8 сентября 2024 года первый из четырёх спутников миссии Cluster Европейского космического агентства (ESA) войдет в атмосферу Земли над необитаемой зоной южной части Тихого океана. Это завершит историческую миссию, длившуюся 24 года и направленную на измерение магнитной среды Земли. Остальные три спутника прекратят научные наблюдения, но открытия с использованием имеющихся данных миссии будут продолжаться много лет.
Этот «целевой вход в атмосферу» уникален в своем роде.
Запущенная в 2000 году миссия Cluster на протяжении 24 лет исследовала магнитный щит Земли, обеспечивающий защиту планеты от солнечного ветра. Магнитосфера удерживает большую часть потока частиц, который Солнце непрерывно направляет к Земле.
Порывы солнечного ветра могут прорваться, направляя потоки энергичных частиц к поверхности Земли. Это чаще всего проявляется в северном и южном сияниях, но может также вызывать сбои электросетей, нарушения радиосвязи или повреждение спутников.
Свой жизненный цикл миссия Cluster не предполагала таким продолжительным и безопасным завершением. Ее запуск был запланирован на двухлетнюю задачу изучения взаимодействия Солнца и Земли. Поскольку миссия была важной, операторы поддерживали ее работу. Однако время окончания миссии Cluster настало. ESA приняла решение о целевом возвращении аппарата, превратив его из пионера в мониторинге космической погоды в пионера борьбы с космическим мусором — два ключевых элемента в целях агентства по космической безопасности.
Без вмешательства четыре спутника кластера вернулись бы менее предсказуемым образом, возможно, над более густонаселённым регионом. ESA, планируя возвращение спутников, старается гарантировать, что вход Cluster в атмосферу Земли не приведёт к росту количества космического мусора на орбите вокруг планеты.
Первый из четырёх спутников Cluster – Salsa (Cluster 2) – вернется в земную атмосферу. Его ориентированность направлена на определенный регион южной части Тихого океана, максимально удаленный от населенных пунктов.
В январе мы изменили траекторию «Сальсы», чтобы 8 сентября миссия завершилась наилучшим образом, с контролем места входа в атмосферу и начала сгорания аппарата, — сказал менеджер по операциям кластера Бруно Соуза.
Бруно отслеживает спутник с удалённости. Преднамеренное погружение в атмосферу гарантирует предсказуемость момента и точки входа, исключая потребность в маневрировании.
Веря в сохранение всех фрагментов, учёным всё ещё не хватает информации о поведении космических аппаратов при проходе через нижние слои атмосферы.
ЕКА изучает возможность наблюдения за возвращением «Сальсы» с самолёта. Подтверждение этого плана состоится позже в августе. Четыре спутника миссии Cluster идентичны. Следовательно, наблюдая за их возвращением в атмосферу по немного разным траекториям и в разных метеорологических условиях, учёные получат уникальную возможность провести ценный эксперимент по возвращению для изучения распада спутников.
Изучая процесс сгорания Salsa, какие фрагменты могут сохраниться, как долго и в каком состоянии, мы получаем много информации о создании спутников с нулевыми выбросами мусора.
Показатели из этого опыта помогут сделать целевые возвращения в атмосферу безопасным и понятным методом утилизации других космических миссий на схожих орбитах, таких как Smile и Proba-3, — сказал Тим Флорер, руководитель Управления по космическому мусору ESA.
После возвращения Salsa в атмосферу три оставшихся спутника миссии Cluster перейдут в режим дежурства: хотя научные измерения прекратятся, операторы будут следить за ними, чтобы минимизировать риск столкновения с другими спутниками или Землей.
Команда Бруно скорректирует орбиту Rumba (Кластер 1) в августе, подготавливая его к целевому возвращению в атмосферу в ноябре 2025 года. В ноябре 2024 года команда проведёт манёвры для корректировки орбит Samba (Кластер 3) и Tango (Кластер 4), готовя их к окончательному прощанию с миссией Cluster в августе 2026 года.
В конце 2025 года Европейское космическое агентство запустит миссию Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer (Smile). Это совместный проект с Китайской академией наук. Миссия будет строиться на опыте проекта Cluster и принесет новые данные о сложной магнитной среде, окружающей Землю.