Solar Orbiter powraca na chwilę w okolice Ziemi, ale wcale nie cieszy się z tego powodu

Jeden z naszych ostatnich materiałów poświęconych eksploracji kosmosu przypominał temat kosmicznych śmieci, który wraca ze zdwojona siłą. I żeby nie być gołosłownym, znowu trzeba do niego nawiązać przy okazji przelotu sondy Solar Orbiter w pobliżu Ziemi.

Sonda Solar Orbiter zbudowana została z myślą pierwszych w historii badań okolic podbiegunowych Słońca. Dotychczas mieliśmy okazję badać je głównie w płaszczyźnie jego równika, co czyni również sonda Parker Solar Probe, najszybszy w historii eksporacji kosmosu pojazd wysłany z Ziemi. W podróż Solar Orbiter ruszył 10 lutego 2020 roku. Orbita Solar Orbiter to mocno rozciągnięta wokółsłoneczna elipsa, która w pełni misji będzie rozciągać się od 0.28 do 0.9 jednostki astronomicznej (jednostka do odległość Ziemia Słońce czyli 150 mln km).

Solar Orbiter zbliży się do Ziemi na odległość podobną jak Międzynarodowa Stacja Kosmiczna. W chwili najmniejszego dystansu o godzinie 5:30 27 listopada będzie przelatywał ponad północno-zachodnią Afryką

Pod koniec listopada 2021 sonda Solar Orbiter wykorzysta studnię ziemskiego pola grawitacyjnego, by zmniejszyć swoją prędkość i tym samym skierować się jeszcze bardziej w kierunku Słońca. Manewr wiąże się z przelotem w niewielkiej odległości 460 km od powierzchni planety, a to oznacza, że w trakcie tej krótkiej wizyty we znaki mogą dać się przeszkody jakie tworzą różnego rodzaju obiekty krążące wokół Ziemi.

Obejrzyj w

Przelot Solar Orbiter w pobliżu Ziemi

Solar Orbiter zbliżając się do Ziemi będzie przelatywał przez potencjalnie niebezpieczną chmurę śmieci na orbicie geostacjonarnej w odległości 36 tysięcy km od Ziemi i w jej pobliżu, a także przez podobne rumowisko, ale na niskiej orbicie wokółziemskiej. Z każdym z tych zagrożeń zetknie się dwukrotnie, co ilustruje poniższa grafika.

Sonda Solar Orbiter nadleci ku Ziemi od strony dziennej

To zdaniem kontroli misji najbardziej niebezpieczny manewr z jakim musi zmierzyć się Solar Orbiter. Nawet późniejsze orbitowanie wokół Słońca nie będzie tak kłopotliwe.

Szanse zderzenia się Solar Orbitera ze śmieciami kosmicznymi krążącymi wokół Ziemi są niewielkie, ale nie zaniedbywalne, dlatego trzeba ryzyko wypadku brać pod uwagę

Już na dwa tygodnie przed przelotem rozpocznie się dokładna analiza potencjalnych zagrożeń uwzgledniająca najnowsze informacje o statusie wokółziemskich śmieci. Im bliżej Ziemi znajdzie się Solar Orbiter tym pewniejsza będzie jego bezpieczna trajektoria. Dwa dni przed przelotem 27 listopada, podjęte zostaną decyzje co do przeprowadzenia manewru korekty orbity jeszcze przed dotarciem do ziemskiej orbity geostacjonarnej.

Ten manewr musi uwzględniać aktualną i przewidywana pozycję wszelkich przeszkód na trasie Solar Orbitera, których pokonanie zajmie sondzie około 2 godzin. O 6:30 27 listopada sonda powinna opuścić rejon zaśmieconego otoczenia Ziemi.

Czy zobaczymy Solar Orbiter z Ziemi w momencie przelotu?

Szanse by przez chwilę zobaczyć Solar Orbiter będą mieli tylko mieszkańcy regionów Afryki leżących blisko orbity sondy, czyli między innymi Nigerii czy Wybrzeża Kości Słoniowej. Tam sonda znajdzie się wysoko nad horyzontem i dosłownie przez chwilę będzie widoczna gołym okiem przed wschodem Słońca. Wcześniej do obserwacji konieczny będzie niewielki teleskop.

Sonda w trakcie przelotu będzie pokonywać na niebie odległość odpowiadającą rozmiarowi jednej tarczy Księżyca w ciągu sekundy. Na dodatek jeszcze przed maksymalnym zbliżeniem wejdzie w cień Ziemi. Gdy znowu stanie się widoczna będzie znajdowała się już nad Oceanem Spokojnym na południe od Kalifornii, daleko od Ziemi i będzie widoczna już tylko przez teleskopy.

Dlatego nie ma co szykować się na obserwacje Solar Orbitera, o ile nie będziemy 27 listopada w Afryce. Nie wystarczy nawet wyprawa na Wyspy Kanaryjskie, bo tam sonda pojawi się nie dość, że tuż nad horyzontem, to na dodatek już nieoświetlona.

Jakie śmieci może napotkać na swojej trasie Solar Orbiter?

