سرب المركبة الفضائية تتفادى الاصطدام بالخردة الفضائية أثناء التسلق للهروب من غضب الشمس

منظر فنان لـ Swarm ، أول كوكبة من الأقمار الصناعية لرصد الأرض تابعة لوكالة الفضاء الأوروبية. الائتمان: ESA-P. كاريل ، 2013

يتزايد الضغط في مركز مراقبة مهمة وكالة الفضاء الأوروبية. قمر صناعي تابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) يبتعد عن طريق قطعة غامضة من خردة فضائية تم رصدها قبل ساعات فقط من وقوع اصطدام محتمل.

هذا يعني أنه يجب إعادة جدولة خطوة حيوية في رحلة المركبة الفضائية المستمرة إلى سماء أكثر أمانًا بسرعة ، حيث يؤدي النشاط الشمسي العنيف المرتبط بتكثيف الدورة الشمسية إلى تشوه الغلاف الجوي للأرض ويهدد بسحب القمر الصناعي إلى أسفل خارج المدار …

سرب؟ من البق؟

ليس تماما – سرب هي في الواقع مهمة ESA للكشف عن ألغاز المجال المغناطيسي للأرض. إنها تتألف من ثلاثة أقمار صناعية ، A و B و C – تُعرف بمودة باسم Alpha و Bravo و Charlie.

ماذا حدث؟

قطعة صغيرة من خردة من صنع الإنسان تدور حول كوكبنا – تُعرف باسم حطام فضائي – تم رصده وهو يندفع نحو ألفا في الساعة 16:00 بتوقيت وسط أوروبا (10:00 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة) ، في 30 يونيو. من المسار ، تم توقع حدوث تصادم محتمل بعد ثماني ساعات فقط ، بعد منتصف الليل بقليل. كانت فرصة التأثير كبيرة بما يكفي لدرجة أن ألفا احتاجها للخروج من الطريق – بسرعة.

كوكبة سرب. سرب هو أول كوكبة من الأقمار الصناعية لرصد الأرض تابعة لوكالة الفضاء الأوروبية. تتمثل مهمتها في كشف أحد أكثر الجوانب غموضًا في كوكبنا: المجال المغناطيسي. الائتمان: ESA-P. كاريل ، 2013

هناك خردة في الفضاء؟

الكثير منه. أجزاء الصواريخ والأقمار الصناعية القديمة وقطع صغيرة من الحطام المتبقي من الاصطدامات السابقة والانهيارات الفوضوية تدور حول كوكبنا. يمكن أن تتسبب كل قطعة صغيرة في أضرار جسيمة للقمر الصناعي ، بينما يمكن للقمر الصناعي الأكبر حجمًا تدمير القمر الصناعي وإنشاء كمية كبيرة من الحطام الجديد.

هل كانت هذه هي المرة الأولى التي يحدث فيها هذا؟

ذلك اليوم؟ يمكن. أي وقت مضى؟ مستحيل. يتعين على كل أقمار صناعية تابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) إجراء مناورتين مراوغتين في المتوسط ​​كل عام – وهذا لا يشمل جميع التنبيهات التي يتلقونها والتي لا تتطلب في النهاية إجراء مراوغة.

تُظهر الصورة المصفوفة الشمسية لـ Sentinel-1A قبل وبعد تأثير جسيم بحجم مليمتر على اللوحة الثانية. يبلغ قطر المنطقة المتضررة حوالي 40 سم ، وهو ما يتوافق مع هذا الهيكل مع تأثير جزء حجمه أقل من 5 ملم. الائتمان ESA

ثم ما هي الصفقة الكبيرة؟

القيام بعمل مراوغ – المعروف باسم “مناورة تجنب الاصطدام– يتطلب الكثير من التخطيط. عليك أن تتحقق من أنك لا تنقل القمر الصناعي إلى مدار جديد يعرضه لخطر الاصطدامات الأخرى وعليك حساب كيفية العودة إلى مدارك الأصلي باستخدام أقل قدر من الوقود وفقدان أقل قدر ممكن من البيانات العلمية.

يحلل مكتب الحطام الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية البيانات من شبكة مراقبة الفضاء الأمريكية ويرفع التحذير من حدوث تصادم محتمل لفرق التحكم في الطيران وديناميكيات الطيران في وكالة الفضاء الأوروبية ، وعادة ما يكون ذلك قبل أكثر من 24 ساعة من اقتراب قطعة الحطام من القمر الصناعي.

