команда обратилась к процессу, называемому отжигом, при котором материал нагревается в течение определенного периода времени, а затем медленно охлаждается. Хотя этот процесс недостаточно изучен, предполагается, что нагрев может уменьшить дефекты в материале. Вскоре после завершения процесса отжига JunoCam начала выдавать четкие изображения в течение нескольких следующих обращений. Однако с каждым проходом Juno углублялась в самое сердце радиационных полей Юпитера. К 55-му обращению проблемы с изображениями снова начали проявляться.

“После 55-го обращения наши изображения были полны полос и шумов”, – заявил Майкл Рэвин (Michael Ravine), ведущий разработчик JunoCam из Malin Space Science Systems. “Мы попробовали различные схемы обработки изображений, чтобы улучшить качество, но ничего не помогло. С приближающимся близким пролетом над Ио у нас оставалось немного времени: единственное, что мы еще не пробовали, – это включить обогреватель JunoCam на полную мощность и посмотреть, сможет ли более интенсивный отжиг нас спасти.”

Тестовые изображения, отправленные на Землю во время отжига, в первую неделю не показали значительного улучшения. Затем, когда до близкого пролета над Ио оставалось всего несколько дней, изображения начали значительно улучшаться. К моменту, когда Juno приблизилась к поверхности вулканической луны на расстояние 930 миль (1500 километров) 30 декабря 2023 года, изображения были почти такими же хорошими, как в день запуска камеры, запечатлев детальные виды северного полярного региона Ио, на которых видны горные массивы, покрытые инеем из диоксида серы, резко возвышающиеся над равнинами, и ранее не нанесенные на карту вулканы с обширными лавовыми полями.

На сегодняшний день, аппарат, работающий на солнечной энергии, совершил 74 обращения вокруг Юпитера. В последнее время, во время 74-го обращения, на изображениях снова появился шум.