Une réparation de caméra à 600 millions de kilomètres

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Pour réparer la caméra de la sonde spatiale Juno qui voyage à 600 millions de km de la Terre, la NASA a usé d'une technique audacieuse : le "recuit", qui consiste à surchauffer des composants électroniques afin de lisser les défauts à l'échelle microscopique. L'opération a été couronnée de succès : elle a grandement amélioré la netteté des images transmises.


Commentaires préférés (3)

Comme les cartes graphiques qu’on passe au four pour réparer les soudures défectueuses :p

a écrit : Dans l'espace, tous les composants électroniques envoyés en orbite se font bombarder de particules énergétiques comme des protons, des électrons ou des ions lourds qui peuvent provenir du Soleil, du fond cosmique, ou dans ce cas précis de Jupiter.
En chauffant la caméra à une température plus élevée, puis en
la laissant refroidir lentement, la matière a pu se réorganiser spontanément à l'échelle atomique, en réparant certains défauts ou en dissipant des charges accumulées qui perturbaient le fonctionnement de la caméra.
Si vous preniez la peine de lire les sources.....
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Super réponse et très clair! :)
(Juste la dernière phrase un peu condescendante qui gâche le plaisir)


Tous les commentaires (16)

Comme les cartes graphiques qu’on passe au four pour réparer les soudures défectueuses :p

Je me demandais comment ils avaient pu faire une telle opération à distance !
"Simplement" en augmentant le chauffage...

a écrit : Comme les cartes graphiques qu’on passe au four pour réparer les soudures défectueuses :p J'utilise le micro-onde pour aller plus vite ;)

Les composants étaient déjà cuits ?

Dans l'espace, tous les composants électroniques envoyés en orbite se font bombarder de particules énergétiques comme des protons, des électrons ou des ions lourds qui peuvent provenir du Soleil, du fond cosmique, ou dans ce cas précis de Jupiter.
En chauffant la caméra à une température plus élevée, puis en la laissant refroidir lentement, la matière a pu se réorganiser spontanément à l'échelle atomique, en réparant certains défauts ou en dissipant des charges accumulées qui perturbaient le fonctionnement de la caméra.
Si vous preniez la peine de lire les sources.....

a écrit : Dans l'espace, tous les composants électroniques envoyés en orbite se font bombarder de particules énergétiques comme des protons, des électrons ou des ions lourds qui peuvent provenir du Soleil, du fond cosmique, ou dans ce cas précis de Jupiter.
En chauffant la caméra à une température plus élevée, puis en
la laissant refroidir lentement, la matière a pu se réorganiser spontanément à l'échelle atomique, en réparant certains défauts ou en dissipant des charges accumulées qui perturbaient le fonctionnement de la caméra.
Si vous preniez la peine de lire les sources.....
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Super réponse et très clair! :)
(Juste la dernière phrase un peu condescendante qui gâche le plaisir)

On parle d'un recuit à une température très modeste. On pourrait presque dire qu'il on fait un cycle Toperationnelle-> Tamb--> Toperationnelle.
Je m'avance certainement, mais pour moi ca a plus permis de relâcher des charges 'statiques' dans la ZCE du semiconducteur qui réduisaient les performances. Ça doit plus être comparé à une relaxation de charges accumulées qu'un vrai "recuit" qui serait à bien plus haute température

a écrit : On parle d'un recuit à une température très modeste. On pourrait presque dire qu'il on fait un cycle Toperationnelle-> Tamb--> Toperationnelle.
Je m'avance certainement, mais pour moi ca a plus permis de relâcher des charges 'statiques' dans la ZCE du semiconducteur qui réduisaient
les performances. Ça doit plus être comparé à une relaxation de charges accumulées qu'un vrai "recuit" qui serait à bien plus haute température Afficher tout
C'est pas faut...

J'ai tenté le recuit sur un gâteau au yaourt la semaine dernière, bah il était bien moins net !

a écrit : Les composants étaient déjà cuits ? Un recuit consiste chauffer un métal pour que ses molécules se restructurent, puis a laisser descendre doucement la température pour qu'il se fige dans cet état. Ça sert à relâcher les contraintes et rendre le métal plus ductile, mou, malléable, flexible.

C'est l'inverse d'une trempe en quelques sortes, où on chauffe puis refroidit rapidement pour rendre le métal plus résistant, solide, dur, cassant.

