Rettung über 600 Mio. Kilometer Entfernung:
Spektakuläre NASA-Aktion

Kurz vor dem Vorbeiflug an Jupiters Vulkanmond versagte eine Kamera. Die NASA liefert nun eine spannende Analyse, wie sie ein defektes System aus 600 Millionen Kilometern Entfernung rettete - mit Mut zum Risiko und einem von der Erde bekannten Verfahren.

Jupiter-Kamera-Service aus 600 Mio. km Entfernung

Erst sind es feine Linien. Dann komplette Bildbereiche, die fehlen. Die Aufnahmen aus dem Orbit um Jupiter zeigen 2023 plötzlich merkwürdige Störungen - Streifen, Rauschen, digitale Aussetzer. Für das Team am Jet Propulsion Laboratory in Kalifornien ist klar: Das Kamerasystem der Juno-Sonde, JunoCam, nimmt Schaden. Doch wie repariert man eine Kamera, die sich fast 600 Millionen Kilometer entfernt befindet - in einer der rauesten Strahlungsumgebungen des Sonnensystems?

Mit einem nun veröffentlichten Bericht liefert die NASA einen seltenen Einblick in eine Rettungsaktion unter extremen Bedingungen. Der Beitrag, vorgestellt auf der Fachkonferenz "Nuclear & Space Radiation Effects" der IEEE, zeigt, wie Ingenieure ein schwerbeschädigtes Kamerasystem im All durch gezieltes Erhitzen - sogenanntes Annealing - wieder zum Leben brachten. Dabei gingen sie bewusst ein Risiko ein: Denn ob das Verfahren aus der Materialforschung auch in Millionen Kilometern Entfernung im Orbit um Jupiter wirken würde, war ungewiss. Strahlenbedingte Bildfehler in JunoCam-Aufnahme vom 22. Nov. 2023 JunoCam war ursprünglich als Zusatzinstrument gedacht. Sie sitzt außerhalb des strahlengeschützten Titanblocks der Sonde, der empfindliche Elektronik schützt. Für etwa acht Jupiterumläufe wurde ihr Betrieb als sicher angesehen. Tatsächlich lieferte sie über 30 Orbits hinweg zuverlässig Bilder - bis sich ab Umlauf 47 erste Fehler zeigten. Spätestens bei Orbit 56 war die Kamera kaum noch nutzbar.

Das Problem: Die genaue Fehlerursache ließ sich von der Erde aus nicht identifizieren. Doch es gab Hinweise auf einen Spannungsregler, der durch Strahlung beschädigt worden sein könnte. Die Ingenieure entschieden sich für ein Verfahren, das auf der Erde zuverlässig funktioniert, so aber noch nie im All Anwendung fand: Annealing - eine Art kontrollierte Hitzebehandlung, bei der Halbleiterbauteile aufgewärmt werden, um mikroskopische Defekte zu reduzieren. JunoCam wurde auf 25 °C aufgeheizt - deutlich über dem Normalbetrieb. Der Effekt: Die Bildqualität verbesserte sich sichtbar.

Was bedeutet Annealing im All?
Doch das Strahlungsniveau stieg mit jeder Umlaufbahn weiter an - und der Effekt ließ nach. Kurz vor einem nahen Vorbeiflug an Jupiters Vulkanmond Io setzten die Ingenieure deshalb alles auf eine Karte: Noch einmal wurde JunoCam stark aufgeheizt. Erst zögerlich, dann deutlich sichtbar, kam die Bildqualität zurück. Am 30. Dezember 2023 lieferte die Sonde bei nur 1.500 km Abstand gestochen scharfe Bilder von Ios Nordpol - inklusive bisher nicht kartierter Vulkane. Io-Nordpol, aufgenommen am 30. Dez. 2023 - nach Annealing-Reparatur der JunoCam

Neues Werkzeug

Auch wenn die Bildstörungen zuletzt bei Orbit 74 zurückkehrten, hat das Experiment mit JunoCam längst größere Wirkung entfaltet. Inzwischen nutzen die Ingenieure abgewandelte Annealing-Verfahren auch bei anderen Systemen an Bord - nicht nur zur Reparatur, sondern als gezielte Wartung. Für Missionsleiter Scott Bolton ist Juno damit mehr als ein Jupiter-Erkunder: Die Sonde wird zum Technologietest für strahlungsresistente Raumfahrt - mit Lehren, die auch für Satelliten in Erdumlaufbahnen relevant sind, ob zivil, kommerziell oder militärisch.


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