Ostatnie chwile skazanego na zagładę satelity Aeolus

Aeolus przebywał na orbicie wokół Ziemi przez cztery lata, jedenaście miesięcy i sześć dni. Przez trzy ostatnie godziny był kosmicznym gruzem. Nowa animacja składająca się z ośmiu ostatnich zdjęć Aeolusa wykonanych przez ESA pokazuje, jak satelita zaczyna koziołkować i rozpadać się pod wpływem ziemskiej atmosfery.

Międzynarodowe przepisy dotyczące łagodzenia skutków śmieci kosmicznych wyznaczają limit czasu, przez jaki satelita powinien pozostawać na orbicie po zakończeniu swojej misji – nie może to być dłużej niż 25 lat. W przypadku misji umieszczonych na małych wysokościach ich powrót następuje szybciej, ponieważ są one przechwytywane przez atmosferę Ziemi i szybko spadają na jej powierzchnię. Co innego satelity umieszczone na większych wysokościach. Pozostawione same sobie będą orbitować wokół Ziemi przez setki a nawet tysiące lat!

Jak pokazuje poniższa infografika, satelity umieszczone na różnych wysokościach będą potrzebować różnego czasu, by samodzielnie opaść na Ziemię. Ponieważ po zakończeniu swojej pracy zamieniają się w „kosmiczny gruz”, konieczne jest albo przeniesienie ich na orbitę „cmentarną” (to dotyczy satelitów geostacjonarnych), albo ich bezpieczna deorbitacja:

Satelita geostacjonarny umieszczony na wysokości 36 tys. km zasadniczo może tam pozostać nieskończenie długo. Gdyby dinozaury umieściły na orbicie Ziemi satelitę geostacjonarnego, my dzisiaj moglibyśmy go namierzyć.
Satelita umieszczony na wysokości 1200 km potrzebuje około 2 tys. lat, żeby ostatecznie spaść na Ziemię. Dwa tysiące lat to czas, który dzieli nas od epoki Cesarstwa Rzymskiego.
Satelita umieszczony na wysokości 800 km będzie potrzebował od 100 do 150 lat by spłonąć w atmosferze Ziemi. Gdyby Karol Darwin wysłał takiego satelitę na orbitę, dziś moglibyśmy zobaczyć ostatnie chwile życia tej misji.
Satelita umieszczony na wysokości 500 km będzie potrzebował około 25 lat, by spaść na powierzchnię Ziemi. 25 lat dzieli nas od wynalezienia płyt CD. To niewiele w porównaniu z poprzednimi sytuacjami, ale wciąż dużo.

Falling to Earth

Infografika ukazująca ile czasu satelitom znajdującym się na różnych wysokościach zajmie naturalny spadek na Ziemię i co należy robić, aby odpowiedzialnie pozbyć się tych misji pod koniec ich życia. Źródło: ESA/UNOOSA, CC BY-SA 3.0 IGO

Podczas pierwszego w swoim rodzaju wspomaganego ponownego wejścia w atmosferę Ziemi, które przeprowadzono dla satelity Aeolus w lipcu tego roku, 150-krotnie zmniejszono już i tak niskie ryzyko spowodowane przez spadające szczątki statku, a także o kilka tygodniu skrócono czas, w którym Aeolus pozostawał niekontrolowany na orbicie, ograniczając ryzyko kolizji z innymi satelitami.

Aeolus stał się kosmicznym gruzem po wykonaniu ostatniego polecenia o godzinie 17.43 CEST w dniu 28 lipca 2023 r. Po tym czasie zespół kontroli lotu nie mógł już komunikować się z satelitą, zaś sam Aeolus został „przekazany” Biuru ds. Odpadów Kosmicznych ESA (ESA Space Debris Office), które śledziło jego ostateczne opadanie.

Patrząc na ślad naziemny (patrz mapa poniżej), czyli ścieżkę na Ziemi, nad którą prawdopodobnie przeleciał Aeolus, było jasne, że radar śledzący i obrazujący (TIRA) w Fraunhofer FHR w Niemczech będzie mógł go obserwować. Używając swojej 34-metrowej anteny, TIRA śledziła Aeolusa około przez około cztery minuty poczynając od godziny 18.20 CEST.

