在几十年来梦想着木星的卫星欧罗巴和可能隐藏在其冰冷表面下的广阔海洋之后,科学家们现在即将向那里发射一艘宇宙飞船。美国国家航空航天局 (NASA) 昨天确认,欧罗巴快艇任务将按计划发射,此前人们担心这艘价值 50 亿美元的航天器上的晶体管可能存在故障,可能会导致严重延误。

“我们相信,我们美丽的航天器和有能力的团队已经准备好发射操作和我们前往木卫二的综合科学任务,”位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室(JPL)主任劳里·莱辛(Laurie Leshin)在 9 月 9 日的新闻发布会上说。

Europa Clipper的质量超过3.2吨,高约5米,宽超过30米,太阳能电池板完全展开,是NASA有史以来为行星任务建造的最大的航天器。昨天,该任务通过了所谓的“关键决策点 E”——发射前必须完成的最终检查。航天器的发射窗口从 10 月 10 日开始。

Die Oberfläche von Jupiters eisigem Mond Europa.

如果轨道飞行器下个月成功升空,它将在 2030 年 4 月抵达木星。随后,它的九台仪器将研究木卫二的冰壳和科学家认为位于其下方的海洋,以确定月球是否能够支持我们所知的生命。此前的任务表明 1,木卫二冰冷的表面隐藏着一个地下咸水海洋,其水量是地球海洋的两倍多。月球表面的裂纹、看似年轻的表面也表明这颗卫星拥有活跃的地质——这表明木卫二的内部可能足够温暖和充满活力,足以适应生命复杂的化学反应。

“没有像三录仪这样的设备——一种来自《星际迷航》宇宙的虚构仪器——我们可以通过指向某个物体来显示它是否还活着,”位于华盛顿特区的美国宇航局总部的欧罗巴快艇计划科学家科特·尼布尔在新闻发布会上说。 “探测生命极其困难,尤其是在轨道上,”他补充道。 “首先我们会问一个简单的问题:是否存在生命存在的正确成分?”

前往海洋世界的路上遇到的困难

在出现与晶体管相关的问题之前,Europa Clipper 已经经历了许多挫折。 2019年 美国宇航局从航天器上拆除了复杂的磁力计,激怒了科学家 并用预算问题证明了这一点。该任务多年来还面临着如何进入太空的不确定性。这是因为国会长期以来一直要求航天器乘坐美国宇航局慢于预期的太空发射系统火箭飞行。最终,在 2020 年,美国立法者允许该计划选择私人公司 SpaceX 位于德克萨斯州布朗斯维尔的可靠的猎鹰重型火箭进行发射。

可能的晶体管问题 发生在今年5月 ,当美国宇航局工程师得知欧罗巴快船飞船上已经安装的一批特定类型的晶体管无法正常工作时。这些元件称为 MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管),其作用类似于电路中的开关。它们来自美国宇航局供应商英飞凌,总部位于德国纽比贝格。

由于木卫二快艇将在木卫二附近飞行 49 次,飞行距离长达 25 公里,因此航天器还必须飞过木星磁场加速的带电粒子齐射,木星磁场比地球磁场强约 20,000 倍。这意味着轨道飞行器中的电子设备必须具有抗辐射能力。

然而,五月,美国宇航局表示正在评估此次任务的晶体管是否存在故障风险。该机构在三个不同地点开展了为期四个月的密集、全天候测试:喷气推进实验室;位于马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯大学应用物理实验室;以及位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心。 “这是一个巨大的挑战,我认为‘巨大的挑战’是一个巨大的轻描淡写,”莱辛说。

在评估了 Europa Clipper 上安装的同批次替换 MOSFET 后,NASA 确定航天器的电路将按预期运行。这一结论部分基于这样一个事实:在其为期四年的基本任务的前半段,在绕木星运行时,航天器每 21 天只会进入木星最强辐射一次。其余时间,轨道飞行器的晶体管可以在轻微加热时通过称为再结晶的过程部分自我修复。

喷气推进实验室的欧罗巴快艇项目经理乔丹·埃文斯在会议上表示:“当欧罗巴快艇进入辐射环境时,它会回来,时间足够长,让这些晶体管有机会在飞越之间再生并部分恢复。” “我们可以——我对此很有信心,数据也证实了这一点——完成最初的任务。”