美国宇航局的欧罗巴快艇能否在木星的强烈辐射下幸存下来？

美国宇航局的木卫二快艇（如 2020 年 12 月更新的插图所示）将沿着椭圆路径绕木星运行，每次飞越时都会接近其卫星木卫二以收集数据。 版权所有：NASA/JPL-加州理工学院

美国宇航局的 欧洲 快船任务的重点是解决晶体管辐射问题，因为它准备发射远征…… 木星 探索欧洲的宜居性。

该任务面临与抗辐射晶体管相关的挑战，事实证明，面对木星的强烈辐射，抗辐射晶体管的鲁棒性较差。 美国宇航局各个中心正在进行的测试旨在解决这些问题。

美国宇航局欧罗巴快艇任务的发射准备工作仍在继续。 去年5月，该飞船被运送到佛罗里达州肯尼迪航天中心，团队成功安装了高增益天线。

参与美国宇航局欧罗巴快艇任务的工程师们继续对有助于控制航天器上电流的晶体管进行广泛的测试。 Europa Clipper 使用的特殊版本具有抗辐射能力，设计可承受 100 至 300 千拉德（拉德是电离辐射吸收剂量的测量单位）。

然而，美国宇航局喷气推进实验室的任务团队（喷气推进实验室）负责管理该任务的南加州公司正在评估测试数据，这些数据表明某些晶体管在某些条件下可能会受到低得多的辐射水平的影响。 他们担心其中一些部件可能无法承受木星系统的辐射，木星系统是太阳系中辐射最密集的环境。

放射学挑战和持续分析

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和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也在进行测试。 航天器的主体由应用物理实验室与喷气推进实验室和美国宇航局戈达德中心合作设计。

晶体管的问题在五月份暴露出来，当时任务团队被告知类似的部件可能会在低于预期的辐射剂量下出现故障。 2024 年 6 月，已发送行业警报以通知用户此问题。 该制造商正在与任务团队合作，支持正在进行的辐射测试和分析工作，以更好地了解在欧罗巴快艇航天器上使用这些部件的风险。

电子产品和解决方案的耐用性

迄今为止获得的数据表明，一些晶体管在木星及其卫星木卫二附近的高辐射环境中很可能会失效，因为这些部件的抗辐射能力不如预期。 该团队正在努力确定有多少晶体管可能容易发生故障，以及它们在飞行过程中如何发挥作用。 美国宇航局正在评估最大限度延长木星系统中晶体管寿命的方案。 初步分析预计将于七月下旬完成。

抗辐射电子产品用于各个行业，以保护航天器免受太空中可能发生的辐射损坏。 木星系统对航天器特别有害，因为它具有巨大的磁场（大约比地球强 20,000 倍），它会捕获带电粒子并将其加速到非常高的能量，产生强烈的辐射，轰击木卫二和其他内卫星。 可能影响 Europa Clipper 中晶体管的问题似乎是业界没有意识到的现象，并且代表了在晶体管芯片行业标准辐射资格方面新发现的差距。

使命目标和未来前景

木卫二快艇的发射期从10月10日开始，计划于2030年抵达木星，在数次飞越月球的过程中，对木卫二进行科学考察，了解木卫二上存在生命的可能性。

欧罗巴快船任务的总成本估计约为 50 亿美元，使其成为最昂贵的行星科学任务之一。 该预算涵盖航天器在计划任务期间的开发、发射和运行。