Спутник Aeolus Европейского космического агентства, отработавший свой срок и внесший значительный вклад в прогнозирование погоды, впервые в мире совершает возвращение на Землю с помощью вспомогательных средств. Эта новаторская операция призвана повысить стандарты космической безопасности и создать новый прецедент для будущих космических полетов. В зависимости от солнечной активности возвращение в атмосферу ожидается в начале августа, а после вхождения в атмосферу Земли космический аппарат в основном распадется. (Концепция художника.)
После превышения запланированного срока пребывания на орбите ветровой спутник ЕКА Aeolus возвращается на Землю. В настоящее время спутник падает со скоростью около 1 км в сутки, и его падение ускоряется. В ближайшее время операторы космических аппаратов ЕКА вмешаются в процесс и попытаются направить Aeolus в ходе первого в своем роде вспомогательного входа в атмосферу. Зачем это нужно ЕКА?
Космический аппарат ESA Wind уже почти пять лет находится на орбите нашей планеты, значительно превысив свой проектный срок службы. Его замечательный прибор Aladin передал семь миллиардов импульсов ультрафиолетового излучения, чтобы составить профиль земного ветра.
Несмотря на то, что Aeolus задумывался как исследовательская миссия и демонстрация новых технологий, он оказался настолько успешным, что на протяжении большей части своего пребывания на орбите предоставлял данные ведущим метеорологическим центрам Европы, значительно улучшая прогнозы погоды в мире.
Превзойдя все ожидания, топливо Aeolus практически израсходовано, и миссия завершена.
Aeolus – первый космический аппарат, получивший профили ветра в глобальном масштабе. Эти наблюдения, проводимые практически в режиме реального времени, позволят повысить точность численного прогнозирования погоды и климата, а также углубить понимание динамики тропиков и процессов, связанных с изменчивостью климата. Credit: ESA/ATG medialab
Инженеры держали Aladin включенным столько времени, сколько было возможно до начала операций по входу в атмосферу. До прошлой недели, когда он был окончательно выключен, новаторский лазер для картирования ветра работал как никогда эффективно. Более того, в последние недели работы инженеры увеличили мощность прибора до рекордного уровня.
Теперь гравитация и цепкие нити земной атмосферы, а также солнечная активность тянут Aeolus вниз с рабочей высоты 320 км.
Спутник Aeolus никогда не был предназначен для управляемого входа в атмосферу, поэтому в обычных условиях он естественным образом упал бы на Землю в течение нескольких месяцев. Однако ЕКА идет дальше и предпринимает первую в своем роде попытку управляемого входа в атмосферу.
В Центре космических операций ЕКА в Германии управление полетом будет использовать оставшееся топливо для управления Aeolus во время его возвращения на Землю.
Большая часть спутника начнет сгорать, когда он достигнет высоты около 80 км (50 миль). Однако, как показывают модели, несколько обломков могут достичь поверхности Земли.
Основные этапы возвращения Aeolus в атмосферу. Credit: ESA
"Эта попытка спуска с орбиты превышает все требования к безопасности миссии, которая была спланирована и разработана в конце 1990-х годов", – поясняет Тим Флорер, руководитель Отдела по работе с космическим мусором ЕКА.
Как только ЕКА и промышленные партнеры пришли к выводу, что можно еще больше снизить и без того минимальный риск для жизни и инфраструктуры, колеса были приведены в движение". Если все пойдет по плану, то Aeolus будет соответствовать современным нормам безопасности для разрабатываемых сегодня миссий".
Если попытка входа в атмосферу будет прервана, а такое еще может случиться, то естественный вход Aeolus в атмосферу продолжится.
Изабель Рохо, руководитель полета Aeolus, отметила: "Наша команда инженеров и экспертов по обломкам, динамике полета и наземным системам разработала ряд маневров и операций для оказания помощи Aeolus и попытки сделать его возвращение в атмосферу еще более безопасным, чем было изначально запланировано".
В настоящее время ракеты-носители проектируются в соответствии с правилами, согласно которым они должны либо полностью сгореть, либо пройти контролируемый спуск в конце своего существования на орбите.
Первая попытка осуществить управляемый сход с орбиты создает новый прецедент для миссий, которые не подпадали под эти правила в момент их создания, но могут быть ретроактивно приведены в соответствие с ними.
С помощью Aeolus ЕКА прокладывает путь к безопасному возвращению в атмосферу и ответственному отношению к космосу, что особенно важно, учитывая быстро растущий объем космического трафика на орбите и проблему космического мусора.
Когда произойдет повторный заход Aeolus?
В настоящее время скорость падения Aeolus составляет около одного километра в сутки и ускоряется. Прогнозы становятся все более точными с каждым днем, поэтому пока трудно сказать, когда именно Эол войдет в атмосферу Земли. Многое зависит от солнечной активности.
Солнечные вспышки и выбросы корональной массы могут ускорить процесс. Заряженные частицы в космической погоде нагревают атмосферу Земли. В результате более плотный воздух внизу поднимается вверх, замещая расширяющиеся слои выше, что увеличивает сопротивление атмосферы Эола.
И наоборот, относительно спокойный период солнечной активности может означать, что Эолу потребуется немного больше времени для спуска.
Точно предсказать солнечную активность сложно, но ЕКА уверено, что вхождение в атмосферу, если все маневры пройдут успешно, скорее всего, произойдет в конце июля – начале августа.
Где будет происходить вхождение Aeolus в атмосферу?
Большинство спутников начнет сгорать на высоте около 80 км (50 миль). Однако некоторые обломки могут достичь Земли.
В течение многих месяцев велась работа по планированию оптимального места входа в атмосферу, которое позволяет свести к минимуму и без того крайне малую вероятность того, что падающие обломки будут представлять опасность для жизни людей или инфраструктуры.
Команда управления полетом нацелилась на участок океана под траекторией движения спутника – длинный отрезок открытой воды, максимально удаленный от суши.
Что будет дальше?
На данный момент, как только Aeolus достигнет высоты 280 км (175 миль), в течение шести дней будет отправлен ряд команд, которые с помощью оставшегося топлива направят спутник в оптимальное положение для входа в атмосферу.
Затем в ходе первого маневра спутник опустится на высоту 250 км (155 миль). Этот этап займет несколько дней, в течение которых команды будут проверять состояние спутника и оценивать дальнейшие действия.
Затем в результате четырех маневров Aeolus опустится на высоту 150 км (95 миль), после чего в течение 12 часов будут проводиться заключительные проверки.
Последний, критический маневр на высоте 150 км (95 миль) направит Aeolus домой. Спутник вернется через несколько часов, причем большая его часть сгорит в атмосфере Земли.
"Невероятно наблюдать за тем, сколько мастерства и усилий было затрачено на подготовку этой амбициозной попытки возвращения", – сказал руководитель миссии Aeolus от ЕКА Томмазо Парринелло. "Мы уверены, что сможем добиться успеха в этой новаторской попытке, которая установит новые стандарты космической безопасности и устойчивости сейчас и в будущем".