Aeolus reentry

Aeolus wszedł w atmosferę Ziemi nad Antarktydą 28 lipca 2023 roku o godzinie 20.40–42 CEST. Dzięki zmianie niekontrolowanego opadania w tryb asystowany i wybraniu najlepszej orbity ponownego wejścia, pozostało już bardzo małe ryzyko, że jakiekolwiek ocalałe fragmenty wylądują w pobliżu obszarów zaludnionych. Źródło: ESA

Operatorzy statków kosmicznych mogą komunikować się z aktywnymi misjami, jednak śmieci kosmiczne nie mogą mówić. Końcowe obserwacje opadającego Aeolusa potwierdziły, że wszystko przebiegło pomyślnie i że „martwy” satelita wszedł na oczekiwaną orbitę eliptyczną, na minimalną wysokość 120 km – wyjaśnia Benjamin Bastida Virgili, ekspert w Biurze ds. Odpadów Kosmicznych ESA. – Jeśli pomyślimy o ścieżce Aeolusa jak o lekko zgniecionym okręgu, a nie o linii, w miarę powrotu Aeolusa okrąg ten stawał się coraz mniejszy i bardziej okrągły, ale wysokość satelity wciąż rosła i malała. Wykorzystaliśmy te informacje, aby obliczyć nowy szacunkowy czas ponownego wejścia Aeolusa w atmosferę Ziemi, co nastąpiło nieco ponad dwie godziny później i stało się na obliczonej przez nas ścieżce.

To był ostatni raz, kiedy zespoły operacyjne widziały Aeolusa. Wtedy jeszcze statek pozostawał w całości, jednak od rozpadnięcia się na kawałki i spłonięcia w ziemskiej atmosferze dzieliły go tylko dwie godziny. O godzinie 20.40 CEST na około dwie minuty Aeolus stał się kulą ognia – spadającą gwiazdą w atmosferze.

Aeolus spala się w atmosferze

Ostatnie zdjęcia Aeolusa w jego krótkiej fazie jako śmiecia (gruzu) kosmicznego uzyskane przez kosmiczny radar obserwacyjny TIRA należący do Fraunhofer FHR. (Zwróć uwagę, że kolor reprezentuje intensywność echa radaru, a nie temperaturę.) Źródło: Fraunhofer FHR

Dzięki Aeolusowi, będącemu niezwykłym przykładem zrównoważonych lotów kosmicznych i odpowiedzialnych operacji, pozostaliśmy z misją tak długo, jak mogliśmy, kierując jej powrotem tak bardzo, jak to było możliwe, a te obrazy są naszym ostatecznym pożegnaniem z misją, za którą wszyscy tęsknią, ale której dziedzictwo żyje dalej – mówi kierownik misji Aeolus Tommaso Parrinello.

ADM-Aeolus (pełna nazwa: Atmospheric Dynamics Mission Aeolus, dosł. „Misja Dynamiki Atmosfery Eol”) był satelitą Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Skonstruowany w celu obserwacji Ziemi, Aeolus był pierwszym w historii satelitą przeznaczonym do obserwacji wiatrów. Został wystrzelony na niską heliosynchroniczną orbitę okołoziemską 22 sierpnia 2018 roku o 21.20 UTC. Nazwa satelity pochodzi z mitologii greckiej od Eola (inaczej Ajolos), władcy wichrów. Misja była częścią programu Europejskiej Agencji Kosmicznej „Żyjąca planeta”.

Poniższa symulacja została utworzona przy użyciu modelu statku kosmicznego Aeolus, biorąc pod uwagę jego kształt, rozmiar, masę i materiały, a także wpływ „aerotermodynamiki”, czyli badania zachowania gazów poruszających się przy dużych prędkościach, w tym oddziaływań termicznych między gazami a powierzchniami stałymi. Do symulacji zostało wykorzystane narzędzie SCARAB.