Один из сферических зондов во время процесса осаждения Тилна, демонстрируя серьезный эффект артирования (появляющийся в виде молнии) в результате неснатрализованных электрических зарядов, распределяющих по сфере. Кредит: Кембриджский университет
Научный сотрудник доктор Бабак Бахит столкнулся с одним из своих самых сложных проектов на сегодняшний день — внесение в миссию Европейского космического агентства (ESA) Jupiter Icy Moons Explorer (Juice).
Космический корабль в настоящее время находится на пути на орбиту Юпитера и исследует три океанские ледяные луны планеты-ГАГАНМЕДЕ, КАЛЛИСТО и Европа-с набором дистанционного зондирования, геофизических и in situ. Он должен добраться до Юпитера в июле 2031 года, когда летает по пути на Венеру (август 2025 г.), Землю (сентябрь 2026 г.) и снова Земля (январь 2029 г.).
Ожидается, что эти луны будут иметь внеземную жидкую воду под замороженными поверхностями, что представляет собой значительный интерес в качестве ключевой предпосылки для внеземной жизни. Космический корабль также будет изучать сложную среду Юпитера и ее систему (атмосфера, кольцевая система и магнитная среда) в качестве модели для других газовых гигантов в нашей солнечной системе — это Сатурн, Уран и Нептун.
Доктор Бахит, который из группы электронных устройств и материалов Департамента инженерии, отвечал за применение защитного покрытия к современным датчикам, которые составляют радио и плазменную волну (RPWI). RPWI состоит из четырех датчиков Langmuir диаметром 10 см для изучения атмосферы вокруг ледяных лун Юпитера.
Каждый зонд монтируется в конце трехметровых развертываемых бумов, что позволяет ему распространяться от тела космического корабля.
Эти зонды, которые будут характеризовать плазму и измерять радиоэклежи, изготовлены из сплава 5 класса титана и имеют сферические формы, предназначенные для яичных скорлупы, с толщиной 400-метровой меткой. Элементы цепи резистора существуют внутри сфер.
«Чтобы сделать зонды Langmuir, достаточно чувствительными, чтобы обнаружить широкий спектр частот и электрических зарядов (как электронов, так и ионов), было важно покрыть их специальными слоями», — сказал доктор Бахит. «Фактически, покрытия должны быть чрезвычайно чувствительны к электрическим зарядам и способны выжить в суровых условиях, таких как экстремальная погода, температура и радиация, во время этой миссии».
Он добавил: «Покрытия должны были обладать превосходными электрическими характеристиками, высокой температурной долговечностью, химической инертностью, оптическими свойствами и адгезией, а также высокой чувствительностью к изменениям плотности плазмы, а также ультра-низко-низкой шероховатостью и чувствительностью к загрязнениям. Эта комбинация. Требуется, чтобы покрытия были изготовлены из конкретного материала с точной композицией и наноструктурой ».
Титановые алюминиевые нитридные сплавы (TIALN) выращивали путем магнетронного распыления — высококонтролируемого и повторяемого процесса физического осаждения из паров. Тем не менее, из-за того, что из-за того, что эти покрытия из-за таких больших сферы оказались нелегкой задачей.
«Мы имели дело с серией проблем в этом проекте», — сказал доктор Бахит. «Прежде всего, форма и размер зондов не подходили для общих систем распыления. Мы использовали систему распыления в промышленном масштабе и перепроектировали внутреннюю часть его камеры роста. Мы придумали карусель-подобную структуру с двумя рельсами, которые позволил сферам свободно катиться во время процесса осаждения, что приводит к однородным покрытиям ».
Откройте для себя последние в науке, технологии и пространстве с более чем 100 000 подписчиков, которые полагаются на Phys.org для Daily Insights. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получите обновления о прорывах, инновациях и исследованиях, которые имеют значение — ежедневно или еженедельно.
«Другой неожиданной проблемой была тяжелая артизация, которая произошла во время роста. Чтобы преодолеть эту проблему нежелательного разряда, возникающего на поверхности сфер, был использован особый подход с оптимизированной плотностью электрического заряда», — добавил он.
RPWI на борту космического корабля подробно описан как часть статьи, опубликованной в журнале Space Science Reviews. Более подробную информацию также можно найти на веб -сайте ESA для научного сообщества Juice.
Размышляя о миссии, д -р Бахит сказал: «Я был вовлечен в несколько проектов в сотрудничестве с партнерами как из академических кругов, так и из промышленности. По общему признанию, миссия сока была самой сложной, но в то же время самой важной и захватывающей И это была отличная возможность внести свой вклад в такой большой проект, связанный с пространством, и я заинтересован в любое жизнь на Юпитере. Ега. «
Информация от: Кембриджским университетом
