太空辐射重创木卫探测器芯片，跨越6亿公里成功修复！方法值得参考

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实验性技术成功修复 NASA 朱诺号（Juno）相机，并帮助其他高辐射环境运作的太空系统同获宝贵经验。

NASA环绕木星运行的朱诺号任务团队2023年12月执行深空微作，修复相机JunoCam，主要目的是捕捉木星卫星木卫一影像。 JunoCam是彩色可见光相机，光学元件装在钛金属墙的辐射防护舱外，防护舱为保护朱诺号其他科学仪器的敏感电子元件。 安装位置极具挑战性，因朱诺号飞行路线会穿越太阳系行星辐射最强区域。 虽然任务设计人员对JunoCam能应付前八次环绕木星充满信心，但没人能确定仪器能运作多久。

朱诺号前34次环绕任务，JunoCam运作正常，持续传回可用影像。 但第47次轨道飞行，开始出现辐射损伤征兆。 到第56次，几乎所有影像都损坏无法使用。

JunoCam拍摄影像可见颗粒与水平条纹，显示受辐射损伤。 摄于2023年11月22日，为木星北极区域环状气旋。

远距微观修复

虽然团队知道问题与辐射有关，但要从数亿公里外精确判断哪个零件受损极其困难。 种种线索指向电压调节器故障，这零件对JunoCam电力供应至关重要。 可行选项不多下，团队尝试「退火处理」（annealing），即加热零件一段时间后再缓慢冷却。 虽然原理未完全理解，但理论是加热可弥补零件缺陷。 Malin Space Science Systems公司（开发与控JunoCam的公司）表示，「退火有时能微观级改变硅这类材料，但不确定能否修复损伤。 我们下指令，让JunoCam唯一加热器将相机升温至25°C，远高于正常作温度。」

退火处理后不久，JunoCam接下来数次轨道又能拍到清晰影像，但朱诺号飞行路径持续深入木星辐射核心地带，第55次轨道飞行影像又开始出问题。 成员尝试不同方法改善质量，但距离与木卫一近距离接触只剩几周。 时间急迫，最终他们把JunoCam加热器温度调到最高，看看更激烈退火能否挽救零件。 退火处理第一周，回传地球的测试影像几乎没有改善，但越接近木卫一，影像质量开始明显提升。 到2023年12月30日，朱诺号以仅1,500公里距离掠过这颗火山活跃的卫星，影像几乎恢复至发射时水平，清楚展现木卫一北极区域样貌：山块从平原间陡峭突起，覆盖二氧化硫霜，还显示未记录到大型火山与熔岩。

▲2023年12月30日，NASA朱诺号太空船第57次近距离飞掠木星，JunoCam拍到火山卫星木卫一（Io）北极区域影像。 为了及时修复摄影机的辐射损伤，团队采退火法，使拍摄成功。

截至目前，朱诺号已绕行木星74次。 最近第74次轨道飞行，影像再次出现噪声。 JunoCam首次退火处理后，朱诺号团队也将之用于其他仪器与工程子系统。 朱诺号教导我们如何建构维护耐辐射的太空船，这些经验对绕地球运行的卫星都将受益匪浅，也对其他NASA任务很有帮助。

来源：台北天文馆

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