I åtta år ska JUICE resa mot Jupiter. Tre månar som cirkulerar runt den gigantiska planeten har fångat intresset hos forskare på jorden. Månarna är täckta av is och genom att kombinera flera experiment ska farkosten undersöka om det finns vatten under isen. Ett av experimenten som JUICE kommer att genomföra använder prober som är fästa på utsidan. Dessa prober har forskare vid avdelningen för tunnfilmsfysik på LiU arbetat med. Proberna är tillverkade av ett 0,5mm tjockt lager titan och lite större än tennisbollar. Dessa prober har en 380 nanometer tjock beläggning som är designad för att vara extremt känslig för elektriskt laddade partiklar, nämligen joner och elektroner.
- Det är samma partiklar som orsakar norrsken på jorden, eller auroror, men mycket, mycket mindre mängd av dem. Vi har utvecklat den här beläggningen och en metod för hur man kan applicera den med ultrahög precision och enhetlighet. Beläggningen är extremt känslig för elektriskt laddade partiklar i vakuum. Auroran runt Jupiters isiga månar har specifika egenskaper, beroende på vad som finns i dem och tillsammans med andra experiment kommer det vara möjligt att se om det finns flytande vatten eller is – eller något helt annat, säger Jens Birch, professor vid avdelningen för tunnfilmsfysik vid Linköpings universitet.
Mätproberna var tvungna att funka på en väldigt hög och specifik nivå. De var inte bara tvungna att klara mätningen, de var också tvungna att klara resan dit. JUICE kommer till exempel att resa nära solen för att använda den starka gravitationen som en slangbella och då kommer farkosten utsättas för extrem värme.
- De klara upp till 400 grader Celsius, säger Jens Birch.
Krävde teamwork
Uppsala universitet skapade en liknande prob för att undersöka planeten Merkurius, till ett tidigare uppdrag, men den här gången saknades de nödvändiga verktygen för att klara uppgiften. På grund av den extremt tunna atmosfären på månarna var proberna tvungna att vara mycket större än tidigare. Det försvårade beläggningsprocessen. Uppsala universitet kontaktade därför forskarna vid LiU och frågade om de kunde hjälpa till.
Teamet som antog utmaningen bestod av Prof. Jens Birch, Dr. Babak Bakhit, Prof. Grzegorz Greczynski, med teknisk support av forskningsingenjör Harri Savimäki. Proben är ett ihåligt klot av titan som är en halv millimeter tjockt, som ett äggskal. För att lyckas var teamet tvungna att applicera beläggningen lika tjockt över hela klotet, vilket var mycket svårt. De stötte också på ett oförutsett problem när den känsliga beläggningen reagerade på jonerna under appliceringsprocessen.
- Det uppstod massor av blixtar som förstörde kloten. Vi var tvungna att neutralisera elektriska laddningen under beläggningsprocessen. Vi var också tvungna att hitta en metod för att manipulera klotet inne i beläggningskammaren, säger Jens Birch.
Genom att använde en karuselliknande anordning med två rälsar kunde forskarna få klotet att rulla runt inne i kammaren och få en helt jämn beläggning som var 380 nanometer i tjocklek.
Rymden ställer extrema krav
När något ska utföra en krävande uppgift efter många år av resa genom rymden är kraven skyhöga och utmaningarna många.
- Kvalitetskontrollen var extremt rigorös och vi hade tur som hade ett renrum som är rent nog för rymdapplikationer och en stor nog kammare för beläggningsprocessen.
Om resultaten visar att det finns vatten under isen på någon av Jupiters månar tror forskare att det är högst sannolikt att det finns liv där och i fler solsystem än man tidigare trott.
- Att göra nya upptäckter som ingen känt till förut är huvudanledningen till att jag är forskare. Om vi bidrar till en sådan upptäckt skulle det kännas bra, säger Jens Birch.
