Así reparó la NASA una cámara a 600 millones de kilómetros

El equipo de la misión Juno de la NASA, que orbita Júpiter, realizó un traslado al espacio profundo en diciembre de 2023 para reparar su cámara JunoCam y capturar imágenes de la luna joviana Ío.

Los resultados de la operación, que se ejecutó a 600 millones de kilómetros, se presentaron durante una sesión técnica el 16 de julio en la Conferencia sobre Efectos de la Radiación Nuclear y Espacial del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos en Nashville (Tennessee).

JunoCam es una cámara a color de luz visible. Su unidad óptica se encuentra fuera de una bóveda de radiación con paredes de titanio, que protege los componentes electrónicos sensibles de muchos de los instrumentos científicos y de ingeniería de Juno.

Según explica la NASA en un comunicado, esta es una ubicación compleja, ya que los viajes de Juno la llevan a través de los campos de radiación planetaria más intensos del sistema solar. Si bien los diseñadores de la misión confiaban en que JunoCam podría operar durante las primeras ocho órbitas de Júpiter, se desconocía su vida útil posterior.

DAÑOS POR RADIACIÓN

Durante las primeras 34 órbitas de Juno (su misión principal), JunoCam funcionó con normalidad, enviando imágenes que el equipo incorporó rutinariamente a los artículos científicos de la misión. Luego, durante su órbita 47, el sensor de imágenes comenzó a mostrar indicios de daños por radiación. Para la órbita 56, casi todas las imágenes estaban dañadas.

Si bien el equipo sabía que el problema podría estar relacionado con la radiación, determinar con precisión qué estaba dañado dentro de JunoCam era difícil a cientos de millones de kilómetros de distancia. Las pistas apuntaban a un regulador de voltaje dañado, vital para la fuente de alimentación de JunoCam. Ante las pocas opciones de recuperación, el equipo recurrió a un proceso llamado recocido, en el que un material se calienta durante un período específico antes de enfriarse lentamente. Aunque el proceso no se comprende bien, la idea es que el calentamiento puede reducir los defectos en el material.

"Sabíamos que el recocido a veces puede alterar un material como el silicio a nivel microscópico, pero no sabíamos si esto repararía el daño", dijo el ingeniero de imágenes de JunoCam, Jacob Schaffner, de Malin Space Science Systems en San Diego, quien diseñó y desarrolló JunoCam y forma parte del equipo que la opera. Operamos sobre el único calentador de JunoCam para elevar la temperatura de la cámara a 25 °C, mucho más alta de lo habitual para JunoCam, y esperamos con gran expectación los resultados.

Poco después de finalizar el proceso de 'recocido', JunoCam comenzó a generar imágenes nítidas para las siguientes órbitas. Pero Juno se adentraba cada vez más en el corazón de los campos de radiación de Júpiter con cada pasada. Para la órbita 55, las imágenes volvieron a presentar problemas.

"Después de la órbita 55, nuestras imágenes estaban llenas de rayas y ruido", declaró Michael Ravine, jefe de instrumentos de JunoCam, de Malin Space Science Systems. "Probamos diferentes esquemas para procesar las imágenes y mejorar la calidad, pero nada funcionó. Con el encuentro cercano de Ío acercándose a nosotros en pocas semanas, era hora de una solución: lo único que no habíamos intentado era aumentar al máximo la temperatura del calentador de JunoCam y ver si un recocido más extremo nos salvaría".

IMÁGENES NÍTIDAS

Las imágenes de prueba enviadas a la Tierra durante el 'recocido' mostraron poca mejora durante la primera semana. Posteriormente, con el acercamiento de Ío a tan solo unos días, las imágenes comenzaron a mejorar drásticamente. Para cuando Juno se acercó a 1.500 kilómetros de la superficie de la luna volcánica el 30 de diciembre de 2023, las imágenes eran casi tan buenas como las del día del lanzamiento de la cámara, capturando vistas detalladas de la región polar norte de Ío que revelaron bloques montañosos cubiertos de escarcha de dióxido de azufre que se elevaban abruptamente desde las llanuras, así como volcanes previamente inexplorados con extensos campos de lava.

Hasta la fecha, la nave espacial, impulsada por energía solar, ha orbitado Júpiter 74 veces. Recientemente, el ruido de la imagen regresó durante la última órbita de Juno.

Desde los primeros experimentos con JunoCam, el equipo de Juno ha aplicado derivaciones de esta técnica de recocido a varios instrumentos y subsistemas de ingeniería de Juno.