في هذه الحالة ، تلقينا إشعارًا قبل ثماني ساعات فقط.

والأسوأ من ذلك ، كان التنبيه يعني أن فريق Swarm كان الآن يتسابق فجأة ضد ساعتين. تم التخطيط لمناورة أخرى لبضع ساعات فقط بعد الاصطدام المحتمل وتعين إلغاؤها لمنح Alpha الوقت الكافي للابتعاد عن طريق الحطام. كانت هذه المناورة أيضًا حساسة جدًا للوقت وكان لا بد من إعادة تخطيطها بالكامل وإعادة حسابها وتنفيذها في غضون يوم واحد.

ماذا كانت المناورة الأخرى؟

كان ألفا وتشارلي يتسلقان هربًا من غضب الشمس. احتاج كلا القمرين إلى إجراء 25 مناورة على مدى 10 أسابيع للوصول إلى مداراتهما الجديدة الأعلى. تم التخطيط لإحدى مناورات ألفا لبضع ساعات بعد الاصطدام المحتمل.

تنبؤ الدورة الشمسية 25 ، NOAA ، يوليو 2022. يزداد عدد البقع الشمسية على سطح الشمس وينخفض ​​في الدورات الشمسية لمدة 11 عامًا تقريبًا. يدخل نجمنا حاليًا فترة نشطة للغاية في دورته الشمسية الخامسة والعشرين. الائتمان: NOAA

انتظر ، الشمس تقتل الأقمار الصناعية؟

تدخل شمسنا جزءًا نشطًا جدًا من ‘دورة شمسية‘ فى الحال. يؤدي هذا النشاط إلى زيادة كثافة الغلاف الجوي العلوي للأرض. تعمل الأقمار الصناعية عبر هواء “أكثر سمكًا” ، مما يبطئها ويتطلب منها استخدام وقود محدود على متنها للبقاء في المدار. كان ألفا وتشارلي ينتقلان إلى جزء أقل كثافة من الغلاف الجوي حيث يمكنهما البقاء في المدار وجمع البيانات العلمية على أمل لسنوات عديدة أخرى وتمديد المهام!

ماذا كان سيحدث لولا هذه المناورة؟

كان من الممكن أن ينجرف ألفا نحو تشارلي وكان من الممكن أن تعبر مدارات القمرين الصناعيين قريبًا. كان هذا من شأنه أن يترك مهمة Swarm الشاملة “ متقاطعة ” ، مما يحد من قدرتها على القيام بالعلوم حتى تقوم مجموعة أخرى من المناورات بإعادة تنظيم Alpha و Charlie.

هل سرب بخير الآن؟

حصل فريق Swarm على وقت رد الفعل لمنافسة عداء أولمبي. من خلال العمل مع فريق Flight Dynamics في مركز التحكم في مهمة ESA ، خططوا ونفذوا إجراء المراوغة في أربع ساعات فقط ، ثم أعادوا التخطيط ونفذوا المناورة الأخرى في غضون 24 ساعة.

أصبح Alpha الآن في مأمن من الاصطدام بقطعة الحطام تلك وقد أكمل صعوده إلى سماء أكثر أمانًا إلى جانب تشارلي. ولكن هناك الكثير من الحطام هناك ، وهذا يظهر مع قلة التحذير الذي يمكن أن يهدد قمرًا صناعيًا.

توجه محطة قياس الليزر التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) في تينيريفي ليزرها الأخضر إلى السماء. الائتمان: ESA

كيف تواكب فرقك كل تنبيهات الاصطدام هذه؟

مع التكنولوجيا الجديدة ، والسلوك الأكثر استدامة ومن خلال تحمل مسؤولية الحطام الفضائي على محمل الجد. ESA هو بناء تكنولوجيا جديدة لتعقب المزيد من الحطام ، النامية أدوات حسابية جديدة سيساعدنا ذلك في تخطيط وتنفيذ العدد المتزايد بسرعة من مناورات المراوغة والعمل عليها القواعد الارشادية التي تحد من كمية القمامة الجديدة التي نضيفها نحن ومشغلو الأقمار الصناعية الآخرون إلى المشكلة. حتى أننا نعمل على إيجاد طرق لالتقاط قطع أكبر من الحطام وإزالتها من المدار باستخدام “مخلب الفضاء“.