Zal NASA’s Europa Clipper de intense straling op Jupiter overleven?

NASA’s Europa Clipper, afgebeeld in deze in december 2020 bijgewerkte illustratie, draait in een elliptische baan rond Jupiter en nadert bij elke passage zijn maan Europa om gegevens te verzamelen. Auteursrecht: NASA/JPL-Caltech

NASA‘S Europa De Clipper-missie richt zich op het oplossen van problemen met transistorstraling terwijl deze zich voorbereidt op de lancering van een expeditie naar… Jupiter Om de bewoonbaarheid van Europa te onderzoeken.

De missie wordt geconfronteerd met uitdagingen die verband houden met stralingsbestendige transistors, waarvan is aangetoond dat ze minder robuust zijn tegen de intense straling van Jupiter. De tests die in verschillende NASA-centra worden uitgevoerd, zijn bedoeld om deze problemen aan te pakken.

De voorbereidingen voor de lancering van NASA’s Europa Clipper-missie gaan door. Het ruimtevaartuig werd afgelopen mei afgeleverd bij het Kennedy Space Center in Florida en het team slaagde erin de high-gain antenne te installeren.

Ingenieurs die aan NASA’s Europa Clipper-missie werken, blijven uitgebreide tests uitvoeren op de transistors die helpen de elektriciteitsstroom aan boord van het ruimtevaartuig te controleren. De speciale versies die de Europa Clipper gebruikt zijn stralingsbestendig en zijn ontworpen om tussen de 100 en 300 kilorad te weerstaan ​​(een rad is een maateenheid voor de geabsorbeerde dosis ioniserende straling).

Het missieteam van het Jet Propulsion Laboratory van NASA (Laboratorium voor straalaandrijving) in Zuid-Californië, dat de missie leidt, evalueert testgegevens die erop wijzen dat sommige transistors onder bepaalde omstandigheden door veel lagere stralingsniveaus kunnen worden beïnvloed. Ze zijn bezorgd dat sommige van deze delen mogelijk niet bestand zijn tegen de straling van het Jupitersysteem, de dichtste stralingsomgeving in het zonnestelsel.

Radiologische uitdagingen en voortdurende analyse

Er worden ook tests uitgevoerd in het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland, en het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland. Het hoofdgedeelte van het ruimtevaartuig is ontworpen door het Applied Physics Laboratory in samenwerking met Jet Propulsion Laboratory en het Goddard Center van NASA.

Het probleem met de transistors kwam in mei aan het licht toen het missieteam te horen kreeg dat soortgelijke onderdelen zouden kunnen falen bij lager dan verwachte stralingsdoses. In juni 2024 werd een branchewaarschuwing verzonden om gebruikers op de hoogte te stellen van dit probleem. De fabrikant werkt samen met het missieteam om de lopende stralingstests en analyse-inspanningen te ondersteunen om de risico’s van het gebruik van deze onderdelen op het Europa Clipper-ruimtevaartuig beter te begrijpen.

Duurzaamheid van elektronica en oplossingen

Tot nu toe verkregen gegevens geven aan dat sommige transistors waarschijnlijk zullen falen in de omgeving met veel straling nabij Jupiter en zijn maan Europa, omdat de onderdelen niet zo goed bestand zijn tegen straling als verwacht. Het team probeert te bepalen hoeveel transistors kwetsbaar zijn voor storingen en hoe ze tijdens de vlucht zullen functioneren. NASA evalueert opties om de levensduur van transistors in het Jupiter-systeem te maximaliseren. De eerste analyse zal naar verwachting eind juli worden afgerond.

Door straling geharde elektronica wordt in verschillende industrieën gebruikt om ruimtevaartuigen te beschermen tegen stralingsschade die in de ruimte kan optreden. Het Jupiter-systeem is bijzonder schadelijk voor ruimtevaartuigen vanwege het enorme magnetische veld – ongeveer 20.000 keer groter dan dat van de aarde – dat geladen deeltjes opvangt en versnelt tot zeer hoge energieën, waardoor intense straling ontstaat die Europa en andere binnenmanen bombardeert. Het probleem dat mogelijk van invloed is op de transistors in de Europa Clipper lijkt een fenomeen te zijn waarvan de industrie zich niet bewust was en vertegenwoordigt een nieuw geïdentificeerde leemte in de kwalificatie van industriestandaardstraling voor transistorchips.

Missiedoelstellingen en toekomstperspectieven

De lanceringsperiode van de Europa Clipper begint op 10 oktober en zal naar verwachting in 2030 bij Jupiter aankomen, waar hij wetenschappelijk onderzoek zal doen om de mogelijkheid van leven op Europa te begrijpen terwijl het meerdere keren langs de maan vliegt.

De totale kosten van de Europa Clipper-missie worden geschat op ongeveer $ 5 miljard, waardoor het een van de duurste planetaire wetenschappelijke missies is. Dit budget dekt de ontwikkeling, lancering en exploitatie van het ruimtevaartuig tijdens de geplande missieduur.