Thermo-mechanical design of an imaging spectrometer for the Jovian system study

MAJIS (Moons And Jupiter Imaging Spectrometer) is a spectrometer designed for the JUICE mission; it will perform imaging spectroscopy in the range from 0,4 to 5,7 µm. Mechanical and Thermal study have been developed in order to guarantee the correct behaviour of the instrument: for what concern the mechanical side, deep studies are mainly referred to the launch phase, instead for the thermal analysis the most critical orbits of the mission have been considered. Finite elements analyses supported the performed studies. Different material, and geometries have been analysed in order to find the best compromise between mechanical and thermal needs, weight and strength. The boundary conditions assigned and the technologic requirements of the instrument have been satisfied, guaranteeing the first vibration mode at a frequency higher than 150 Hz and a working temperature lower than 90 K for the most critical orbits. Finally experimental activities have been done on OSR samples in order to identify the variation of the emissivity, varying the working temperature.

MAJIS (Moons And Jupiter Imaging Spectrometer) è uno spettrometro progettato per la missione spaziale JUICE; con il compito di eseguire immagini spettroscopiche nell’intervallo tra 0,4 a 5,7 µm. Sono stati pertanto eseguiti studi meccanici e termici per garantire il corretto comportamento dello strumento: per quanto riguarda la progettazione meccanica maggior attenzione è stata data alla fase di lancio dello strumento, mentre le problematiche termiche sono state studiate considerando le orbite più critiche della missione spaziale. Modellazioni agli elementi finiti sono state di supporto per gli studi effettuati. Varie tipologie di materiali e geometrie sono state analizzate col fine di trovare il miglior compromesso tra esigenze meccaniche, termiche, peso e resistenza. In conclusione i parametri assegnati e i requisiti tecnologici dello strumento sono stati soddisfatti garantendo il primo modo di vibrare dello strumento a frequenze superiori a 150 Hz e temperature di esercizio minori di 90 K per le orbite più critiche. Infine prove sperimentali sono state condotte su campioni di OSR per determinare la variazione di emissività in base alla temperatura di esercizio.