美國(guó)宇航局加大力度修復(fù)朱諾號(hào)木星探測(cè)器的故障相機(jī)

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美國(guó)宇航局利用相當(dāng)于重?fù)舻臒崮埽诰嚯x木星 3.7 億英里（5.9 億公里）的地方修復(fù)了繞木星運(yùn)行的朱諾號(hào)探測(cè)器的相機(jī)，此前該儀器因這顆氣態(tài)巨星的輻射帶干擾而無(wú)法使用。

如果說(shuō)NASA在過(guò)去67年里學(xué)到了什么，那就是那種人們通常會(huì)聯(lián)想到老版《百戰(zhàn)天龍》里的那種即時(shí)創(chuàng)新。NASA的工程師們一次又一次地發(fā)現(xiàn)，他們距離某個(gè)技術(shù)問(wèn)題遠(yuǎn)在數(shù)百英里、數(shù)千英里、數(shù)百萬(wàn)英里甚至數(shù)十億英里之外，而他們只能依靠無(wú)線(xiàn)電指令來(lái)解決。

有時(shí)，這可能很簡(jiǎn)單，比如部署衛(wèi)星上卡住的太陽(yáng)能電池板。有時(shí)，這需要三位宇航員用軟管和膠帶修復(fù)受損月球飛船的生命維持系統(tǒng)，以便他們能夠活著回家。現(xiàn)在，NASA 的一個(gè)團(tuán)隊(duì)被要求修復(fù)一臺(tái)本應(yīng)被扔進(jìn)垃圾桶的相機(jī)，可惜最近的垃圾桶在地球上。

木星的輻射帶

目前正在探索木星系統(tǒng)的朱諾號(hào)探測(cè)器的關(guān)鍵儀器之一是其朱諾相機(jī)。它由馬林空間科學(xué)系統(tǒng)公司（MSSS）制造，是一架可見(jiàn)光相機(jī)/望遠(yuǎn)鏡，用于探測(cè)器拍攝木星云層頂部以及探測(cè)器可能飛掠的任何衛(wèi)星。

這臺(tái)小巧的“盒子布朗尼”相機(jī)還不錯(cuò)。它配備了紅外濾光片，可以呈現(xiàn)云層細(xì)節(jié)，還有一個(gè)巧妙的小功能，可以通過(guò)補(bǔ)償航天器運(yùn)動(dòng)和弱光條件來(lái)拍攝清晰的圖像。它甚至還為NASA的公共關(guān)系提供了一些幫助，允許網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)客選擇拍攝目標(biāo)。

然而，它也極易受損。尤其像大多數(shù)固態(tài)電子產(chǎn)品一樣，它極難抵御強(qiáng)輻射。不幸的是，這是木星的特長(zhǎng)，其輻射強(qiáng)度足以在短短兩個(gè)半小時(shí)內(nèi)使人致命。對(duì)于微芯片來(lái)說(shuō)，情況也好不到哪里去。

朱諾的相機(jī)

不幸的是，朱諾號(hào)的軌道周期為53.5天，高度橢圓，在執(zhí)行探索任務(wù)時(shí)，它會(huì)定期墜入木星附近的輻射帶深處。通常情況下，這會(huì)迅速損壞朱諾相機(jī)的芯片，但為了抵御最致命的射線(xiàn)，整個(gè)相機(jī)被包裹在一個(gè)裝甲組件中。

據(jù)美國(guó)宇航局稱(chēng)，在朱諾號(hào)主要任務(wù)的前34次軌道飛行中，該系統(tǒng)運(yùn)行良好，但當(dāng)它完成第47次軌道飛行時(shí)，情況開(kāi)始變得糟糕。輻射開(kāi)始對(duì)電子設(shè)備造成損害。返回地球的圖像質(zhì)量越來(lái)越差，直到第56次軌道飛行時(shí)，所有返回的圖像都損壞了。

一番偵查后，問(wèn)題出在JunoCam電源的電壓調(diào)節(jié)器上。問(wèn)題是，該怎么辦？既然工具、拆卸和備件都行不通，那么退而求其次的辦法就是用高科技手段，狠狠地踢一下相機(jī)。

修復(fù)后從朱諾號(hào)上看到的木衛(wèi)一

太空工程師們開(kāi)始采用退火技術(shù)。即利用熱量改變物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，例如通過(guò)加熱和冷卻來(lái)恢復(fù)過(guò)度加工金屬的脆性。以朱諾號(hào)相機(jī)為例，NASA向探測(cè)器發(fā)出指令，打開(kāi)加熱器，將內(nèi)部溫度升至77華氏度（35攝氏度）——這對(duì)于朱諾號(hào)的鄰近區(qū)域來(lái)說(shuō)相當(dāng)溫暖。這似乎產(chǎn)生了一些效果，但損害似乎也在加劇，圖像中出現(xiàn)了更多的條紋和噪點(diǎn)，因此他們將恒溫器調(diào)到最大，等待朱諾號(hào)接近木衛(wèi)一。

2023 年 12 月 30 日，當(dāng)探測(cè)器飛過(guò)木衛(wèi)一北極地區(qū) 930 英里（1，500 公里）范圍內(nèi)時(shí)，傳回的圖像質(zhì)量與出廠時(shí)一樣好，因?yàn)橹熘Z相機(jī)拍攝到了覆蓋著二氧化硫霜凍的山脈的清晰圖像。

雖然有好消息，但朱諾號(hào)仍然受到更多輻射，遭受著更大的損壞，在最近的第74次軌道飛行中，圖像質(zhì)量開(kāi)始下降。不過(guò)，NASA現(xiàn)在在其工具箱中新增了一個(gè)小部件，并正在朱諾號(hào)上的其他系統(tǒng)上試用該技術(shù)。

“朱諾號(hào)”任務(wù)正在教會(huì)我們?nèi)绾沃圃旌途S護(hù)耐輻射的航天器，其提供的洞見(jiàn)將惠及繞地衛(wèi)星，”來(lái)自德克薩斯州圣安東尼奧西南研究所的朱諾號(hào)首席研究員斯科特·博爾頓說(shuō)道?！拔翌A(yù)計(jì)，從朱諾號(hào)任務(wù)中汲取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)將適用于國(guó)防和商業(yè)衛(wèi)星，以及NASA的其他任務(wù)?！?/p>

2025 年 7 月 16 日，在納什維爾舉行的電氣和電子工程師協(xié)會(huì)核與空間輻射效應(yīng)會(huì)議上披露了 JunoCam 修復(fù)的故事。