Jak agentura ESA nachystala zánik družice Aeolus?

Poté, co evropská družice Aeolus překonala svou plánovanou životnost na oběžné dráze, ji čeká zánik v zemské atmosféře. V současné době Aeolus každý den ztrácí přibližně 1 kilometr výšky, přičemž tempo jeho sestupu se zrychluje. Pozemní operátoři agentury ESA do tohoto procesu brzy vstoupí a pokusí se navést družici na první asistovaný zánik v historii. O tomto plánu jsme na našem webu psali už v květnu a dnes se na celý proces podíváme podrobněji.

Evropská družice Aeolus obíhá Zemi téměř pět let, během kterých sledovala vítr na celé planetě, čímž překročila očekávanou životnost. Mimořádnou zmínku si zaslouží hlavně palubní přístroj Aladin, který k Zemi vyslal sedm miliard ultrafialových laserových pulsů, s pomocí kterých studoval větrné profily. Ačkoliv byl Aeolus navržen jako průzkumná mise k demonstraci inovativní technologie, stala se tato družice tak úspěšnou, že po většinu své služby poskytovala data pro přední evropská meteorologická centra a významně pomohla zlepšit globální předpovědi počasí. Mise tedy překonala všechna očekávání a nyní, když družici došlo palivo, je její mise u konce.

Inženýři udržovali Aeolus v provozu jak dlouho to jen šlo, než začala příprava na zánik družice. Až do minulého týdne, kdy došlo k jeho vypnutí, se palubní laser, který mapoval vítr, nedal zahanbit a fungoval stále stejně dobře. Inženýři na poslední týdny provozu uměle zvýšili jeho výkon na rekordní úroveň. Nyní už gravitace a stále sílící projevy zemské atmosféry, ale i sluneční aktivita pomalu stahují Aeolus z původní oběžné dráhy ve výšce 320 kilometrů. Tady je důležité poznamenat, že Aeolus nebyl nikdy navržen na řízený zánik. Za normálních okolností měl přirozeně klesat a během několika měsíců by zanikl v zemské atmosféře. Jenže ESA se snaží jít ostatním institucím příkladem a proto chce udělat i něco nad plán. Tímto nadstandardem má být asistovaný zánik, který bude první svého druhu.

Experti v německém řídícím středisku ESOC (ESA’s Space Operations Centre) využijí zbytky pohonných látek k řízení družice během jejího sestupu. Většina družice shoří, když se dostane do výšky 80 kilometrů, ovšem výpočetní modely ukazují, že některé úlomky mohou dopadnout na zemský povrch. „Pokus o asistovaný zánik překračuje bezpečnostní předpisy pro misi, která byla naplánována a navržena koncem 90. let,“ vysvětluje Tim Flohrer, šéf oddělení kosmické tříště agentury ESA a dodává: „Jakmile ESA a její průmysloví partneři zjistili, že by bylo možné, dodatečně snížit už tak minimální riziko pro životy lidí či poškození infrastruktury, začal se celý proces dávat do pohybu. Pokud by se všechno podařilo, dostal by se zánik družice Aeolus na úroveň bezpečnostních předpisů, které musí splňovat dnes navrhované mise.“

Pokud by z jakéhokoliv důvodu došlo k přerušení asistovaného zániku, což se stále může stát, pokračovala by družice v přirozeném sestupu. Isabel Rojo, letová ředitelka mise Aeolus říká: „Naši experti na kosmickou tříšť, letovou dynamiku a pozemní systémy navrhli sérii manévrů a činností, které mají pomoci družici Aeolus. Pokusíme se udělat její zánik ještě bezpečnější, než se původně plánovalo.“ Dnešní mise jsou od fáze návrhu svázány striktními předpisy, které vyžadují, aby družice na konci služby buďto kompletně shořela v atmosféře, případně aby provedla řízený zánik v atmosféře. První pokus o asistovaný zánik bude v podstatě precedens pro misi, která pod tyto dnešní předpisy v době svého návrhu nespadala, ale může se k nim dodatečně přiblížit. Misí Aeolus tak ESA chce vyšlapat cestu k bezepčným zánikům družic v atmosféře a zodpovědnému přístupu ke kosmickému prostoru, což je mimořádně důležité, pokud uvážíme rapidně se zvyšující objem provozu na oběžné dráze a problémy s kosmickou tříští.

