Rój statków kosmicznych unika kosmicznych śmieci podczas wspinaczki, aby uciec przed gniewem słońca

W centrum kontroli misji Europejskiej Agencji Kosmicznej rośnie presja. Satelita Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) omija tajemniczy kawałek kosmicznego śmiecia, który został zauważony na kilka godzin przed potencjalną kolizją.

Oznacza to, że ważny krok w trwającej podróży statku kosmicznego do bezpieczniejszego nieba musi zostać szybko przełożony, ponieważ gwałtowna aktywność słoneczna związana z intensyfikacją cyklu słonecznego zniekształca ziemską atmosferę i grozi ściągnięciem satelity z orbity…

rój? od błędów?

nie dokładnie – rój W rzeczywistości zadaniem ESA jest wykrycie Zagadki pola magnetycznego Ziemi. Składa się z trzech satelitów A, B i C – pieszczotliwie nazywanych Alpha, Bravo i Charlie.

co się stało?

Mały kawałek wytworzonego przez człowieka złomu krążącego wokół naszej planety – znany jako śmieci kosmiczne – Został zauważony, jak pędził w kierunku Alfa o 16:00 CET (10:00 EDT), 30 czerwca. Z toru potencjalna kolizja była przewidziana zaledwie osiem godzin później, tuż po północy. Szansa na uderzenie była na tyle duża, że ​​Alfa potrzebowała tego, by zejść z drogi — szybko.

rój konstelacji. Swarm to pierwsza konstelacja satelitów obserwacyjnych Ziemi należąca do Europejskiej Agencji Kosmicznej. Jej misją jest odkrycie jednego z najbardziej tajemniczych aspektów naszej planety: pola magnetycznego. Źródło: ESA-P. Karol, 2013

W kosmosie są śmieci?

dużo tego. Wokół naszej planety krążą fragmenty starych rakiet i satelitów oraz resztki szczątków pozostałych po przeszłych kolizjach i chaotycznych lawinach. Każdy mały kawałek może spowodować ogromne uszkodzenie satelity, podczas gdy większy satelita może go zniszczyć i stworzyć dużą ilość nowych śmieci.

Czy to się stało po raz pierwszy?

ten dzień? Mogą. Kiedykolwiek? Nie ma mowy. Każdy satelita ESA musi wykonać średnio dwa manewry unikowe rocznie – i to nie obejmuje wszystkich otrzymywanych alertów, które ostatecznie nie wymagają działania unikowego.

Zdjęcie przedstawia tablicę słoneczną Sentinel-1A przed i po uderzeniu milimetrowej cząstki w drugi panel. Średnica uszkodzonego obszaru wynosi około 40 cm, co odpowiada tej konstrukcji z frakcją udarową o wielkości mniejszej niż 5 mm. Kredyt ESA

Więc o co chodzi?

Wykonywanie uników – znane jako „Manewr unikania kolizji– To wymaga dużo planowania. Musisz sprawdzić, czy nie przenosisz satelity na nową orbitę, która naraża go na ryzyko dalszych kolizji i musisz obliczyć, jak wrócić na pierwotną orbitę, zużywając jak najmniej paliwa i tracąc jak najmniej danych naukowych .

Biuro ds. Odpadów Kosmicznych Europejskiej Agencji Kosmicznej analizuje dane z amerykańskiej sieci monitorowania przestrzeni kosmicznej i przekazuje ostrzeżenie o potencjalnej kolizji do zespołów kontroli lotu i dynamiki lotu ESA, zwykle na ponad 24 godziny przed tym, jak kawałek szczątków zbliży się do satelity.

W tym przypadku otrzymaliśmy tylko osiem godzin wypowiedzenia.

Co gorsza, alarm oznaczał, że Drużyna Rój nagle ścigała się z dwiema godzinami. Kolejny manewr był zaplanowany zaledwie kilka godzin po potencjalnej kolizji i musiał zostać odwołany, aby dać Alfie wystarczająco dużo czasu na odsunięcie się od wraku. Ten manewr był również bardzo czasochłonny i musiał zostać całkowicie przeplanowany, przeliczony i wykonany w ciągu jednego dnia.

Jaki był inny manewr?

Alfa i Charlie wspinali się, by uciec przed gniewem słońca. Oba satelity musiały wykonać 25 manewrów w ciągu 10 tygodni, aby osiągnąć nowe, wyższe orbity. Jeden z manewrów Alfa zaplanowano na kilka godzin po ewentualnej kolizji.

Solar Cycle 25 Forecast, NOAA, lipiec 2022. Liczba plam słonecznych na powierzchni Słońca wzrasta i maleje w cyklach słonecznych trwających około 11 lat. Nasza gwiazda wchodzi obecnie w bardzo aktywny okres swojego 25. cyklu słonecznego. kredyt: NOAA

Czekaj, słońce zabija satelity?

Nasze słońce wchodzi w bardzo aktywną częśćcykl słoneczny’ Od razu. Ta aktywność zwiększa gęstość górnej atmosfery Ziemi. Satelity poruszają się w „grubszym” powietrzu, co spowalnia je i wymaga ograniczonego zużycia paliwa na pokładzie, aby pozostać na orbicie. Alpha i Charlie przenosili się do mniej gęstej części atmosfery, gdzie mogli pozostać na orbicie i miejmy nadzieję, zbierać dane naukowe przez wiele lat i przedłużać misje!

Co by się stało, gdyby nie ten manewr?

Alfa mogła dryfować w kierunku Charliego i orbity dwóch satelitów wkrótce się przecięłyby. To spowodowałoby, że ogólna misja Roju „przecinałaby się”, ograniczając jej zdolność do uprawiania nauki do czasu, aż kolejny zestaw manewrów wyrówna Alfę i Charliego.

Czy rój jest teraz w porządku?

Team Swarm zyskał czas reakcji na olimpijskie zawody sprinterskie. Współpracując z zespołem Flight Dynamics w Centrum Kontroli Misji ESA, zaplanowali i wykonali uniknięcie w ciągu zaledwie czterech godzin, a następnie ponownie zaplanowali i wykonali drugi manewr w ciągu 24 godzin.

Alpha jest teraz bezpieczny przed uderzeniem w ten wrak i zakończył wspinaczkę na bezpieczniejsze niebo obok Charliego. Ale jest tam dużo śmieci i niewiele wskazuje na to, że mogą one zagrozić satelitom.

Stacja pomiarów laserowych Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) na Teneryfie kieruje swój zielony laser w niebo. Źródło: ESA

Jak twoje zespoły nadążają za wszystkimi tymi alertami o kolizjach?

Dzięki nowej technologii, bardziej zrównoważonemu zachowaniu i bardzo poważnemu wzięciu odpowiedzialności za kosmiczne śmieci. ESA jest budowanie nowej technologii Aby śledzić więcej szczątków, rozwijając Nowe narzędzia matematyczne Pomoże nam to planować, wykonywać i działać na szybko rosnącej liczbie manewrów wymijających zasady przewodnie Co ogranicza ilość nowych śmieci, które my i inni operatorzy satelitarni dodajemy do problemu. Pracujemy nawet nad sposobami przechwytywania większych kawałków gruzu i usuwania ich z orbity za pomocąkosmiczny pazur„.