Et oui les composants sont cuits dans le sens où ils ont été fabriqués et/ou soudés à haute température. Le recuit permet de réparer les soudures qui fissurent avec les vibrations, les collisions, les cycles thermiques, etc.

a écrit : Un recuit consiste chauffer un métal pour que ses molécules se restructurent, puis a laisser descendre doucement la température pour qu'il se fige dans cet état. Ça sert à relâcher les contraintes et rendre le métal plus ductile, mou, malléable, flexible.

C'est l'inverse d'une trempe en
quelques sortes, où on chauffe puis refroidit rapidement pour rendre le métal plus résistant, solide, dur, cassant.

Et oui les composants sont cuits dans le sens où ils ont été fabriqués et/ou soudés à haute température. Le recuit permet de réparer les soudures qui fissurent avec les vibrations, les collisions, les cycles thermiques, etc.
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Ce que tu décris est pour l'aspect métal, qui ne correspond pas à ce qu'ils ont fait, d'après l'article ils ne sont montés qu'à 25°C, donc aucun effet de réparation sur les soudures.

Pour moi les articles font dans le sensationnel, en relayant un communiqué de presse. Oui c'est bien que ça ait marché, par contre cette opération ne me semble pas présenter de risque. J'ose espérer que la sonde était capable de survivre à température ambiante sur terre, sinon bonjour la phase d'assemblage...! Par ailleurs le cycle thermique est fait progressivement, c'est contrôlé donc vraiment, je ne vois pas ce qui pourrait mal se passer.
D'ailleurs, sur ce type d'instrument on peut aussi prévoir des cycles de décontamination qui consistent à chauffer l'înstrument pour que les espèces chimiques qui se sont déposées au cours de la vie en vol soit évacuées. C'est typiquement ce qui est fait sur les instruments refroidis car l'eau peut faire partie des contaminants qui s'accumulent, les surfaces optiques étant assez froides pour que du givre se forme.

a écrit : Ce que tu décris est pour l'aspect métal, qui ne correspond pas à ce qu'ils ont fait, d'après l'article ils ne sont montés qu'à 25°C, donc aucun effet de réparation sur les soudures.

Pour moi les articles font dans le sensationnel, en relayant un communiqué de presse. Oui c'es
t bien que ça ait marché, par contre cette opération ne me semble pas présenter de risque. J'ose espérer que la sonde était capable de survivre à température ambiante sur terre, sinon bonjour la phase d'assemblage...! Par ailleurs le cycle thermique est fait progressivement, c'est contrôlé donc vraiment, je ne vois pas ce qui pourrait mal se passer.
D'ailleurs, sur ce type d'instrument on peut aussi prévoir des cycles de décontamination qui consistent à chauffer l'înstrument pour que les espèces chimiques qui se sont déposées au cours de la vie en vol soit évacuées. C'est typiquement ce qui est fait sur les instruments refroidis car l'eau peut faire partie des contaminants qui s'accumulent, les surfaces optiques étant assez froides pour que du givre se forme.
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Pour être précis, dans un premier temps, la température a effectivement été montée à 25 °C, ce qui a résolu le problème, mais seulement partiellement. Dans un deuxième temps, il a donc été décidé de monter le chauffage au maximum, mais on ne connait pas la température atteinte. Mais effectivement, je pense comme toi qu'il ne s'agit pas d'un effet sur les soudures, mais simplement pour réinitialiser le régulateur de voltage.
La caméra n'est pas un élément crucial de la mission, elle n'était là au début que pour le coté "relations publiques" et était donnée pour 8 orbites, c'était prévu que les radiations l'endommagent. Quand on s'est aperçu qu'elle pouvait tenir plus longtemps, on l'assignée à un but scientifique (la modélisation des nuages jupitériens entre autres), et quand elle est tombée en panne, ça valait le coup de tenter de la réparer par augmentation de la température. Du coup, la Nasa le refait périodiquement.

Source nasa: www.nasa.gov/missions/juno/nasa-shares-how-to-save-camera-370-million-miles-away-near-jupiter/

a écrit : Ce que tu décris est pour l'aspect métal, qui ne correspond pas à ce qu'ils ont fait, d'après l'article ils ne sont montés qu'à 25°C, donc aucun effet de réparation sur les soudures.

Pour moi les articles font dans le sensationnel, en relayant un communiqué de presse. Oui c'es
t bien que ça ait marché, par contre cette opération ne me semble pas présenter de risque. J'ose espérer que la sonde était capable de survivre à température ambiante sur terre, sinon bonjour la phase d'assemblage...! Par ailleurs le cycle thermique est fait progressivement, c'est contrôlé donc vraiment, je ne vois pas ce qui pourrait mal se passer.
D'ailleurs, sur ce type d'instrument on peut aussi prévoir des cycles de décontamination qui consistent à chauffer l'înstrument pour que les espèces chimiques qui se sont déposées au cours de la vie en vol soit évacuées. C'est typiquement ce qui est fait sur les instruments refroidis car l'eau peut faire partie des contaminants qui s'accumulent, les surfaces optiques étant assez froides pour que du givre se forme.
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Oui ce que je décris est un recuit classique. Il est important de comprendre ce qu'est un recuit pour comprendre ce qu'ils ont fait, un recuit d'irradiation.

