Спутник сгорает, пролетая через атмосферу Земли. От спутника откалываются части. Автор: ESA/David Ducross
8 сентября 2024 года первый из четырех спутников, входящих в миссию Cluster ЕКА, вернется в атмосферу Земли над необитаемой зоной южной части Тихого океана.
Это знаменует собой завершение исторической миссии, спустя 24 года после ее отправки в космос для измерения магнитной среды Земли. Хотя оставшиеся три спутника также прекратят проводить научные наблюдения, открытия с использованием существующих данных миссии ожидаются в течение многих лет.
Этот «целевой вход в атмосферу» является первым в своем роде. Усилия ЕКА по обеспечению чистого завершения миссии Cluster выходят за рамки международных стандартов, делая агентство мировым лидером в области устойчивого освоения космоса.
Пожизненный мониторинг космической погоды
Запущенный в 2000 году, Cluster в течение 24 лет изучал, пожалуй, единственное, что делает Землю уникальным обитаемым миром, где может процветать жизнь: ее мощный магнитный щит, магнитосферу.
Магнитосфера, словно огромный зонтик, защищает нас от большей части проливного дождя частиц, который Солнце неустанно посылает в нашу сторону.
Но порывы этого солнечного ветра все еще могут прорваться, посылая потоки энергичных частиц, падающих каскадом к поверхности Земли. Наиболее распространенным результатом является северное и южное сияние (полярные сияния), но реже эти частицы могут отключить наши источники питания, нарушить радиосвязь или повредить спутники.
Мы называем влияние солнечного ветра на магнитную среду Земли «космической погодой». И пока не появился Cluster, космическая погода оставалась чем-то вроде загадки.
«Более двух десятилетий Cluster раз за разом демонстрировал нам, насколько важна магнитосфера для защиты нас от солнечного ветра», — говорит руководитель миссии Cluster Филипп Эскоубе. «Он наблюдал за эффектами солнечных бурь, чтобы помочь нам лучше понимать и прогнозировать космическую погоду».
Финал без мусора
Cluster никогда не был рассчитан на столь долгий срок службы, и не был рассчитан на столь безопасный финал. Первоначально он был запущен в двухлетнюю миссию по изучению взаимодействия Солнца и Земли. Поскольку он проводил столь впечатляющую и меняющую мир науку, операторы космических аппаратов ЕКА поддерживали его работу.
Но всем хорошим вещам приходит конец, и время Cluster наконец-то пришло. С этим целевым возвращением ESA превращает Cluster из пионера в мониторинге космической погоды в пионера в борьбе с космическим мусором — два ключевых элемента в целях агентства по космической безопасности.
Без вмешательства четыре спутника Cluster вернулись бы естественным образом менее предсказуемым образом, возможно, над более густонаселенным регионом. Нацеливаясь на возвращение спутников, ESA пользуется возможностью, чтобы гарантировать, что гибель Cluster не поспособствует увеличению количества космического мусора на орбите вокруг Земли.
Последний танец сальсы
Из четырех спутников Cluster, названных Rumba (Cluster 1), Salsa (Cluster 2), Samba (Cluster 3) и Tango (Cluster 4), первым вернется в атмосферу Земли спутник Salsa. Он нацелен на определенный регион южной части Тихого океана, максимально удаленный от населенных пунктов.
«Еще в январе мы скорректировали орбиту Сальсы, чтобы 8 сентября она испытала свое последнее крутое падение с высоты примерно 110 км до 80 км», — объясняет менеджер по операциям кластера Бруно Соуза. «Это дает нам максимально возможный контроль над тем, где космический аппарат будет захвачен атмосферой и начнет сгорать».
Команда Бруно теперь наблюдает за спутником на расстоянии. Целенаправленный вход в атмосферу обеспечивает такую предсказуемость времени и места входа, что нет необходимости в дополнительных маневрах.
Несмотря на уверенность в том, что ни один из сохранившихся фрагментов не упадет где-либо вблизи земли, у нас все еще очень мало данных о том, как ведут себя космические аппараты, проходя через нижние слои атмосферы. Мы хотели бы знать больше, чтобы еще лучше предсказывать время и место возвращения спутников и обеспечивать безопасность людей на Земле.
ЕКА рассматривает возможность наблюдения за возвращением Сальсы с самолета; это будет подтверждено позднее в августе. Четыре спутника Cluster идентичны, и поэтому, наблюдая за их возвращением в атмосферу по немного разным траекториям и в разных погодных условиях, мы получим уникальную возможность провести ценный эксперимент по возвращению для изучения распада спутников.
Светлое будущее
Возвращение Cluster следует за миссиями наблюдения за Землей ESA Aeolus и ERS-2. ESA создает прецедент ответственного подхода к сокращению постоянно растущей проблемы космического мусора и неконтролируемых возвращений.
Благодаря этому целенаправленному возвращению ЕКА снова реализует новую стратегию по снижению воздействия на окружающую среду за счет более безопасной и устойчивой утилизации своих миссий, чем предполагалось на момент их проектирования.
«Изучая, как сгорает Salsa, какие части могут уцелеть, как долго и в каком состоянии, мы многое узнаем о том, как строить спутники с нулевым мусором», — объясняет Тим Флорер, руководитель Управления по космическому мусору ЕКА.
«Уроки, извлеченные из этой деятельности, помогут превратить целевые возвращения в атмосферу в безопасный и хорошо понятный вариант утилизации других космических миссий на схожих орбитах, таких как Smile и Proba-3».
Что дальше?
После возвращения Salsa в атмосферу три оставшихся спутника Cluster перейдут в режим «дежурства»: хотя они не будут проводить научные измерения, операторы будут следить за ними, чтобы свести к минимуму риск столкновения с другими спутниками или самой Землей.
Команда Бруно скорректирует орбиту Rumba (Cluster 1) в августе 2024 года, готовясь к аналогичному целевому возвращению в атмосферу в ноябре 2025 года. Затем в ноябре 2024 года они проведут маневры Samba (Cluster 3) и Tango (Cluster 4), готовясь к окончательному прощанию Cluster в августе 2026 года.
В конце 2025 года ЕКА планирует запустить свою следующую миссию по изучению магнитной среды Земли: Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer, или сокращенно «Smile». Совместное предприятие с Китайской академией наук, Smile будет опираться на Cluster, чтобы раскрыть еще больше информации о сложной и интригующей магнитной среде, окружающей планету Земля.
Информация от: Европейским космическим агентством
