Am Freitag den 14. April 2023 um 14:14 Uhr (MESZ) bringt eine Ariane 5-Rakete die Weltraumsonde JUICE der ESA vom Weltraumbahnhof in Französisch-Guayana ins All. Der „JUpiter ICy Moons Explorer“ wird nach einer langen Reise ab Juli 2031 den riesigen Gasplaneten Jupiter und seine eisigen Monde Ganymed, Callisto und Europa untersuchen, unter deren dickem Eis sich wasserhaltige Ozeane verstecken.
Eines der 10 hochmodernen wissenschaftlichen Instrumente auf der Sonde ist das sogenannte Submillimetre Wave Instrument (SWI) des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung. Das Institut für Elektrische und Optische Nachrichtentechnik (INT) der Universität Stuttgart hat für dieses Instrument einen strahlungsharten Analog-Digital-Umsetzer entworfen, der ein zentrales Element des Basisband-Empfängers eines so genannten Chirp-Transformationsspektrometers darstellt. Mit Hilfe dieses Spektrometers wird das SWI die Galileischen Monde und die mittleren Jupiter-Atmosphäre untersuchen und Daten für die Erkundung möglicher bewohnbarer Zonen auf Ganymed, Europa und Callisto liefern.
Beim Entwurf der Umsetzer musste vor allem die harte Weltraumstrahlung in der Umgebung des Jupiters berücksichtigt werden, welche die empfindliche Elektronik stört. Dabei treffen hochenergetische Strahlungsteilchen auf die integrierten Schaltkreise und erzeugen Elektron-Loch-Paare, welche logische Zustände („Nullen und Einsen“) in der Schaltung zum Kippen bringen können. Damit würde die Schaltung fehlerhafte Informationen liefern. Durch die Strahlung können sogar Kurzschlüsse in der Spannungsversorgung ausgelöst werden (sog. Latchup-Effekt, ein parasitärer Thyristor wird durchgeschaltet), was zu einem Ausfall des Instruments führen würde. Durch schaltungstechnische Kniffe und einen an den Latchup angepassten Maskenentwurf konnte der am INT entwickelte Analog-Digital-Umsetzer gegen diese Auswirkungen der Weltraumstrahlung gehärtet werden.