Le diagnostic des ingénieurs incriminait le régulateur de tension de l'alim caméra. Les circuits intégrés modernes (CMOS, régulateur, etc.) utilisent des transistors à effet de champ (MOSFET) qui sont constitués d'une couche isolante d'oxyde, d'une grille et de canaux conducteurs.

Les rayonnements ionisants et radiations peuvent créer des trous dans l'oxyde ce qui provoque le piégeage de charges dans l'oxyde ou entre les couches oxyde/silicium. Lorsque des charges sont piègées ça peut créer des décalages de tension de seuil, des fuites de courant ou encore des défaillances franches. Dans le cas de Juno des charges piègées dans la couche d'oxyde alteraient le fonctionnement des transistors internes.

Pour restaurer le fonctionnement de la caméra ils ont tenté une chauffe. Ils ont d'abord chauffé à 25° ce qui a temporairement fonctionné. Du coup ensuite ils sont montés à la température Max ce qui a encore mieux fonctionné restaurant la qualité des images durant plusieurs orbites.

Quelques dizaines de degrés ça paraît peu mais c'est à mettre en perspective avec les conditions opérationnelles habituelles. Les équipements sont conçus pour fonctionner entre -55° et 125°, le chauffage les maintient dans une plage de l'ordre de 0/40°, mais ils fonctionnent généralement à basse température plus proche des 0°, parce qu'il fait froid dans l'espace.

La chauffe a permis de partiellement libérer les charges piègées, a nettoyé la couche d'oxyde et a temporairement restauré le fonctionnement de la caméra. C'est ce qu'on appelle un recuit d'irradiation.

a écrit : Oui ce que je décris est un recuit classique. Il est important de comprendre ce qu'est un recuit pour comprendre ce qu'ils ont fait, un recuit d'irradiation.

Le diagnostic des ingénieurs incriminait le régulateur de tension de l'alim caméra. Les circuits intégrés modernes (CMOS, régula
teur, etc.) utilisent des transistors à effet de champ (MOSFET) qui sont constitués d'une couche isolante d'oxyde, d'une grille et de canaux conducteurs.

Les rayonnements ionisants et radiations peuvent créer des trous dans l'oxyde ce qui provoque le piégeage de charges dans l'oxyde ou entre les couches oxyde/silicium. Lorsque des charges sont piègées ça peut créer des décalages de tension de seuil, des fuites de courant ou encore des défaillances franches. Dans le cas de Juno des charges piègées dans la couche d'oxyde alteraient le fonctionnement des transistors internes.

Pour restaurer le fonctionnement de la caméra ils ont tenté une chauffe. Ils ont d'abord chauffé à 25° ce qui a temporairement fonctionné. Du coup ensuite ils sont montés à la température Max ce qui a encore mieux fonctionné restaurant la qualité des images durant plusieurs orbites.

Quelques dizaines de degrés ça paraît peu mais c'est à mettre en perspective avec les conditions opérationnelles habituelles. Les équipements sont conçus pour fonctionner entre -55° et 125°, le chauffage les maintient dans une plage de l'ordre de 0/40°, mais ils fonctionnent généralement à basse température plus proche des 0°, parce qu'il fait froid dans l'espace.

La chauffe a permis de partiellement libérer les charges piègées, a nettoyé la couche d'oxyde et a temporairement restauré le fonctionnement de la caméra. C'est ce qu'on appelle un recuit d'irradiation.
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Il ne fait pas "froid" dans l'espace, ou même chaud. La température n'est pas vraiment definie/definissable Les échanges thermiques sont dues aux rayonnement type corps noir et donc dépendent des expositions aux différentes sources chaudes et froides et du flux thermique venant des équipements. Effectivement au niveau de Jupiter, ça doit donner des températures d'équilibre assez basses.

Par contre, je pense que les températures basses sont aussi une opportunité pour les détecteurs en limitant à la fois le courant d'obscurité et sa variation sans affecter (sur ce paramètre quand on va en détail, ce que je vais dire n'est pas tout à fait exact) l'efficacité ou la sensibilité spectrale.