美国宇航局加大力度修复朱诺号木星探测器的故障相机

美国宇航局加大力度修复朱诺号木星探测器的故障相机

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美国宇航局利用相当于重击的热能，在距离木星 3.7 亿英里（5.9 亿公里）的地方修复了绕木星运行的朱诺号探测器的相机，此前该仪器因这颗气态巨星的辐射带干扰而无法使用。

如果说NASA在过去67年里学到了什么，那就是那种人们通常会联想到老版《百战天龙》里的那种即时创新。NASA的工程师们一次又一次地发现，他们距离某个技术问题远在数百英里、数千英里、数百万英里甚至数十亿英里之外，而他们只能依靠无线电指令来解决。

有时，这可能很简单，比如部署卫星上卡住的太阳能电池板。有时，这需要三位宇航员用软管和胶带修复受损月球飞船的生命维持系统，以便他们能够活着回家。现在，NASA 的一个团队被要求修复一台本应被扔进垃圾桶的相机，可惜最近的垃圾桶在地球上。

木星的辐射带

目前正在探索木星系统的朱诺号探测器的关键仪器之一是其朱诺相机。它由马林空间科学系统公司（MSSS）制造，是一架可见光相机/望远镜，用于探测器拍摄木星云层顶部以及探测器可能飞掠的任何卫星。

这台小巧的“盒子布朗尼”相机还不错。它配备了红外滤光片，可以呈现云层细节，还有一个巧妙的小功能，可以通过补偿航天器运动和弱光条件来拍摄清晰的图像。它甚至还为NASA的公共关系提供了一些帮助，允许网络访客选择拍摄目标。

然而，它也极易受损。尤其像大多数固态电子产品一样，它极难抵御强辐射。不幸的是，这是木星的特长，其辐射强度足以在短短两个半小时内使人致命。对于微芯片来说，情况也好不到哪里去。

朱诺的相机

不幸的是，朱诺号的轨道周期为53.5天，高度椭圆，在执行探索任务时，它会定期坠入木星附近的辐射带深处。通常情况下，这会迅速损坏朱诺相机的芯片，但为了抵御最致命的射线，整个相机被包裹在一个装甲组件中。

据美国宇航局称，在朱诺号主要任务的前34次轨道飞行中，该系统运行良好，但当它完成第47次轨道飞行时，情况开始变得糟糕。辐射开始对电子设备造成损害。返回地球的图像质量越来越差，直到第56次轨道飞行时，所有返回的图像都损坏了。

一番侦查后，问题出在JunoCam电源的电压调节器上。问题是，该怎么办？既然工具、拆卸和备件都行不通，那么退而求其次的办法就是用高科技手段，狠狠地踢一下相机。

修复后从朱诺号上看到的木卫一

太空工程师们开始采用退火技术。即利用热量改变物质的微观结构，例如通过加热和冷却来恢复过度加工金属的脆性。以朱诺号相机为例，NASA向探测器发出指令，打开加热器，将内部温度升至77华氏度（35摄氏度）——这对于朱诺号的邻近区域来说相当温暖。这似乎产生了一些效果，但损害似乎也在加剧，图像中出现了更多的条纹和噪点，因此他们将恒温器调到最大，等待朱诺号接近木卫一。

2023 年 12 月 30 日，当探测器飞过木卫一北极地区 930 英里（1，500 公里）范围内时，传回的图像质量与出厂时一样好，因为朱诺相机拍摄到了覆盖着二氧化硫霜冻的山脉的清晰图像。

虽然有好消息，但朱诺号仍然受到更多辐射，遭受着更大的损坏，在最近的第74次轨道飞行中，图像质量开始下降。不过，NASA现在在其工具箱中新增了一个小部件，并正在朱诺号上的其他系统上试用该技术。

“朱诺号”任务正在教会我们如何制造和维护耐辐射的航天器，其提供的洞见将惠及绕地卫星，”来自德克萨斯州圣安东尼奥西南研究所的朱诺号首席研究员斯科特·博尔顿说道。“我预计，从朱诺号任务中汲取的经验教训将适用于国防和商业卫星，以及NASA的其他任务。”

2025 年 7 月 16 日，在纳什维尔举行的电气和电子工程师协会核与空间辐射效应会议上披露了 JunoCam 修复的故事。