歐空局歷時24 年揭示地球磁場環境秘密的Cluster 任務即將結束。經過二十多年對地球磁層和太空天氣的開創性研究，歐空局的集群任務即將結束，第一顆衛星”薩爾薩”（Salsa）計劃於2024 年9 月重返大氣層。

任務由四顆衛星組成，以四面體陣型飛行，收集有關近地空間小尺度變化以及太陽風帶電粒子與地球磁層之間相互作用的最詳細數據。來源：歐空局

Cluster四衛星中的第一顆衛星名為”薩爾薩”，將於2024 年9 月重返地球大氣層。最近，太空船操作員進行了一系列操作，以確保這次重返將在南太平洋一個人煙稀少的地區上空進行。 Cluster任務的結束為研究四顆相同衛星在不同條件下安全重返大氣層提供了一個難得的機會。

歐空局的飛行任務Cluster由四個相同的太空船組成，在地球上空19000 至119000 公里之間編隊飛行。它們研究太陽風與地球磁層之間的相互作用，或3D描繪太陽-地球連結。來源：歐空局

Cluster是一個獨特的人造衛星星座，由四個相同的太空船組成，用於研究太陽與地球磁層之間的相互作用，地球磁層是我們抵禦來自恆星的帶電氣體、高能粒子和磁場的屏障。

儘管計劃壽命為兩年，但該星座任務目前已在軌道上運行了近24 年。

在過去的二十五年裡，克拉斯特的觀測結果發表了3,200 多篇科學論文，而且還在增加。它們為科學家提供了關於太陽對地球環境的影響和地球磁層內發生的過程的重要見解，並提高了我們對潛在危險的空間天氣的認識。

太陽與地球的連結仍然是一個重要的研究主題，尤其是在當前太陽活動頻繁的時期。 Cluster衛星將持續進行觀測，直至2024 年9 月。在科學活動的最後幾個月裡，它們將經過帶電粒子在產生地球極光之前加速的區域。研究人員將利用這一難得的機會，同時使用多顆衛星上的儀器對這一區域進行研究。

在任務結束後的很長一段時間裡，儲存在Cluster科學檔案中的數十年數據將繼續為新的科學研究提供支援。有了這個資料寶庫，研究人員可以重新審視和分析過去的事件，進行新的統計分析，並實施新的機器學習和人工智慧技術。

歐空局Cluster任務飛行控制小組在歐空局ESOC 任務運作中心的Cluster控制室內。該小組由Beatriz Abascal（前排，圖像中央）領導，由Cluster飛船運行經理Bruno Sousa（後排，圖像中央）負責。圖片來源：歐空局

薩爾薩的返回步驟

在四顆Cluster衛星（分別命名為Rumba、Salsa、Samba 和Tango）中，Salsa 衛星將第一個返回地球大氣層。

今年1月，歐空局ESOC任務控制中心的操作人員進行了四次操作，以降低Salsa的軌道，為衛星9月份在南太平洋一個人煙稀少的地區上空安全重返大氣層做好準備。

操作人員介紹說：”Cluster衛星的軌道高度偏心，受到太陽和月球引力的強烈影響。有時，它們會急劇下降，在一個軌道上下降超過30 公里。其他時候，它們根本不會下降。本月，我們調整了Salsa的軌道，以確保它在9月份經歷最後的急劇下降，從大約110公里的高度下降到80公里。這樣，我們就能最大限度地控制太空船被大氣層捕獲並開始燃燒的位置。 “

演習的時機非常重要。薩爾薩的”日食季節”從二月開始。在接下來的幾個月中，衛星將大部分時間處於關閉狀態，因為它位於地球的陰影中，無法依靠太陽能電池陣列發電。

「自從穿越範艾倫輻射帶以來，’薩爾薩’號的太陽能電池陣列也在快速退化。”Cluster運行工程師比阿特麗斯-阿瓦斯卡爾-帕拉西奧斯（Beatriz Abascal Palacios）說：”最大可用功率正在快速下降，很快就會達到我們無法執行脫軌操作的程度。”

弗勞恩霍夫FHR 的太空觀測雷達TIRA 所獲得的Aeolus 作為太空碎片的短暫階段的最終影像。 (請注意，顏色代表的是雷達回波強度，而不是溫度。

提高空間可持續性的獨特機會

Cluster四重奏中的其餘三個太空船將繼續進行科學觀測，特別是極光物理學觀測，直到9 月。如果日食季節結束後Salsa 仍能產生足夠的能量，它也可能發揮餘熱，加入進行最後的觀測。

與我們的許多衛星一樣，Cluster 太空船也是在歐空局限制產生太空碎片的現行指導方針生效之前設計和發射的。

儘管如此，歐空局仍在採取行動，盡量減少老式飛行任務對環境的影響。去年夏天，歐空局引導風力探測任務的”Aeolus”太空船在人口稀少的地區上空返回地球，這是一次首創的輔助重返。由於本月的活動，Salsa 將於9 月在同樣人口、航空和海上交通稀少的地區上空重返大氣層。

當地時間11 月11 日21:20 時，Bill Chater 在福克蘭群島拍攝的GOCE 重入大氣層的照片。 Bill在Twitter 上寫道：”黃昏時分向南行駛時，它出現了明亮的煙跡，並一分為二，然後再次分裂成更多的煙跡，繼續向北飛行。”圖片來源：Bill Chater

在Salsa 號重返大氣層後，其餘的Cluster 衛星將進入”看守”模式- 受控，但不進行新的科學研究，直到它們也以類似的方式重返地球大氣層。 Rumba 將於2025 年重返大氣層；Tango 和Samba 將於2026 年重返大氣層。

歐空局空間碎片辦公室的Stijn Lemmens 說：”這是第一次有人以這種方式瞄準像Salsa 這樣偏心軌道的衛星重返大氣層。Cluster任務的結束為我們提供了在不同時間重返四個相同航天器的獨特機會。

“在四種不同的角度和速度以及四組不同的大氣條件下安全再入同一顆衛星，我們從中獲得的經驗將極大地提高我們對再入的理解，並幫助我們確定在類似軌道上安全處置衛星的標準”。

編譯來源：ScitechDaily