|
Миссия по изучению признаков жизни на спутниках Юпитера
|
|
|
|
Научный сотрудник доктор Бабак Бахит приступил к реализации одного из своих самых сложных проектов на сегодняшний день — участию в миссии Европейского космического агентства (ЕКА) по исследованию ледяных спутников Юпитера (JUICE).
|
|
|
|
В настоящее время космический аппарат находится на пути к орбите Юпитера и исследует три ледяных спутника планеты - Ганимед, Каллисто и Европу — с помощью набора инструментов дистанционного зондирования, геофизических и натурных исследований. Он должен достичь Юпитера в июле 2031 года, после чего совершит полеты к Венере (август 2025 года), Земле (сентябрь 2026 года) и снова к Земле (январь 2029 года).
|
|
|
|
Ожидается, что под их замерзшими поверхностями находится внеземная жидкая вода, которая представляет значительный интерес как ключевая предпосылка для внеземной жизни. Космический аппарат также исследует сложную окружающую среду Юпитера и его систему (атмосферу, кольцевую систему и магнитное поле) в качестве модели для других газовых гигантов нашей Солнечной системы — Сатурна, Урана и Нептуна.
|
|
|
|
|
|
|
Доктор Бахит, сотрудник группы электронных устройств и материалов инженерного факультета, отвечал за нанесение защитного покрытия на самые современные датчики, входящие в состав прибора radio and plasma wave instrument (RPWI). RPWI состоит из четырех ленгмюровских зондов диаметром 10 см для исследования атмосферы вокруг ледяных спутников Юпитера.
|
|
|
|
Каждый зонд установлен на конце трехметровых выдвижных штанг, что позволяет ему выдвигаться из корпуса космического аппарата.
|
|
|
|
Эти зонды, которые будут определять характеристики плазмы и измерять радиоизлучение, изготовлены из титанового сплава класса 5 и имеют сферическую форму, напоминающую яичную скорлупу, и толщину 400 микрон. Внутри сфер находятся элементы резисторно-конденсаторной схемы.
|
|
|
|
"Чтобы сделать зонды Ленгмюра достаточно чувствительными для обнаружения широкого диапазона частот и электрических зарядов (как электронов, так и ионов), было необходимо покрыть их специальными слоями", - сказал доктор Бахит. "На самом деле, во время этой миссии покрытия должны были быть чрезвычайно чувствительными к электрическим зарядам и способными выдерживать суровые условия, такие как экстремальные погодные условия, температура и радиация".
|
|
|
|
Он добавил: "Покрытия должны были обладать отличными электрическими характеристиками, стойкостью к высоким температурам, химической инертностью, оптическими свойствами и адгезией, а также высокой чувствительностью к изменениям плотности плазмы, сверхнизкой шероховатостью поверхности и чувствительностью к загрязнениям. Такое сочетание свойств требовало, чтобы покрытия были изготовлены из особого материала с точным составом и наноструктурой."
|
|
|
|
Сплавы на основе нитрида титана и алюминия (TiAlN) были получены с помощью магнетронного распыления — контролируемого и воспроизводимого процесса физического осаждения из газовой фазы. Однако нанесение покрытий методом распыления на такие большие сферы оказалось непростой задачей.
|
|
|
|
"В ходе этого проекта мы столкнулись с рядом проблем", - сказал доктор Бахит. "Прежде всего, форма и размер зондов не подходили для обычных систем распыления. Мы использовали систему распыления промышленного масштаба и переработали внутреннюю часть камеры для выращивания. Мы разработали конструкцию, напоминающую карусель, с двумя направляющими, которая позволяет сферам свободно вращаться в процессе нанесения, что приводит к равномерному нанесению покрытия".
|
|
|
|
"Другой неожиданной проблемой было сильное образование дуги во время роста. Чтобы преодолеть проблему нежелательного разряда, возникающего на поверхности сфер, был использован специальный подход с оптимизированной плотностью электрического заряда", - добавил он.
|
|
|
|
RPWI на борту космического аппарата подробно описан в статье, опубликованной в журнале Space Science Reviews. Более подробную информацию можно также найти на веб-сайте ЕКА для научного сообщества JUICE.
|
|
|
|
Размышляя о своей миссии, доктор Бахит сказал: "Я участвовал в нескольких проектах в сотрудничестве с партнерами как из научных кругов, так и из промышленности. Следует признать, что миссия JUICE была самой сложной, но в то же время самой важной и захватывающей. Это была прекрасная возможность внести свой вклад в такой крупный космический проект, и я с нетерпением жду любого открытия жизни на Юпитере. Я рад, что мой вклад также был отмечен престижным сертификатом от ЕКА".
|
|
|
|
Источник
|
