这张于2020年12月更新的插图中描绘了美国宇航局的木卫二快船,它将沿着一条椭圆路径在木星周围俯冲,每次飞越木卫二时都靠近它的卫星木卫二收集数据。来源:美国国家航空航天局/姓名
美国宇航局的“木卫二快船”(Europa Clipper)任务的重点是解决晶体管辐射问题,因为它准备发射前往木星的探险队,探索木卫二的宜居性。
这项任务面临着抗辐射晶体管的挑战,这种晶体管被发现在木星的强烈辐射下不太耐用。NASA各中心的测试旨在解决这些问题。
美国宇航局发射“木卫二快船”任务的准备工作正在进行中。该航天器于今年5月交付给佛罗里达州的肯尼迪航天中心,该团队已成功安装了高增益天线。
美国宇航局“木卫二快船”任务的工程师们继续对有助于控制航天器上电流的晶体管进行广泛的测试。欧罗巴快船使用的特殊版本是抗辐射的,打算承受100到300千拉德(“拉德”是电离辐射吸收剂量的测量单位)。
然而,南加州NASA喷气推进实验室(JPL)的任务团队正在评估测试数据,这些数据表明,在某些条件下,一些晶体管可能会受到明显较低辐射水平的影响。他们担心这些部件中的一些可能无法承受木星系统的辐射,木星系统是太阳系中辐射最强烈的环境。
辐射的挑战和问题非政府组织分析
测试也在马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)和马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心进行。APL与JPL和NASA戈达德合作设计了航天器主体。
晶体管的问题在5月份暴露出来,当时任务小组被告知类似的部件在低于预期的辐射剂量下失效。在2024年6月,一个行业警报发出通知用户这个问题。制造商正在与任务小组合作,支持正在进行的辐射测试和分析工作,以便更好地了解在木卫二快船航天器上使用这些部件的风险。
电网卡耐久性和解决方案
到目前为止获得的测试数据表明,在木星及其卫星木卫二附近的高辐射环境中,一些晶体管可能会失效,因为这些部件的抗辐射能力不如预期。该团队正在努力确定有多少晶体管可能易受影响,以及它们在飞行中的表现如何。美国宇航局正在评估如何最大限度地延长晶体管在木星系统中的寿命。初步分析预计将于7月底完成。
防辐射电子设备在整个工业中被用于保护航天器免受太空中可能发生的辐射损伤。木星系统对航天器尤其有害,因为它的巨大磁场——比地球磁场强2万倍——会捕获带电粒子,并将它们加速到非常高的能量,产生强烈的辐射,轰击木卫二和其他内部卫星。可能影响Europa Clipper上晶体管的问题似乎是业界没有意识到的现象,并且代表了新发现的晶体管晶圆批次行业标准辐射鉴定的空白。
任务目标和未来展望
“木卫二快船”的发射期将于10月10日开始,它将于2030年抵达木星,在那里它将进行科学调查,以了解木卫二在多次飞越月球时的潜在可居住性。
据估计,木卫二快船任务的总成本约为50亿美元,使其成为最昂贵的行星科学任务之一。这笔预算涵盖了航天器在计划任务期间的开发、发射和运行。