歐空局Aeolus號開拓性任務的歷史性結束
Aeolus任務超出了科學預期並超過了計劃的在軌壽命,被譽為歐洲航天局最成功的地球觀測任務之一。現在,這項任務的結束也將載入史冊,這要歸功於歐空局任務控制團隊的智慧,他們引導這顆非凡的衛星安全返回地球大氣層。
據美國太空司令部證實,歐空局的大氣探測任務”Aeolus”於美國中部時間7 月28 日21:00 左右在南極洲上空重返地球大氣層。
歐空局的Aeolus 任務提供了及時準確的全球風廓線以及有關氣溶膠和雲的更多信息。該飛行任務增進了我們對大氣動力學的了解。它還為改善天氣預報和促進氣候研究提供了急需的信息。圖片來源:ESA/ATG medialab
經過一系列複雜的操作,Aeolus的軌道從320千米的高度降低到僅120千米,然後重返大氣層並燃燒殆盡。最重要的是,這些機動–首次同類輔助重返大氣層–對Aeolus進行了定位,使任何可能未在大氣層中燃燒的碎片都落在衛星計劃的大西洋地面軌道上。
如今,衛星任務都是根據相關規定設計的,這些規定要求衛星在返回地球時將造成損害的風險降至最低。通常的做法是,大部分衛星在重返大氣層時燒毀,或在其軌道壽命結束時通過受控重返大氣層。然而,早在20 世紀90 年代末設計Aeolus 時,並沒有這樣的規定。因此,在燃料耗盡之後,如果沒有乾預,”Aeolus”將在幾週內自然重返地球大氣層–但無法控制重返的地點。
衛星和火箭部件大約每週墜落地球一次,倖存下來的部件很少造成任何損害,因此艾奧勒斯號造成危害的風險總是小得令人難以置信。事實上,被碎片擊中的機率是被隕石擊中的三倍。儘管如此,歐空局還是不遺餘力地幫助”飛魚號”,並嘗試了一種新的方式來幫助它重返大氣層,使其更加安全。
Aeolus 再入大氣層的關鍵階段。圖片來源:歐空局
從根本上說,要讓一顆衛星做它從未設計過的事情,需要大量的思考和規劃。在過去的一周裡,由航天器工程師、飛行動力學專家和空間碎片專家組成的團隊在歐空局位於德國的ESOC 任務控制中心開始工作。他們利用衛星剩餘的燃料進行了一系列的燃燒,以降低”Aeolus”號的高度,並將其置於重返大氣層的最佳位置。他們成功地完成了這一任務–土衛六按照現行規定重返大氣層。
歐空局運行部主任羅爾夫-丁辛(Rolf Densing)說:”這些團隊取得了非凡的成就。這些動作非常複雜,而Aeolus 號的設計並不是用來完成這些動作的,而且首次輔助重返大氣層的嘗試總有可能失敗。Aeolus重返大氣層的風險一直很低,但我們希望突破極限,進一步降低風險,以表明我們對歐空局零碎片方法的承諾。我們從這次成功中學到了很多東西,並有可能將同樣的方法應用於其他一些壽命即將結束的衛星,這些衛星是在目前的處置措施出台之前發射的。”
歐空局對空間活動的長期安全性和可持續性做出了更廣泛的承諾,此次輔助返回只是其中的一部分。到2030年,歐空局的所有任務都將實現”零碎片”–得益於”零碎片憲章”,歐空局正在確保技術準備就緒,這不僅是為了滿足當前的規定,也是為了使未來更加雄心勃勃的規定成為可能。
歐空局正在引領可持續太空的發展,從發射的脫軌工具包,到捕獲軌道上擱淺航天器的”淨空一號”(Clearspace-1)等旗艦任務,以及限制地面風險的技術。
Aeolus是一項極具挑戰性的任務–其開創性的激光技術開發耗時多年。但在經歷了多次挫折之後,Aeolus 終於在2018 年發射升空,以繪製地球風的輪廓,並成為歐空局最成功的地球觀測研究任務之一。
Aeolus攜帶的儀器名為”Aladin”,是歐洲在太空中飛行的最精密的多普勒風激光雷達。它的激光器向地球大氣層發射紫外線脈衝光。這束光從大氣中的空氣分子和塵埃等微粒上反彈回來。散射回衛星的一小部分光被一個大型望遠鏡收集起來。通過測量返回信號中的多普勒頻移,可以得出大氣層最下層30 千米處的水平風速,從而使Aeolus 成為第一個在全球範圍內提供地球風輪廓的衛星任務。
這項任務是歐空局地球探測器的一項研究任務,旨在證明這項技術是可行的,但它的作用遠不止於此。歐空局地球觀測計劃主任西蒙內塔-切利(Simonetta Cheli)說:”Aeolus確實非常出色。的確,這項技術的開發難度很大,但我們看到了巨大的回報。它不僅在促進氣候研究方面造福於科學,而且其數據在天氣預報中得到了實際應用,在科維德封鎖期間,攜帶氣象儀器的飛機停飛,這些數據被證明是至關重要的。”
《倫敦經濟學》(London Economics)在2022 年的一份報告中指出,”Aeolus”號還帶來了實際的經濟效益–在整個飛行任務期間,經濟效益高達35 億歐元。
“我們為Aeolus 和許多人感到非常自豪,是他們使Aeolus 的開發、在軌壽命、數據使用和安全結束成為可能。現在,有了第一顆Aeolus 取得的經驗,我們的重點轉向了它的後續任務Aeolus-2,這是我們正在與歐洲氣象衛星應用組織(Eumetsat)共同開發的一項實用氣象任務。”