Выдержит ли НАСА Europa Clipper интенсивную радиацию на Юпитере?

Europa Clipper НАСА, изображенный на этой иллюстрации, обновленной в декабре 2020 года, будет вращаться вокруг Юпитера по эллиптической траектории, приближаясь к его спутнику Европе при каждом пролете для сбора данных. Авторские права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех

НАСА‘s Европа Миссия «Клипер» сосредоточена на решении проблем с излучением транзисторов, поскольку она готовится к запуску в экспедицию на… Юпитер Исследовать возможность жизни на планете Европа.

Миссия сталкивается с проблемами, связанными с радиационно-стойкими транзисторами, которые, как выяснилось, менее устойчивы к интенсивному излучению Юпитера. Испытания, проводимые в различных центрах НАСА, направлены на решение этих проблем.

Продолжается подготовка к запуску миссии NASA Europa Clipper. Космический корабль был доставлен в Космический центр Кеннеди во Флориде в мае прошлого года, и команде удалось установить антенну с высоким коэффициентом усиления.

Инженеры, работающие над миссией NASA Europa Clipper, продолжают проводить обширные испытания транзисторов, которые помогают контролировать поток электричества на борту космического корабля. Специальные версии, используемые Europa Clipper, устойчивы к радиации и рассчитаны на нагрузку от 100 до 300 килорад (рад — это единица измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения).

Однако команда миссии Лаборатории реактивного движения НАСА (Лаборатория реактивного движения) в Южной Калифорнии, которая управляет миссией, оценивает данные испытаний, которые позволяют предположить, что некоторые транзисторы могут подвергаться воздействию гораздо более низких уровней радиации при некоторых условиях. Они обеспокоены тем, что некоторые из этих частей могут не выдержать радиацию системы Юпитера, самой плотной радиационной среды в Солнечной системе.

Радиологические проблемы и постоянный анализ

Испытания также проводятся в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд, и в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Основной корпус космического корабля был спроектирован Лабораторией прикладной физики в сотрудничестве с Лабораторией реактивного движения и Центром Годдарда НАСА.

Проблема с транзисторами обнаружилась в мае, когда команде миссии сообщили, что аналогичные детали могут выйти из строя при более низких, чем ожидалось, дозах радиации. В июне 2024 года было отправлено отраслевое предупреждение, уведомляющее пользователей об этой проблеме. Производитель работает с командой миссии, чтобы поддержать текущие усилия по радиационным испытаниям и анализу, чтобы лучше понять риски использования этих деталей на космическом корабле Europa Clipper.

Долговечность электроники и решений

Полученные к настоящему времени данные указывают на то, что некоторые транзисторы, вероятно, выйдут из строя в среде с высоким уровнем радиации вблизи Юпитера и его спутника Европы, поскольку детали не так устойчивы к радиации, как ожидалось. Команда работает над тем, чтобы определить, сколько транзисторов могут быть уязвимы к выходу из строя и как они будут функционировать во время полета. НАСА оценивает варианты увеличения срока службы транзисторов в системе Юпитера. Ожидается, что первоначальный анализ будет завершен в конце июля.

Радиационно-стойкая электроника используется в различных отраслях промышленности для защиты космических кораблей от радиационных повреждений, которые могут возникнуть в космосе. Система Юпитера особенно вредна для космических кораблей из-за ее огромного магнитного поля — примерно в 20 000 раз большего, чем у Земли — которое улавливает заряженные частицы и ускоряет их до очень высоких энергий, создавая интенсивное излучение, которое бомбардирует Европу и другие внутренние спутники. Проблема, которая может повлиять на транзисторы в Europa Clipper, по-видимому, является явлением, о котором отрасль не знала, и представляет собой недавно выявленный пробел в квалификации отраслевого стандарта излучения для транзисторных чипов.

Цели миссии и перспективы на будущее

Период запуска Europa Clipper начнется 10 октября, и в 2030 году он должен прибыть к Юпитеру, где проведет научные исследования, чтобы понять возможность существования жизни на Европе, поскольку она несколько раз пролетает мимо Луны.

Общая стоимость миссии Europa Clipper оценивается примерно в 5 миллиардов долларов, что делает ее одной из самых дорогих планетарных научных миссий. Этот бюджет охватывает разработку, запуск и эксплуатацию космического корабля в течение запланированного срока его миссии.