Należąca do NASA sonda Europa Clipper pokazana na ilustracji zaktualizowanej w grudniu 2020 r. będzie krążyć wokół Jowisza po eliptycznej ścieżce, zanurzając się blisko jego księżyca Europy podczas każdego przelotu w pobliżu Jowisza, aby zebrać dane. Źródło: NASA/JPL-Caltech
NASA’S Europy Misja Clipper koncentruje się na rozwiązaniu problemów związanych z promieniowaniem tranzystorów w ramach przygotowań do wystrzelenia w ramach ekspedycji Jowisz w celu zbadania możliwości zamieszkania Europy.
Misja stoi przed wyzwaniami związanymi z tranzystorami odpornymi na promieniowanie, które okazały się mniej odporne na intensywne promieniowanie Jowisza. Testy w różnych ośrodkach NASA mają na celu rozwiązanie tych problemów.
Przygotowania do wystrzelenia misji NASA Europa Clipper postępują. Sonda została dostarczona do Centrum Kosmicznego im. Kennedy’ego na Florydzie w maju ubiegłego roku, a zespołowi pomyślnie zainstalowano antenę o dużym wzmocnieniu.
Inżynierowie pracujący dla misji Europa Clipper należącej do NASA w dalszym ciągu przeprowadzają szeroko zakrojone testy tranzystorów, które pomagają kontrolować przepływ energii elektrycznej w statku kosmicznym. Poszczególne wersje używane przez Europa Clipper są utwardzane promieniowaniem i mają tolerować od 100 do 300 kiloradów, czyli kradów („rad” to jednostka miary pochłoniętej dawki promieniowania jonizującego).
Jednakże zespół misji w Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA (JPL) w południowej Kalifornii, która zarządza misją, ocenia dane testowe, które wskazują, że w pewnych warunkach na niektóre tranzystory może wpływać znacznie niższy poziom promieniowania. Obawiają się, że niektóre z tych części mogą nie wytrzymać promieniowania układu Jowisza, który jest środowiskiem o największym natężeniu promieniowania w Układzie Słonecznym.
Wyzwania związane z promieniowaniem i bieżąca analiza
Testy są również prowadzone w Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) w Laurel w stanie Maryland oraz w należącym do NASA Centrum Lotów Kosmicznych Goddard w Greenbelt w stanie Maryland. APL zaprojektowało główny korpus statku kosmicznego we współpracy z JPL i NASA Goddard.
Problem z tranzystorami wyszedł na światło dzienne w maju, kiedy zespół wykonujący misję został poinformowany, że podobne części ulegają awariom przy niższych dawkach promieniowania, niż oczekiwano. W czerwcu 2024 r. wysłano alert branżowy, aby powiadomić użytkowników o tym problemie. Producent współpracuje z zespołem misji, aby wspierać trwające wysiłki w zakresie testów i analiz promieniowania, aby lepiej zrozumieć ryzyko związane z użyciem tych części na statku kosmicznym Europa Clipper.
Trwałość elektroniki i rozwiązania
Uzyskane dotychczas dane testowe wskazują, że niektóre tranzystory prawdopodobnie ulegną uszkodzeniu w środowisku o wysokim promieniowaniu w pobliżu Jowisza i jego księżyca Europa, ponieważ części nie są tak odporne na promieniowanie, jak oczekiwano. Zespół pracuje nad określeniem, ile tranzystorów może być podatnych i jak będą się one zachowywać podczas lotu. NASA ocenia możliwości maksymalizacji trwałości tranzystorów w układzie Jowisza. Oczekuje się, że wstępna analiza zostanie ukończona pod koniec lipca.
Elektronika wzmocniona promieniowaniem jest stosowana w całym przemyśle do ochrony statków kosmicznych przed uszkodzeniami spowodowanymi promieniowaniem, które mogą wystąpić w przestrzeni kosmicznej. Układ Jowisza jest szczególnie szkodliwy dla statków kosmicznych, ponieważ jego ogromne pole magnetyczne — 20 000 razy silniejsze niż pole magnetyczne Ziemi — wychwytuje naładowane cząstki i przyspiesza je do bardzo wysokich energii, tworząc intensywne promieniowanie, które bombarduje Europę i inne księżyce wewnętrzne. Wydaje się, że problem, który może mieć wpływ na tranzystory w Europa Clipper, jest zjawiskiem, o którym branża nie była świadoma i stanowi nowo zidentyfikowaną lukę w standardowej kwalifikacji partii płytek tranzystorowych pod kątem promieniowania.
Cele misji i perspektywy na przyszłość
Wystrzelenie Europa Clipper rozpocznie się 10 października, a sonda dotrze do Jowisza w 2030 r., gdzie przeprowadzi badania naukowe, aby poznać potencjalne możliwości zamieszkania Europy podczas wielokrotnego przelotu w pobliżu Księżyca.
Całkowity koszt misji Europa Clipper szacuje się na około 5 miliardów dolarów, co czyni ją jedną z droższych misji planetarnych. Budżet ten obejmuje rozwój, wystrzelenie i eksploatację statku kosmicznego w planowanym czasie trwania misji.
