Když družice postupně opustí oběžnou dráhu, nespadnou většinou v jednom kuse na zemský povrch. Během průchodu hustými vrstvami atmosféry totiž z většiny shoří vlivem tření a stlačování atmosféry. Vědecká data o procesu návratu tělesa do atmosféry je urgentně vyžadována, aby bylo možné navrhovat budoucí družice pro rychlé, bezpečné a udržitelné zániky na konci jejich mise, čímž se sníží riziko jak pro povrch Země, tak pro kosmický prostor. Evropská kosmická agentura úspěšně domanévrovala zbývající dvě družice Cluster tak, aby bylo jisté, že že zánik obou bude možné sledovat z letadla při jejich vstupech do atmosféry, ke kterým má dojít 31. srpna a 1. září 2026.

„Pohybovat s družicemi tak, aby byly v souladu s letadlem, zní extrémně, ale jedinečná data, která nasbíráme, si zaslouží takovou koordinaci náročného setkání nad pustým oceánem,“ popisuje Beatriz Jilete, systémová inženýrka ESA pro kosmickou tříšť a dodává: „Zbývající družice Cluster 3 a 4, kterým se přezdívá Samba a Tango, mají nastavenou trajektorii, aby bezpečně zanikly nad pustými oblastmi jižního Pacifiku. Do atmosféry vstoupí postupně a obě události bude dělit 24 hodin. Problémem je, že budeme potřebovat čas mezi jednotlivými vstupy družic do atmosféry, abychom mohli doletět zpět na pevninu, tam doplnili pohonné látky, umožnili pilotům i sobě odpočinek a poté znovu vyrazit na druhý lov. Abychom měli jistotu, že to zvládneme, jsme velmi rádi, že tým pro řízení mise upravil jejich trajektorii tak, aby se družice přiblížily k sobě a byly dostupné malým letadlem ze stejného letiště.“

Pochopení, jak se družice rozpadají při průchodu atmosférou pomůže postavit bezpečnější a udržitelnější družice. „Díky lepším údajům o tom, kdy a jak přesně se zahřívají, rozpadají a které materiály přežívají, mohou inženýři navrhovat družice, které se zcela spálí, tzv. družice určené k zániku,“ popisuje Stijn Lemmens projektový manažer ESA pro projekt Draco a dodává: „Jenže taková data o průchodu atmosférou se sbírají jen velmi složitě.“

Vstupy družic do atmosféry zažijete zblízka jen těžko vzhledem k násilné povaze celého procesu a těžko dostupné lokalitě v horních vrstvách  atmosféry, ve výšce přibližně 80 km. Tato oblast je moc vysoko pro pozorování a případné odebírání vzorků pomocí balónů. Pro družice na oběžné dráze je naopak tato oblast příliš nízko. Družice na oběžné dráze jsou tedy od podobných zániků daleko na to, aby něco viděly. Běžně také bývají zániky v atmosféře nepředvídatelné pro pozorování ze zemského povrchu, či z letadla. Díky cíleným vstupům čtyř družic Cluster do atmosféry nastavuje ESA precedens pro zodpovědný přístup k redukci stále se zvětšujícího problémů kosmické tříště a neřízených vstupů do atmosféry také z méně oběžně používaných oběžných drah. Ukazuje, že starší mise mohou být zlikvidovány bezpečnějšími a udržitelnějšími způsoby, než jaké byly považovány za možné v době jejich návrhu.

„Čtyři družice Cluster jsou identické a proto sledováním jejich vstupů do atmosféry na očekávaném místě s lehce odlišnými trajektoriemi a v odlišných podmínkách počasí získáme jedinečnou možnost provádět cenný experiment pro studium rozpadu družic při vstupu do atmosféry,“ doplňuje Beatriz Jilete a dodává: „Jedinou nevýhodou pro nás je, že nutnost bezpečně zlikvidovat družice nad odlehlými částmi oceánu značně ztěžuje snahy dostat se tam a pozorovat jejich návrat zespodu.“ tým to však neodradilo. Úplně první ze čtyř družic Cluster, přezdívaná Salsa alias Cluster 2, vstoupila do atmosféry 8. září 2024 a vědci jejich zánik sledovali z letadla. Několik hodin museli letět, než se dostali na okraj bezletové zóny v okolí místa zániku družice.

