Missionskontrol redder videnskaben

Hvert minut, ESA's jordobservationssatellitter samler snesevis af gigabyte data om vores planet – nok information til at fylde siderne på en 100 meter lang bogreol. Flyver i lave kredsløb om Jorden, disse rumfartøjer tager konstant pulsen på vores planet, men det er hold på jorden i ESA's operationscenter i Darmstadt, Tyskland, der holder disse opdagelsesrejsende flydende.

Fra at flyve grupper af rumfartøjer i komplekse formationer til at undvige rumaffald og navigere i de evigt skiftende forhold i rummet kendt som rumvejr, ESA's rumfartøjsoperatører sikrer, at vi fortsat modtager smukke billeder og vitale data om vores skiftende planet.

Få information

Mange jordobservationssatellitter rejser i formation. For eksempel, Copernicus Sentinel-5P-satellitten følger efter Suomi-NPP-satellitten (fra National Oceanic and Atmospheric Administration). Flyver i en løs slæbende formation, de observerer dele af vores planet i hurtig rækkefølge og overvåger situationer, der udvikler sig hurtigt. Sammen kan de også krydsvalidere instrumenter om bord såvel som de indsamlede data.

ESA's Earth Explorer Swarm-satellitter er endnu et eksempel på kompleks formationsflyvning. På en mission for at levere den bedste undersøgelse af Jordens geomagnetiske felt nogensinde, de består af tre identiske satellitter, der flyver i det, man kalder en konstellationsformation.

Swarms individuelle dele fungerer sammen under delt kontrol på en synkroniseret måde, opnå det samme mål som én gigantisk – og dyrere – satellit.

"Formationsflyvning har alle udfordringerne ved at flyve mange enkelt rumfartøjer, undtagen med den ekstra kompleksitet, at vi har brug for at opretholde en regelmæssig afstand mellem alle disse højhastigheds- og højteknologiske øjne på Jorden, " forklarer Jose Morales Santiago, ESA's leder af jordobservationsmissionens operationsdivision.

"Hver beslutning vi tager, hver kommando vi sender, skal være den rigtige for hvert rumfartøj – især når det kommer til manøvrer. Disse skal planlægges ordentligt, så de ikke bringer ledsagesatellitter i fare, samtidig med at en konsistent konfiguration på tværs af formationen bevares."

Redder videnskaben

Sidste år, ESA's jordobservationsmissioner udførte i alt 28 'kollisionsundgåelsesmanøvrer'. Disse manøvrer så operatører sende ordrerne til et rumfartøj for at komme af vejen for et modkørende stykke rumaffald.

Et sammenstød med et hurtigt bevægende stykke rumskrot har potentialet til at ødelægge en hel satellit og i processen skabe stadig mere affald. Når et rumfartøj 'svinger' for at undgå kollision, videnskabelige instrumenter skal muligvis slukkes for at sikre deres sikkerhed og undgå at blive forurenet af den stødende motor.

Hold ved missionskontrol overvejer, hvordan de kan holde Europas flåde af jordobservatører sikker, mens de maksimerer det vitale arbejde, de er i stand til at udføre. For nylig, de kom op med et genialt koncept til at 'redde videnskab' under sådanne manøvrer af Sentinel-5P-satellitten.

Sentinel-teamet indså hurtigt, at under en kollisionsmanøvrer ville de blive nødt til at indstille videnskabelig indsamling i næsten en dag, på grund af nødaffyring af thrusterne.

"Det er en masse data at gå glip af. Da mængden af ​​rumaffald i øjeblikket stiger, dette ville være noget, vi bliver nødt til at gøre oftere og oftere, " forklarer Pierre Choukroun, Sentinel-5P Spacecraft Operations Engineer, hvem kom med rettelsen.

"Så vi designede og validerede en ny funktion ombord for at forbedre rumfartøjets autonomi, sådan at tabet af videnskabelige data reduceres til et minimum. Vi ser meget frem til at sikre flere data til videnskabssamfundet i den nærmeste fremtid!"

Med denne nye strategi, videnskabelige instrumenter på Sentinel-5P ville være slukket i omkring en time sammenlignet med en hel dag!

Solbeskyttelse

Som om at undvige stumper af rumaffald ikke var nok for Europas jordforskere, de skal også navigere i de turbulente vejrforhold i rummet.

Rumvejr refererer til miljøforholdene omkring Jorden, på grund af vores sols dynamiske natur. Vores stjernes konstante humørsvingninger påvirker funktionen og pålideligheden af ​​vores satellitter i rummet, samt infrastruktur på jorden.

Når solen er særlig aktiv, det tilføjer ekstra energi til Jordens atmosfære, ændring af luftens tæthed ved lave kredsløb om Jorden. Øget energi i atmosfæren betyder, at satellitter i denne region oplever mere 'modstand' - en kraft, der virker i den modsatte retning af rumfartøjets bevægelse, får det til at falde i højden.

Operatører har brug for denne information for at vide, hvornår de skal udføre manøvrer for at "booste" satellittens hastighed for at modvirke træk og holde den i sin rette bane.

Denne trækeffekt ændrer også hastigheden og positionen af ​​rumaffald omkring Jorden, hvilket betyder, at vores forståelse af affaldsmiljøet konstant skal opdateres i lyset af skiftende rumvejr.

"Mens jordobservationssatellitter overvåger vejret på Jorden, vi skal være opmærksomme på det skiftende vejr i rummet, " siger Thomas Ormston, Spacecraft Operations Engineer hos ESA.

"Dette er afgørende, fordi forståelsen af ​​atmosfærisk luftmodstand er grundlæggende for at forudsige, hvornår vi vil blive truet af rumaffald og bestemme, hvornår og hvor store vores rumfartøjsmanøvrer skal være for at blive ved med at levere fantastisk videnskab til vores brugere."

Rumvejr påvirker også kommunikationen mellem jordstationer og satellitter på grund af ændringer i den øvre atmosfære, ionosfæren, under solarrangementer. På grund af dette, satellitoperatører undgår kritiske satellitoperationer som manøvrer eller opdateringer af softwaren ombord i perioder med høj solaktivitet.