Spannende Geschichte, die mir die Tage untergekommen ist. Von der NASA fliegt eine Raumsonde namens Juno um den Planeten Jupiter. Deren Kamera weist immer wieder "Defekte" auf, die die Bilder verschlechtern. Inzwischen konnte die NASA die Kamera mehrfach durch erhitzen "reparieren".
Juno (JUpiter Near-polar Orbiter) wurde am 5. August 2011 gestartet und ist am 5. Juli 2016 in eine polare Umlaufbahn um den Gasplaneten Jupiter eingeschwenkt. Die Primärmission der Sonde war zunächst auf ca. eineinhalb Jahre angelegt und sollte 37 Jupiterumrundungen umfassen. Später wurde die Mission bis 2021 verlängert. Ein Vorbeiflug an den galileischen Monden war bei der Primärmission nicht vorgesehen, da sich diese in den starken Strahlungsgürteln des Jupiters befinden. Dort könnte die Strahlung die Solarzellen und die Bordelektronik zerstören.
Anfang 2021 entschied die NASA, nach Abschluss der Primärmission Vorbeiflüge an Ganymed, Europa und Io zu versuchen. Ich hatte in Blog-Beiträgen auch den Vorbeiflug am Mond Io im Jahr 2023 behandelt. Eines der Instrumente an Bord der Sonde ist die JunoCam, die Aufnahmen im sichtbaren Licht macht.
Die optische Einheit der Kamera befindet sich außerhalb eines mit Titan ummantelten Strahlungsgewölbes, das empfindliche elektronische Komponenten für viele der technischen und wissenschaftlichen Instrumente von Juno schützt.
Es wurde erwartet, dass die Kamera mit jedem Jupiter-Orbit Strahlungsschäden erleiden wird, die sich als Hotpixel (helle oder dunkle Bildpunkte in Aufnahmen) oder im Versagen der Elektronik zeigen können. Aber die Kamera sollte für mindestens die ersten sieben Orbits durchhalten.
Kamera weist Schäden auf
Während der ersten 34 Umkreisungen von Jupiter (der Hauptmission) durch die Sonde Juno funktionierte die JunoCam normal und lieferte Bilder. Während der 47. Umkreisung begann der Bildsensor der Kamera Anzeichen von Strahlungsschäden zu zeigen, wie die NASA hier schreibt.
Das Team wusste zwar, dass das Problem mit der Strahlung zusammenhängen könnte, aber es war schwierig, aus Hunderten von Millionen Kilometern Entfernung festzustellen, was genau in JunoCam beschädigt war. Hinweise deuteten auf einen beschädigten Spannungsregler hin, der für die Stromversorgung von JunoCam unerlässlich ist.
Reparaturversuche durch Ausglühen
Da es nur wenige Möglichkeiten zur Wiederherstellung gab, wandte das Team ein Verfahren an, das als Ausglühen bezeichnet wird und bei dem ein Material über einen bestimmten Zeitraum erhitzt wird, bevor es langsam abkühlt. Dabei wurde die Kameraeinheit auf 25 Grad Celsius erhitzt und langsam abgekühlt. Obwohl der Prozess nicht gut verstanden wird, geht man davon aus, dass die Erhitzung Defekte im Material reduzieren kann (als ich das las, fielen mir sofort meine Vorlesungen im Ingenieurstudium ein, wo das in Materialkunde behandelt wurde). Kurz nach dem Ende des Ausglühvorgangs lieferte die JunoCam für die nächsten Umläufe gestochen scharfe Bilder.
Doch Juno flog mit jedem Orbit tiefer und tiefer in das Herz der Strahlungsfelder des Jupiters. Bei der 55. Umlaufbahn begannen die Bilder erneut Probleme zu zeigen. "Nach dem 55. Orbit waren unsere Bilder voller Streifen und Rauschen", sagte der Leiter des JunoCam-Instruments Michael Ravine von Malin Space Science Systems.
Das Missionsteam der NASA-Raumsonde Juno hat im Dezember 2023 einen Deep Space Move durchgeführt, um Fotos vom Jupitermond Io aufzunehmen und nebenbei den JunoCam-Bildgeber zu reparieren. Dabei wurde die Heizung der JunoCam voll aufgedreht, in der Hoffnung, dass das noch extremere Ausglühen die Kamera rettet.
Testbilder, die während des Ausglühens zur Erde zurückgeschickt wurden, zeigten in der ersten Woche kaum Verbesserungen. Dann, als die Annäherung an Io nur noch wenige Tage entfernt war, begannen sich die Bilder dramatisch zu verbessern. Als Juno am 30. Dezember 2023 bis auf 1.500 Kilometer an die Oberfläche des vulkanischen Mondes herankam, waren die Bilder fast so gut wie beim Start der Kamera. Sie zeigten detaillierte Ansichten der Nordpolregion von Io, die mit Schwefeldioxid bedeckte Gebirgsblöcke, die steil aus den Ebenen emporragen, und bis dahin unbekannte Vulkane mit ausgedehnten Lavaströmen zeigten.
Bisher hat die Sonde den Jupiter bisher 74 Mal umkreist. Kürzlich kehrte das Bildrauschen während der 74. Umkreisung von Juno zurück. Seit den ersten Experimenten mit JunoCam hat das Juno-Team Varianten dieser Ausglühtechnik auf mehrere Juno-Instrumente und technische Subsysteme angewendet. Ich finde es wahnsinnig spannend, auf welche Ideen die Missionsspezialisten kommen, um Missionen zu retten. Die Kollegen von heise haben die Geschichte in diesem deutschsprachigen Artikel detaillierter aufbereitet.
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