Kdy Aeolus zanikne?

Jak bylo uvedeno výše, družice momentálně klesá každý den o zhruba jeden kilometr a toto tempo se zrychluje. Předpovědi spojené s termínem zániku se budou postupně zpřesňovat, ale zatím je velmi složité předvídat, kdy přesně družice vstoupí do zemské atmosféry. Hodně bude záležet i na sluneční aktivitě. Sluneční erupce a výrony koronální hmoty totiž mohou celý proces urychlit. Nabité částice projevů kosmického počasí ohřívají zemskou atmosféru, což způsobuje, že se vrstva hustého vzduchu zvyšuje a nahrazuje tak řidší vrstvy. To v důsledku znamená, že Aeolus bude vystaven většímu odporu okolního prostředí.

Oproti tomu relativně klidné období sluneční činnosti může znamenat, že Aeolus bude na sestup potřebovat více času. Jelikož zatím nejsme schopni přesně odhadovat vývoj sluneční činnosti, nemůžeme přesně určit ani termín zániku družice Aeolus. Agentura ESA si však je jistá, že pokud budou všechny manévry úspěšné, dojde k zániku této družice na konci července, případně začátkem srpna.

Kde Aeolus zanikne?

Většina družice shoří ve výšce 80 kilometrů, ale některé části mohou dopadnout na povrch. Mnoho měsíců analýz vedlo k plánování optimálního místa vstupu do atmosféry, kde by extrémně malá pravděpodobnost, že by padající trosky někoho ohrozily, byla ještě více minimalizována. Letový tým cílí na lokality nad oceánem, které jsou vzdálené od pevnin.

Co se bude dít?

Aktuálně platí, že jakmile družice dosáhne výšky 280 kilometrů, obdrží během šesti dní sérii pokynů, které využijí zbytků pohonných látek k navedení družice na optimální cestu k bezpečnému zániku v atmosféře. První manévr pak sníží oběžnou dráhu družice na výšku zhruba 250 kilometrů. Tento krok potrvá několik dní, během kterých budou týmy sledovat stav družice a vyhodnocovat další kroky. Čtyři manévry poté pošlou Aeolus do výšky 150 kilometrů, načež začne závěrečných 12 hodin kontrol, zda je družice na správné dráze. Závěrečný kritický manévr ve výšce 150 kilometrů nasměruje misi Aeolus ke konci. Samotný zánik družice pak proběhne v řádu jednotek hodin, přičemž většina její konstrukce zanikne v atmosféře. „Bylo neuvěřitelné vidět schopnosti a úsilí investované do příprav tohoto pokusu o ambiciozní navedení do atmosféry,“ hodnotí Tommaso Parrinello, manažer mise Aeolus z agentury ESA a dodává: „Jsme si jisti, že můžeme uspět s touto inovativní snahou, která nastaví nové standardy kosmické bezpečnosti a udržitelnosti jak dnes, tak i v budoucnu.“

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
http://marcthiebaut.com/images/admaeolus2.jpg?crc=39367922
https://www.esa.int/…/lidar_concept/8554114-9-eng-GB/Lidar_concept.jpg
https://www.esa.int/…/16082494-1-eng-GB/Aladin_revealed_pillars.jpg
http://www.esa.int/…/15368444-1-eng-GB/Keeper_of_the_winds.jpg
http://www.esa.int/…/standing_proud/16619584-1-eng-GB/Standing_proud.jpg
https://www.esa.int/…/24983452-1-eng-GB/Key_stages_in_Aeolus_reentry.jpg