Źródło: ESA/David Ducross
Misja Cluster ESA zakończy się 8 września 2024 r. planowanym ponownym wejściem na orbitę pierwszego satelity, ustanawiając precedens w zrównoważonej eksploracji kosmosu.
W ciągu 24 lat Cluster badał tarczę magnetyczną Ziemi, znacznie pogłębiając naszą wiedzę na temat pogody kosmicznej i jej wpływu.
Historyczny koniec misji klastrowej ESA
8 września 2024 r. pierwszy z czterech satelitów tworzących misję Cluster ESA ponownie wejdzie w atmosferę ziemską nad niezamieszkanym obszarem południowego Pacyfiku.
Oznacza to koniec historycznej misji, ponad 24 lata po wysłaniu jej w przestrzeń kosmiczną w celu pomiaru środowiska magnetycznego Ziemi. Chociaż pozostałe trzy satelity również przestaną prowadzić obserwacje naukowe, odkrycia wykorzystujące dane z istniejących misji spodziewane są w nadchodzących latach.
To „ukierunkowane ponowne wejście” jest pierwszym tego rodzaju. Wysiłki ESA mające na celu zapewnienie czystego zakończenia misji Cluster wykraczają poza międzynarodowe standardy, czyniąc agencję światowym liderem w dziedzinie zrównoważonej eksploracji kosmosu.
Pionier bezpieczeństwa kosmicznego
Wystrzelony w 2000 roku Cluster spędził 24 lata na badaniu jednej rzeczy, która sprawia, że Ziemia jest wyjątkowym światem nadającym się do zamieszkania, w którym może rozwijać się życie: jej potężnej tarczy magnetycznej, magnetosfery.
Podobnie jak ogromny parasol, magnetosfera chroni nas przed większością zacinającego deszczu cząstek, który Słońce nieustannie wysyła w naszym kierunku.
Jednak podmuchy tego wiatru słonecznego nadal mogą się przedostać, wysyłając wybuchy energetycznych cząstek kaskadami w stronę powierzchni Ziemi. Najczęstszym skutkiem są zorze polarne i południowe (zorze), ale rzadziej cząstki te mogą odciąć nasze źródła zasilania, zakłócić komunikację radiową lub uszkodzić satelity.
Wpływ wiatru słonecznego na środowisko magnetyczne Ziemi nazywamy „pogodą kosmiczną”. Dopóki nie pojawił się Cluster, pogoda kosmiczna pozostawała czymś w rodzaju tajemnicy.
„Przez ponad dwie dekady Cluster wielokrotnie pokazywał nam, jak ważna jest magnetosfera w ochronie nas przed wiatrem słonecznym” – mówi kierownik misji Cluster Philippe Escoubet. „Obserwował skutki burz słonecznych, aby pomóc nam lepiej zrozumieć i prognozować pogodę kosmiczną”.
Finał bez śmieci
Cluster nigdy nie był projektowany na tak długo, ani na tak bezpieczny finał. Początkowo został wystrzelony w ramach dwuletniej misji badania interakcji Słońce-Ziemia. Ponieważ prowadził tak imponujące i zmieniające świat badania naukowe, operatorzy statków kosmicznych ESA kontynuowali jego działalność.
Ale wszystko, co dobre, kiedyś się kończy i czas Clustera w końcu nadszedł. Dzięki temu ukierunkowanemu ponownemu wejściu na orbitę ESA zmienia Cluster z pioniera monitorowania pogody kosmicznej w pioniera w zakresie łagodzenia skutków śmieci kosmicznych – co stanowi dwa kluczowe elementy celów agencji w zakresie bezpieczeństwa kosmicznego.
Bez interwencji cztery satelity Gromady wleciałyby ponownie w naturalny sposób w mniej przewidywalny sposób, potencjalnie nad gęsto zaludnionym regionem. Celując w ponowne wejście satelitów na orbitę, ESA wykorzystuje okazję, aby upewnić się, że upadek Cluster nie przyczyni się do ogromnego wzrostu ilości śmieci kosmicznych na orbicie wokół Ziemi.
Ostatni taniec salsy
Spośród czterech satelitów Cluster – nazywanych Rumba (Cluster 1), Salsa (Cluster 2), Samba (Cluster 3) i Tango (Cluster 4) – Salsa jako pierwszy zanurzy się z powrotem w ziemską atmosferę. Jego celem jest konkretny region południowego Pacyfiku, możliwie najdalej od regionów zaludnionych.
„W styczniu poprawiliśmy orbitę Salsy, aby mieć pewność, że 8 września doświadczy ona ostatecznego gwałtownego spadku z wysokości około 110 km do 80 km” – wyjaśnia Bruno Sousa, kierownik ds. operacji klastra. „Daje nam to największą możliwą kontrolę nad tym, gdzie statek kosmiczny zostanie przechwycony przez atmosferę i zacznie się spalać”.
