歐空局測風激光雷達衛星Aeolus結束使命開始降低高度落入地球
歐空局於2018年發射的Aeolus測風衛星在超過其計劃的在軌壽命後,正在返回地球的途中。這顆衛星目前每天下降約1公里,並且正在加速下降。歐空局的航天器操作員將很快進行干預,並嘗試引導Aeolus進行首次輔助返回。歐空局為什麼要這樣做?
歐空局的Aeolus衛星在超過其計劃壽命並對全球天氣預報做出重大貢獻後,目前正在進行首次輔助返回地球。這一開創性的操作旨在提高空間安全標準,並為未來的空間任務開創一個新的先例。受太陽活動的影響,重返大氣層預計將在8月初進行,航天器在到達地球大氣層後將大部分解體。(藝術家的概念)。
歐空局的這一航天任務已經圍繞我們的星球運行了近五年,遠遠超過了其設計壽命。其非凡的Aladin儀器已經發射了70億脈衝紫外光來描繪地球風的輪廓。
儘管Aeolus被設計為一項研究任務,旨在展示新技術,但它取得了巨大成功,在其大部分在軌壽命中,它為歐洲領先的氣象中心提供數據,極大地改善了全球天氣預報。隨著Aeolus的燃料現在幾乎耗盡,任務也已結束。
Aeolus是首個獲取全球範圍內風廓線的太空任務。這些近實時觀測將提高數值天氣和氣候預測的準確性,並促進我們對熱帶動力學和氣候變異相關過程的了解。圖片來源:ESA/ATG medialab
工程師們在重返大氣層操作開始前盡可能長時間地保持”阿拉丁”的運行。直到上週,當它最終被關閉時,這台開創性的風力繪圖激光器仍一如既往地強大。事實上,在其運行的最後幾周里,工程師們將該儀器的能量提升到了創紀錄的水平。現在,地心引力和地球大氣層的影響以及太陽活動正將Aeolus從320千米的運行高度上拖下來。
Aeolus從來沒有被設計為可控重返大氣層,因此在正常情況下,衛星會在幾個月內自然墜落回地球。然而,歐空局正在嘗試進行一次輔助再入大氣層,這在同類衛星中尚屬首次。在歐空局位於德國的空間運行中心,任務控制中心將利用剩餘燃料引導Aeolus返回地球。衛星的大部分將在到達約80公里(50英里)的高度時開始燃燒。然而,模型顯示有幾塊碎片可能會到達地球表面。
信息圖描述Aeolus再入大氣層的一系列關鍵階段圖片來源:歐空局
歐空局空間碎片辦公室主任Tim Flohrer解釋說:”這次輔助再入嘗試超出了該任務的安全規定,該任務是在20世紀90年代末規劃和設計的。一旦歐空局和工業合作夥伴發現有可能進一步降低對生命或基礎設施本已極低的風險,就會開始著手進行。如果一切按計劃進行,Aeolus將符合目前正在設計的飛行任務的安全規定。”
如果這次重返嘗試不得不中止(這種情況仍有可能發生),Aeolus的自然重返仍將繼續。
Aeolus的飛行主管伊莎貝爾-羅霍(Isabel Rojo)說:”我們的工程師團隊以及碎片、飛行動力學和地面系統方面的專家,已經設計了一系列的操縱和操作來協助Aeolus,並試圖使其重返大氣層比最初的設計更加安全。”
如今,飛行任務的設計都是根據相關規定進行的,這些規定要求飛行任務在其軌道壽命結束時要么完全燒毀,要么進行受控再入大氣層。這次首次輔助重返的嘗試為那些在設計時不屬於此類規定範圍,但可以追溯遵守的飛行任務開創了一個新的先例。
有了Aeolus,歐空局正在為安全重返和負責任的太空鋪平道路,考慮到在軌空間交通量和空間碎片問題的快速增長,這一點尤為重要。
Aeolus何時重返?
Aeolus目前正以每天約1公里的速度下降,並在加速。隨著時間的推移,預測會越來越準確,因此現在還很難準確地說出Aeolus將於何時重返地球大氣層。這在很大程度上取決於太陽活動。
太陽耀斑和日冕物質拋射可能會加快速度。太空天氣中的帶電粒子會加熱地球大氣層。這將導致下方密度較高的空氣上升,取代上方膨脹的空氣層,從而增加地球大氣的阻力。相反,太陽活動相對平靜的時期可能意味著埃厄洛斯下降所需的時間更長一些。太陽活動很難準確預測,但歐空局確信,如果所有的操作都成功的話,重返大氣層最有可能發生在7月底或8月初。
Aeolus將在哪裡重返大氣層?
大部分衛星將在大約80公里(50英里)的高度開始燃燒。然而,一些碎片可能會到達地球。經過數月的專業研究,歐空局規劃出了最佳的再入位置,從而將墜落碎片對生命或基礎設施造成危害的可能性降至最低。飛行控制團隊的目標是衛星軌道下方的一片海域–一片盡可能遠離陸地的開闊水域。
接下來會發生什麼?
目前,一旦Aeolus到達280公里(175英里)的高度,在6天內發出的一系列指令將利用衛星剩餘的燃料引導它向最佳位置返回。
然後,第一次機動將把衛星降低到250千米(155英里)的高度。這一步驟將耗時數天,在此期間,研究小組將檢查衛星的健康狀況,並評估下一步的計劃。隨後的四次機動將把Aeolus衛星降至150公里(95英里)的高度,然後進行12個小時的最後檢查,確保衛星正常運行。
在150千米(95英里)處的最後一次關鍵機動將引導Aeolus衛星落回地球。衛星將在數小時內返回,其中絕大部分將在地球大氣層中燃燒。
歐空局的Aeolus任務經理Tommaso Parrinello說:”看到為準備這次雄心勃勃的返回嘗試所付出的技術和努力令人難以置信。我們有信心能夠成功完成這項開創性的工作,為現在和未來的太空安全和可持續性樹立新的標準。”