V prosinci 2023 se týmu expertů, kteří řídí americkou sondu Juno, podařilo provést kroky k opravě kamery JunoCam, aby zachytili fotografie Jupiterova měsíce Io. Výsledky této opravy na dálku byly prezentovány 16. července v rámci technického zasedání na konferenci Institute of Electrical and Electronics Engineers Nuclear & Space Radiation Effects v Nashvillu. JunoCam je barevná kamera pracující s viditelným světlem. Její optická část se nachází mimo radiační trezor s titanovými stěnami, který chrání citlivé elektronické systémy mnoha vědeckých přístrojů i sondy Juno samotné.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Jde tedy o umístění, které s sebou nese komplikace, protože sonda Juno cestuje skrz nejintenzivnější planetární radiační pole v celé Sluneční soustavě. Ačkoliv lidé zodpovědní za návrh byli přesvědčeni, že JunoCam dokáže fungovat po dobu prvních osmi oběhů kolem Jupiteru, nikdo nevěděl, jak dlouho poté bude přístroj moci pracovat. Po dobu prvních 34 oběhů (tedy po celou primární misi) fungovala JunoCam normálně a posílala snímky, které tým průběžně zařazoval do vědeckých článků. Poté, během 47. oběhu, začal snímač vykazovat náznaky radiačního poškození. Po pár dalších obězích byly poškozeny již téměř všechny snímky.
Tým sice věděl, že tento problém může být spojen s radiací, ale přesně určit, co konkrétně bylo v JunoCam poškozeno, bylo náročné. Sonda i s kamerou byly totiž stovky milionů kilometrů daleko. Náznaky však experty naváděly k poškozenému regulátoru napětí, který je klíčový pro zdroj energie přístroje JunoCam. Vzhledem k tomu, že tým měl jen málo možností obnovy, použil proces zvaný žíhání (annealing), při kterém se materiál zahřívá po určitou dobu a poté se pomalu ochlazuje. Ačkoli tento proces není podrobně prostudován, předpokládá se, že zahřívání může snížit vady v materiálu.
„Věděli jsme, že žíhání může někdy na mikroskopické úrovni pozměnit materiály, jako je křemík. Ale nevěděli jsme, zda to vyřeší tohle poškození,“ vzpomíná Jacob Schaffner z Malin Space Science Systems v San Diegu, který je inženýrem zodpovědným za snímkování přístrojem JunoCam. Byl součástí týmu, který navrhoval a vyvíjel tento přístroj a dnes se stará o jeho provoz: „Poslali jsme pokyn k jednomu topnému tělísku JunoCam pokyn, aby zvýšilo teplotu kamery na 25°C, což je mnohem více, než bývá u JunoCam běžné. Pak jsme už jen se zatajeným dechem čekali, až uvidíme výsledky.“
Krátce po dokončení procesu žíhání začala JunoCam posílat opět krásně ostré fotky a v tomto trendu pokračuje i v průběhu několika dalších oběhů. Ovšem Juno se s každým oběhem dostává hlouběji do Jupiterova radiačního pole. Při 55. oběhu začaly snímky opět vykazovat problémy. „Po 55. oběhu byly snímky plné pruhů a šumu,“ popisuje Michael Ravine z Malin Space Science Systems, vedoucí týmu kolem kamery JunoCam a dodává: „Zkusili jsme odlišné schéma zpracování snímků, abychom zlepšili kvalitu, ale nic nepomáhalo. Vzhledem k tomu, že nás za pár týdnů čekalo blízké setkání s Io, nastal čas na Zdrávas Maria – Jediné, co jsme ještě nevyzkoušeli, bylo zapnout ohřívač JunoCam až na doraz a zjistit, zda nás zachrání extrémnější žíhání.“
Testovací snímky poslané na Zemi během žíhání ukázaly během prvního týdne drobné zlepšení. Poté, když do blízkého průletu kolem Io zbývaly pouhé dny, se snímky začaly dramaticky vylepšovat. V době, kdy Juno 30. prosince 2023 prolétala 1500 kilometrů nad povrchem vulkanického měsíce, měly snímky téměř stejnou kvalitu, jako když byla kamera čerstvě vypuštěná. JunoCam tak mohla zachytit podrobné pohledy na severní polární oblasti Io, které odhalily horské masivy pokryté námrazou oxidu siřičitého, které ostře vystupují z rovin. Na fotkách byly objeveny také dříve neznámé sopky s rozsáhlými lávovými toky.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Do této chvíle provedla fotovoltaickými panely napájená sonda Juno 74. oběhů kolem Jupiteru. Během nejnovějšího (74. průletu) se na snímky vrátil šum. Od prvního experimentu s kamerou JunoCam použil tým Juno variace této techniky žíhání na několika přístrojích a technických subsystémech Juno. „Sonda Juno nás učí, jak vytvářet a udržovat sondy odolné vůči radiaci. Poskytuje nám vhled do problematiky, ze které budou benefitovat i družice na dráze kolem Země,“ uvedl Scott Bolton, hlavní řešitel mise Juno ze Southwest Research Institute v San Antoniu a dodal: „Očekávám, že zkušenosti získané z mise Juno budou použitelné jak pro obranné a komerční družice, tak i pro další mise NASA.“
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://lh4.ggpht.com/-2Y4V-bqB1vw/T8BDdVCKbVI/AAAAAAAAC30/BvinbbEbghU/Junocam_thumb.jpg?imgmax=800
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/07/e1-pia26642-junocam-noise-image.png
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2024/12/1-pia26484-io-north-polar-region.png
Nechce sa mi veriť, že by možnosť opravy polovodičov na Juno žíhaním nenapadla návrhárom sondy už pri inštalovaní topného telieska. NASA má rada story „ako sme improvizovali“, ale toto mi – pri všetkej úcte k parádnemu výsledku – nepríde z tej kategórie.
Máte pravdu, žíhání se při problémech s elektronikou na vesmírných sondách a družicích Země použilo už několikrát. Dokonce jsou navržené čipy s integrovaným topným tělískem.
https://www.techbriefs.com/component/content/article/33388-chip-with-micro-hotplate-for-self-healing-and-sustainable-electronics
Těžko říct, jestli tady použili na tento účel připravené zařízení nebo topné tělísko pro běžný ohřev elektroniky na pracovní teplotu, které bylo navržené, aby mohlo sloužit i k žíhání nebo to opravdu byla improvizace.