„Vstup do atmosféry zaznamenaly rozličné palubní přístroje, ačkoliv předpovědi byly mírně nepřesné. Bylo to napínavé období, než bylo možné pozorování definitivně potvrdit,“ vzpomíná Stijn Lemmens a dodává: „Opakování tohoto pozorovacího experimentu ještě dvakrát s využitím poznatků získaných ze Salsy přidá datům další rozměr, který umožní srovnání a stanovení vzorců.“ Aby k tomuto pokroku ve výzkumu zániku družic mohlo dojít, muselo své síly spojit hned několik týmů, které měly za úkol změnit dráhy družic Samba a Tango. Jako pro každý jiný manévr musel tým letové dynamiky vyhodnotit, jak přesně dosáhnout toho, aby se místa obou zániku posunula blíže k sobě. Samba se nyní posune dále na východ, zatímco Tango se posune o něco více na západ, aby měl tým v letadle dostatek času na zpáteční let, doplnění paliva a dobití baterií mezi jednotlivými vstupy družic do atmosféry.

Když tým věnující se kosmické tříšti potvrdil, že na nové dráze nebudou hrozit žádné kolize, kterým by bylo potřeba se vyhnout, vzal tým řízení letu situaci do svých rukou. Poslal družicím pokyny a o několik dní později sledoval, jak družice 19. a 20. ledna provedly drobné zážehy upravující jejich trajektorie podle plánů. „Zajímavou příležitostí by také mohlo být to, že družice Cluster budou vysílat data až do chvíle krátce před svým zánikem. Jejich napájení funguje lépe než u prvních dvou družic Cluster, které vstoupily do atmosféry, takže doufáme, že tentokrát budeme moci zůstat v kontaktu déle a shromáždit více dat,“ prozrazuje Bruno Sousa manažer ESA pro projekt Cluster a dodává: „První dvě zaniklé družice vstoupily do tzv. bezpečného režimu, když prolétávaly svým posledním perigeem před zánikem, protože se jim přehřály fotovoltaické panely. Panely na Sambě a Tangu však nejsou tolik degradované. Pokud zůstanou aktivní po dobu jejich posledního průletu perigeem, možná bychom mohli nasbírat cenná data o teplotách družic až výšky 110 kilometrů.“

Tímto vícenásobným experimentem však snahy ESA na tomto poli nekončí. Dalším cílem pro evropské experty na vstupy objektů do atmosféry je zažít průchod atmosférou zevnitř a přesně vidět, co se děje, jak a kde po celou dobu návratového procesu, což umožní jejich návratová mise Draco. Ta má startovat v roce 2027 a do atmosféry vstoupí s jediným úkolem – zaznamenat, co přesně se při návratu do atmosféry děje s družicí. Díky více než dvěma stovkám senzorů, čtyřem kamerám a odolnému pouzdru, které udrží nasbíraná data v bezpečí, nabídne Draco jedinečnou vnitřní perspektivu destruktivních procesů.

„A aby toho nebylo málo, naši vědci zabývající se návraty objektů do atmosféry budou připraveni znovu nastoupit do letadla, aby mohli tuto událost sledovat zespodu. Díky třem cvičným letům bude tým schopen propojit pozorování provedená z letadla s tím, co se v daném okamžiku děje uvnitř Draca,“ popisuje Stijn Lemmens a dodává: „S pomocí dat z návratů družic Cluster a Draco vylepšíme modely vstupů do atmosféry. To pomůže lépe předpovídat, kam objekty dopadnou a jak ovlivní atmosféru, a my budeme moci stavět lepší družice, které ještě více sníží pravděpodobnost, že se nějaké úlomky dostanou na zem a budou představovat riziko pro lidi nebo infrastrukturu.“

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2015/01/cluster/15192611-4-eng-GB/Cluster.jpg
https://www.esa.int/…/Reentry_observation_campaign_team_ready_for_takeoff.jpg
https://www.esa.int/…/26302833-1-eng-GB/Cluster_satellite_reenters_Earth_s_atmosphere.png