Kosmiczne śmieci to w tym przypadku dobre określenie, bo oprócz satelitów o dobrze określonej trajektorii na orbicie znajduje się wiele pozostałości wcześniejszych misji. Wedle danych ESA składają się na nie przede wszystkim pozostałości ładunków wynoszonych w kosmos i związane z nimi obiekty (Payload i Payload Fragmentation Debris). Istotną część stanowią korpusy rakiet i ich fragmenty (Rocket Body i Rocker Fragmentation Debris). Od kilku lat przybywa także obiektów, których nie daje się jednoznacznie zakwalifikować (Unidentified). Dziś stanowią one około 20% wszystkich śledzonych śmieci kosmicznych.

Tak przybywa śmieci na orbicie Ziemi

Jednak nie tylko większe obiekty stanowią zagrożenie dla misji Solar Orbiter. W zasadzie to one nie są nawet zagrożeniem, bo można przewidzieć ich tor lotu. Gorzej ze śmieciami, które dopiero co powstały (ESA nie spodziewała się niedawnego testu Roskosmosu) czy takimi, o których powstaniu dowiadujemy się na długo po fakcie.

Obiekt, na przykład fragment poszycia rakiety o rozmiarze 1 cm jest w stanie dokonać zniszczeń podobnych jak samochód jadący z prędkością 40 km/h. Wydaje się to niewiele, ale spróbujcie kiedyś skorzystać z symulatora wypadków, to nabierzecie uznania dla takiej prędkości pojazdu kołowego. A przecież Solar Orbiter nie będzie stał w miejscu, co oznacza że w wyniku takiego drobnego zderzenia szkody byłyby jeszcze większe, być może całkowicie uniemożliwiające realizację głównego celu misji.

Solar Orbiter zbada przy okazji przelotu ziemskie pole magnetyczne

Przelot Solar Orbiter w pobliżu Ziemi to doskonała okazja, by dokonać pomiarów ziemskiego pola magnetycznego. Takie obserwacje stale prowadzą między innymi misje ESA, czyli czwórka satelitów Cluster w odległości 60 tysięcy km od Ziemi (prawie dwa razy dalej niż satelity geostacjonarne), a także trzy sondy Swarm na 400 km orbicie.

Wkład Solar Orbitera jest oczywisty, gdyż sonda nadleci w czeluści kosmosu od strony Słońca gdzie ziemska magnetosfera się nie rozciąga, a przelatując wokół Ziemi będzie w stanie mierzyć pole magnetyczne z różnych lokalizacji w prawie tym samym czasie.

Solar Orbiter to podobno już sukces, choć nie rozpoczęła się jeszcze główna faza misji

Miło czytać o zadowoleniu kontroli misji z dotychczasowych sukcesów projektu, szczególnie gdy przed nim jeszcze długa droga i właściwa faza badań. Tak jest z Solar Orbiter jak donosi Daniel Müller, naukowiec misji. Dodaje także, że niedawne usprawnienia sieci satelitarnego monitoringu ESA, odpowiednika Deep Space Network w NASA, umożliwiły szybsze pobieranie danych i w większej ilości niż to było planowane.

Solar Orbiter badał już wiatr słoneczny i otoczenie naszej dziennej gwiazdy, a teraz dołoży obserwacje ziemskiego pola magnetycznego. A nie jest jeszcze w trybie gotowości do badań naukowych. Tę osiągnie dopiero po minięciu Ziemi.

A co potem? Czy Solar Orbiter znowu odwiedzi Ziemię?

Koniec listopada 2021 to ostatnie tak duże zbliżenie Solar Orbitera i Ziemi w trakcie jego misji. Wcześniej Sonda już dwa razy zbliżała się i wykorzystywała grawitację Wenus. Podobnie będzie to wyglądać w przyszłości, co dobrze ilustruje poniższa animacja.

Obejrzyj w

W kolejnych latach nastąpi stopniowa zmiana nachylenia orbity sondy, tak by z trajektorii równoległej do płaszczyzny ekliptyki w pobliżu której poruszają się planety i pojazdy opuszczające Ziemię, przejść do orbity przebiegającej nad biegunem Słońca. Obserwacje okolic biegunowych naszej gwiazdy są priorytetem misji Solar Orbiter.

Pierwsze poważne zbliżenie się do Słońca czeka Solar Orbiter już w marcu 2022 roku w odległości podobnej jak odległość orbity Merkurego, czyli około 50 milionów km

W pierwszej fazie badań Słońca z bliska, w 2025 roku orbita Solar Orbiter będzie nachylona pod kątem 17 stopni względem płaszczyzny ekliptyki, potem będzie stopniowo się zwiększać do 25 stopni, a nawet 35 stopni w misji rozszerzonej. Nie będzie to zatem stricte biegunowa orbita, ale i tak żaden pojazd wysłany z Ziemi nie miał okazji dobrze obserwować biegunów Słońca.

W pewnym sensie dla poznania tajemnic naszej gwiazdy, Solar Orbiter zrobi tyle co Juno w przypadku Jowisza. Tamta sonda również dostarczyła nieosiągalnych wcześniej zdjęć okolic podbiegunowych tego gazowego giganta.

Źródło: ESA, inf. własna