Sondy Van Allena rozpoczynają ostatnią fazę swojej misji

Dwie niezwykle wytrzymałe sondy NASA krążące wokół Ziemi przez ostatnie sześć i pół roku, przelatują regularnie przez niebezpieczne obszary naładowanych cząstek wokół naszej planety, tzw. pasy radiacyjne Van Allena. Dwie sondy Van Allena, wyniesione w przestrzeń kosmiczną w sierpniu 2012 roku potwierdziły naukowe teorie i odsłoniły przed nami nowe struktury i procesy zachodzące w tych dynamicznych regionach. Teraz zaczynają nową i ostatnią fazę swojej misji.

12 lutego 2019 roku jedna z dwóch sond Van Allena rozpoczęła serię manewrów obniżania orbity, w ramach której obniży najniższy punkt swojej orbity, tzw. perygeum o niecałe 300 kilometrów. Dzięki temu sonda obniży wysokość perygeum z około 600 kilometrów do 300 kilometrów – to zmiana która umożliwi sondzie ponowne wejście w ziemską atmosferę za około 15 lat.

“Aby sondy Van Allena mogły w sposób kontrolowany wejść w ziemską atmosferę w rozsądnym czasie, musimy obniżyć perygeum ich orbity” mówi Nelli Mosavi, menedżerka projektu sond Van Allena z JHUAPL w Laurel w stanie Maryland. “Na nowej wysokości opór aerodynamiczny wyhamuje satelity i z czasem spłoną one w górnych warstwach atmosfery. Naszą misją jest uzyskanie rewelacyjnych danych naukowych oraz zapewnienie, że nie zostawimy na orbicie okołoziemskiej żadnych nowych śmieci kosmicznych, tak aby przyszłe pokolenia także miały możliwość bezpiecznego badania przestrzeni kosmicznej”.

Druga z pary sond podąży śladami pierwszej w marcu i także będzie prowadzona przez operatorów misji z APL, którzy zaprojektowali i zbudowali satelity.

Sondy Van Allena spędzają większość swojej orbity w pasach radiacyjnych Ziemi: przypominających donuta pasmach energetycznych cząstek – protonów i elektronów – uwięzionych w polu magnetycznym Ziemi. Te szybko poruszające się cząstki odpowiadają za promieniowanie, które może zakłócać pracę elektroniki satelitów a także może stanowić zagrożenie dla astronautów przelatujących przez nie podczas podróży międzyplanetarnych. Kształt, rozmiary i intensywność pasów radiacyjnych zmieniają się w reakcji na aktywność słoneczną, przez co przewidywanie ich stanu jest dość trudne.

Pierwotnie zaplanowane na dwuletnią misję – w oparciu o przewidywania, że żadna sonda nie wytrzyma dłużej w pasach radiacyjnych te dzielne sondy działają bez żadnych awarii od 2012 roku i wciąż dostarczają przełomowych odkryć dotyczących Pasów Van Allena.

“Misja sond Van Allena wykonała fantastyczną robotę charakteryzując pasy radiacyjne i dostarczając nam kompleksowych informacji niezbędnych do określenia co się w nich dzieje” mówi David Sibeck z Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland. “Już samo przetrwanie tych sond i ich instrumentów, bez żadnej awarii, przez te wszystkie lata jest niesamowitym osiągnięciem”.

Każda sonda będzie przesuwana na nową, niższą orbitę, której perygeum wyniesie 300 kilometrów nad powierzchnią Ziemi za pomocą serii pięciu uruchomień silnika każdorazowo na dwie godziny. Ponieważ sondy Van Allena rotują w przestrzeni, daty tych uruchomień będą wybierane bardzo ostrożnie. Niezbędna geometria pojawia się jedynie dwa razy w roku: dla sondy B okres ten przypada na 12-22 lutego tego roku, a dla sondy A jest to 11-22 marca.

Po wykonaniu manewrów deorbitujących w lutym i marcu 2019 roku, eliptyczne orbity sond Van Allena będą stopniowo zacieśniały się przez kolejne 15-25 lat za każdym razem gdy sonda będzie doświadczała działania oporu aerodynamicznego w perygeum.

Uruchomienie silników za każdym razem będzie kosztowało około 2 kilogramów materiałów pędnych. Na sondzie pozostanie wystarczająco dużo paliwa, aby mogła nadal utrzymywać panele słoneczne skierowane na Słońce przez jeszcze jeden rok.

“Będziemy kontynuowali zbieranie nowych danych naukowych na nowej orbicie aż do wyczerpania zapasów paliwa. W pewnym momencie nie będziemy już mogli utrzymywać paneli słonecznych skierowanych na Słońce” mówi Mosavi.

W ciągu ostatniego roku działania, sondy Van Allena będą nadal zbierały dane o dynamicznych pasach radiacyjnych Ziemi. A w trakcie nowych, niższych przelotów przez ziemską atmosferę będziemy w stanie sprawdzić jak tlen w górnych warstwach atmosfery może degradować instrumenty satelity – to informacje, które w przyszłości pozwolą inżynierom projektować bardziej odporne satelity.

“Sonda i jej instrumenty dostarczyły nam niesamowitych informacji o działaniu sond w środowisku silnego promieniowania” mówi Mosavi. “Każdy członek zespołu misji odczuwa dumę z naszych osiągnięć i odkryć naukowych – nawet teraz kiedy zaczynamy sprowadzać sondy z powrotem w ziemską atmosferę”.

Źródło: Goddard Space Flight Center

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.