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“蜂群”卫星躲过太空碎片的撞击

艺术家眼中的“蜂群”卫星
艺术家眼中的“蜂群”卫星

一群虫虫?
其实并不是—— Swarm (蜂群)是欧洲航天局为了揭开地球磁场之谜的卫星任务的名字。它由三个卫星组成,A、B和C——被亲切地成为 Alpha , Bravo 和 Charlie。

“蜂群”卫星概念图

“蜂群”卫星概念图

发生了什么?
6 月 30 日,欧洲中部时间的下午四点,有一小片围绕着地球旋转的人造垃圾——称为太空碎片,被监测到向 Alpha 卫星疾速冲去。科学家们预测这场潜在的撞击在八小时后发生,就是午夜后不久。撞击的危险性很高,因此 Alpha 需要快速离开轨道。

空间碎片的影响

空间碎片的影响

太空中有垃圾吗?
太空中有很多垃圾。老旧的卫星,火箭的部分零件和在之前碰撞中遗留下来的,散乱的解体碎片。每一片都能够对卫星造成巨大的破坏,大的太空垃圾还能够摧毁卫星,并制造出大量的新碎片。

是第一次发生这种事吗?
那天?或许是的。至今?绝不可能。我们的每一个卫星,平均每年要躲避两次空间碎片——那还不包括我们接到的所有最后不需要规避的警报。

那么,有什么大问题吗?
进行规避动作——即被人们所熟知的“避碰操纵”,这需要大量的规划。你必须确保没有把卫星移到另一条有撞击危险的轨道上去,并且你还要计算怎么回到原来的轨道,尽可能少地使用燃料和科学数据。

欧洲航天局的空间碎片办公室分析了来自美国太空监视网络的数据,并且给欧洲航天局的飞行控制和飞行动力学团队发出了警报。警报通常在碎片接近卫星前的 24 小时发出。

但这次,我们得到通知就只剩 8 个小时了。

更糟糕的是,这意味着“蜂群”卫星的团队现在突然就要进行两次“时间赛跑”了。另一次操纵本来计划在这次潜在的撞击之后的几小时后,为了给 Alpha 卫星足够的时间闪避出碎片轨道,必须得取消了。那个避碰操纵的时间也非常棘手,因此就必须彻底重新计划、重新计算,并在当天内执行完毕。

其他的操纵呢?
Alpha 和 Charlie 这两个卫星为了避开太阳活动的影响,也在不断爬升。它们都需要在以 10 周为一个周期的时间内进行 25 次调动,以到达它们更高的新轨道。 Alpha 的其中一次移动本来被安排在这次潜在撞击的几个小时后。

第25个太阳活动周期的预测图

第 25 个太阳活动周期的预测图

等等,太阳会摧毁卫星?
我们的太阳现在正在进入其“太阳周期”一个十分活跃的阶段。这会让地球的高空大气层密度变大。卫星穿越“更厚”的大气会让它们减速,并且为了停留在轨道上,会用掉更多携带的燃料。 Alpha 和 Charlie 去向了大气层稍稀薄的地方,在那里它们可以停留在轨道上,为拓展任务收集更多年的科学数据!

没有这次避碰操纵会发生什么?
Alpha 会漂向 Charlie ,并且两个卫星的轨道很快就会交叉。这会让全部“蜂群”任务的路线变成“斗鸡眼”形态,阻碍其科研能力,直到另一次移动操纵把 Alpha 和Charlie 重新排列。

现在“蜂群”卫星还好吗?
“蜂群”卫星的团队,他们工作的反应时间可是能匹敌奥林匹克短跑运动员的。他们和飞行动力学团队一起在欧洲航天局的任务控制中心工作,在四小时内计划并执行避碰操纵的任务,然后在 24 小时内又重新计划执行另一个。
Alpha 现在很安全,远离撞击碎片,并且已经与 Charlie 一起完成了爬升到更高轨道的任务。但是那里也有很多碎片,这表明了警告不足将会危及卫星的安全。

团队是怎么跟上这些撞击警告的步伐的?
通过更可持续的新技术,严肃且负责地对待我们的空间碎片。我们正在开发新的技术来追踪碎片,发展新的计算工具,帮助我们快速计划和执行迅速增加的规避操纵任务,制定指导方针,限制我们和其他卫星操作者在这个问题上产出的新太空垃圾的数量。我们甚至还在想办法捕获大型的碎片残骸,用“太空爪”把它们移出轨道。

特纳利夫岛的激光测距站

特纳利夫岛的激光测距站


参考来源:

[1]ESA-Swarm dodges collision during climb to escape Sun’s wrath

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