距離地球 6 億公里，NASA 如何成功修復朱諾號相機

實驗性技術成功修復 NASA 朱諾號（Juno）相機，並幫助其他高輻射環境運作的太空系統同獲寶貴經驗。

NASA環繞木星運行的朱諾號任務團隊2023年12月執行深空微操作，修復相機JunoCam，主要目的是捕捉木星衛星木衛一影像。JunoCam是彩色可見光相機，光學元件裝在鈦金屬牆的輻射防護艙外，防護艙為保護朱諾號其他科學儀器的敏感電子元件。安裝位置極具挑戰性，因朱諾號飛行路線會穿越太陽系行星輻射最強區域。雖然任務設計人員對JunoCam能應付前八次環繞木星充滿信心，但沒人能確定儀器能運作多久。

朱諾號前34次環繞任務，JunoCam運作正常，持續傳回可用影像。但第47次軌道飛行，開始出現輻射損傷徵兆。到第56次，幾乎所有影像都損壞無法使用。

▲ JunoCam拍攝影像可見顆粒與水平條紋，顯示受輻射損傷。攝於2023年11月22日，為木星北極區域環狀氣旋。（Source：NASA，下圖同）

遠距微觀修復

雖然團隊知道問題與輻射有關，但要從數億公里外精確判斷哪個零件受損極其困難。種種線索指向電壓調節器故障，這零件對JunoCam電力供應至關重要。可行選項不多下，團隊嘗試「退火處理」（annealing），即加熱零件一段時間後再緩慢冷卻。雖然原理未完全理解，但理論是加熱可彌補零件缺陷。Malin Space Science Systems公司（開發與操控JunoCam的公司）表示，「退火有時能微觀級改變矽這類材料，但不確定能否修復損傷。我們下指令，讓JunoCam唯一加熱器將相機升溫至25°C，遠高於正常操作溫度。」

退火處理後不久，JunoCam接下來數次軌道又能拍到清晰影像，但朱諾號飛行路徑持續深入木星輻射核心地帶，第55次軌道飛行影像又開始出問題。成員嘗試不同方法改善品質，但距離與木衛一近距離接觸只剩幾週。時間急迫，最終他們把JunoCam加熱器溫度調到最高，看看更激烈退火能否挽救零件。退火處理第一週，回傳地球的測試影像幾乎沒有改善，但越接近木衛一，影像品質開始明顯提升。到2023年12月30日，朱諾號以僅1,500公里距離掠過這顆火山活躍的衛星，影像幾乎恢復至發射時水準，清楚展現木衛一北極區域樣貌：山塊從平原間陡峭突起，覆蓋二氧化硫霜，還顯示未記錄到大型火山與熔岩。

▲ 2023年12月30日，NASA朱諾號太空船第57次近距離飛掠木星，JunoCam拍到火山衛星木衛一（Io）北極區域影像。為了及時修復攝影機的輻射損傷，團隊採退火法，使拍攝成功。

截至目前，朱諾號已繞行木星74次。最近第74次軌道飛行，影像再次出現雜訊。JunoCam首次退火處理後，朱諾號團隊也將之用於其他儀器與工程子系統。朱諾號教導我們如何建構維護耐輻射的太空船，這些經驗對繞地球運行的衛星都將受益匪淺，也對其他NASA任務很有幫助。

• NASA Shares How to Save Camera 370-Million-Miles Away Near Jupiter

（本文由 台北天文館 授權轉載；首圖來源：NASA）

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