Zespół Bruna obserwuje teraz satelitę z pewnej odległości. Ukierunkowane ponowne wejście pozwala na tak dużą przewidywalność czasu i miejsca ponownego wejścia, że nie ma potrzeby wykonywania dalszych manewrów.
Badanie dynamiki ponownego wejścia satelity
Pomimo pewności, że żadne ocalałe fragmenty nie spadną w pobliżu lądu, wciąż mamy bardzo mało danych na temat zachowania statku kosmicznego podczas przelotu przez niższe warstwy atmosfery. Chcielibyśmy wiedzieć więcej, aby jeszcze lepiej przewidywać czas i miejsce ponownego wejścia satelitów i zapewnić bezpieczeństwo ludziom na Ziemi.
ESA rozważa obserwację powrotu Salsy z samolotu; zostanie to potwierdzone później w sierpniu. Cztery satelity Cluster są identyczne, więc obserwując ich powrót do atmosfery po nieco innych trajektoriach i w różnych warunkach pogodowych, mielibyśmy niepowtarzalną okazję do przeprowadzenia cennego eksperymentu ponownego wejścia w atmosferę, aby zbadać rozpad satelitów.
Obiekty na niskiej orbicie okołoziemskiej, pod wpływem sił oporu powodowanych przez ziemską atmosferę, stopniowo obniżają się na wysokość, a następnie szybko i ogniście opadają w kierunku Ziemi.
Małe obiekty rozpadają się po ponownym wejściu do środka z powodu ogromnego tarcia i wytworzonego ciepła, ale części większych ciał mogą dotrzeć do ziemi, dlatego należy kontrolować, czy lądują nad niezamieszkanymi regionami.
Dołącz do Stijna Lemmensa i Jorge del Rio Vera, aby dowiedzieć się więcej o tym, dlaczego jest to istotne, we wspólnym podcaście ESA-ONZ przedstawiającym tę infografikę. Źródło: ESA/UNOOSA
Ustanawianie nowych standardów środowiskowych w kosmosie
Ponowne wejście gromady następuje po misjach ESA Aeolus i https://scitechdaily.com/a-fiery-farewell-to-esas-pioneering-ers-2-satellite/ERS-2 misji obserwacyjnych Ziemi. ESA ustanawia precedens dla odpowiedzialnego podejścia do ograniczenia stale narastającego problemu śmieci kosmicznych i niekontrolowanego ponownego wejścia na pokład.
Dzięki temu ukierunkowanemu ponownemu wejściu na pokład ESA ponownie jest pionierem nowej strategii mającej na celu zmniejszenie swojego wpływu na środowisko poprzez likwidację swoich misji w bezpieczniejszy i bardziej zrównoważony sposób, niż przewidywano w momencie ich projektowania.
„Badając, jak spala się Salsa, które części mogą przetrwać, jak długo i w jakim stanie, dowiemy się wiele o tym, jak budować satelity „zero śmieci”” – wyjaśnia Tim Flohrer, szef Biura ds. Śmieci Kosmicznych w ESA.
„Wnioski wyciągnięte z tego działania pomogą przekształcić ukierunkowane ponowne wejścia na orbitę w bezpieczną i dobrze rozumianą opcję utylizacji innych misji kosmicznych na podobnych orbitach, takich jak Uśmiech i Proba-3.”
Przyszłe kierunki i dziedzictwo
Po ponownym wejściu Salsy na ziemię trzy pozostałe satelity Cluster przejdą w tryb „dozorcy”; choć nie będą dokonywać pomiarów naukowych, operatorzy będą je monitorować, aby zminimalizować ryzyko kolizji z innymi satelitami lub samą Ziemią.
Zespół Bruno dostosuje orbitę Rumby (Kluster 1) w sierpniu 2024 r., przygotowując się do podobnego, ukierunkowanego ponownego wejścia na orbitę w listopadzie 2025 r. Następnie w listopadzie 2024 r. wykonają manewry Sambą (Klaster 3) i Tango (Klaster 4), gotowe na ostateczne pożegnanie Cluster w sierpień 2026.
Pod koniec 2025 roku ESA planuje wystartować z kolejną misją mającą na celu zajęcie się środowiskiem magnetycznym Ziemi: wiatr słoneczny Magnetosfera Ionosfera Link Explorer, w skrócie Smile. Smile, będące wspólnym przedsięwzięciem Chińskiej Akademii Nauk, wykorzysta Cluster, aby odkryć jeszcze więcej na temat złożonego i intrygującego środowiska magnetycznego otaczającego planetę Ziemia.
