ESA’s meest riskante flyby

Op 27 november, na een jaar en acht maanden door het binnenste zonnestelsel te hebben gevlogen, komt Solar Orbiter weer even langs om wat extra energie “af te leveren”. Dit zal het ruimtevaartuig in positie brengen voor de volgende zes vluchten langs Venus. Deze laatste zwaartekrachtslingers zullen Solar Orbiter’s baan bijstellen en kantelen zodat de hittebestendige sonde de allereerste directe beelden van de polen van onze ster kan maken, en nog veel meer.

Tijdens de dichtstbijzijnde nadering van de op handen zijnde flyby zal Solar Orbiter het aardoppervlak op een afstand van slechts 460 km passeren – ongeveer 30 kilometer boven de baan van het internationaal ruimtestation. Deze zal tweemaal door de geostationaire ring gaan, 36.000 km verwijderd van de aarde, en zelfs de lage baan om de aarde doorkruisen, lager dan 2000 kilometer; twee regionen waar zich veel ruimtepuin bevindt.

Hoe groot is het risico? Alles is relatief

Om te beginnen en voordat we ons onnodig zorgen maken, willen we benadrukken dat de kans dat Solar Orbiter wordt geraakt door puin heel, heel, heel klein is. ESA’s aardobservatiemissies hebben altijd plaatsgevonden in een lage baan om de aarde – het gedeelte van de ruimte waar zich het meeste ruimtepuin bevindt, en een paar keer per jaar worden er botsingsvermijdingsmanoeuvres uitgevoerd. Solar Orbiter zal tijdens de dichtstbijzijnde nadering van de aarde hier slechts enkele minuten zijn om vervolgens weer te vertrekken, op weg naar Venus.

Hoe klein het risico ook is, botsingen met puin op korte afstanden van de aarde komen voor. In 2016 werd een zonnepaneel van ESA’s Sentinel 1A-ruimtevaartuig geraakt door een deeltje waarvan wordt aangenomen dat het minder dan vijf millimeter groot was. Ondanks de kleine afmetingen zorgde de relatieve hoge snelheid ervoor dat het toch een gebied van 40 cm doorsnee beschadigde, wat leidde tot een kleine vermindering van het vermogen aan boord en lichte veranderingen in de oriëntatie en de baan van de satelliet. Honderden miljoenen puindeeltjes van deze grootte bevinden zich momenteel in een baan om de aarde.

Hubble, de ruimtetelescoop van NASA/ESA heeft 31 jaar in een baan om de aarde gedraaid op een hoogte van ongeveer 547 kilometer. Gedurende die jaren is deze getuige geweest hoe de ruimte zich vulde met satellieten en afval en heeft de impact daarvan gevoeld. De eigen zonnepanelen werden namelijk gebombardeerd en aangetast door kleine puindeeltjes.

Hoewel het risico voor Solar Orbiter tijdens de aanstaande vlucht langs de aarde klein is, is het nog steeds “niet nul”. Dit risico was er niet toen het langs Venus vloog en ESA’s Space Debris Office hoefde ook geen risicoanalyse voor botsingen uit te voeren toen BepiColombo onlangs langs Mercurius scheerde of toen Cassini-Huygens langs Jupiter vloog.

Zelfs tijdens eerdere vluchten langs de aarde, bijvoorbeeld toen Cassini/Huygens in 1999 langs de aarde vloog, toen Rosetta drie keer terugkeerde in 2005, 2007 en 2009, en Juno in 2013 één keer, waren er minder satellieten, was er minder ruimtepuin en waren er geen "megaconstellaties" in een baan om de aarde. Tegenwoordig is langs de aarde vliegen nog steeds veilig, maar riskanter dan vroeger.

Het vermijden van interplanetaire botsingen

Ongeveer zeven tot tien dagen voor de flyby zal ESA’s Space Debris Office beginnen met een risicoanalyse gebaseerd op Solar Orbiter’s traject en de verwachte positie van getraceerde objecten in een baan om de aarde. Dit levert een botsingswaarschijnlijkheid op voor een paar specifieke dichte naderingen.

In deze gevallen is in het begin de onzekerheid hoog, maar neemt deze af naarmate de banen van de objecten zich ontwikkelen. Naarmate het moment van nadering dichterbij komt, verbeteren onze waarnemingsgegevens, waardoor de onzekerheden omtrent de plaatsbepaling van de betrokken objecten afnemen. Zoals bijna altijd het geval is, geldt dat hoe meer we weten over de positie van twee objecten, hoe zekerder we zijn dat ze elkaar veilig zullen passeren.

Soms echter neemt de kans op een botsing toe naarmate de tijd verstrijkt en de nadering dichterbij komt. Voor elk van de Sentinel-missies in een baan om de aarde wordt ongeveer om de vijf à zes maanden een botsingsvermijdingsmanoeuvre uitgevoerd wanneer de "misafstand" met een ander object te riskant wordt geacht.

Voor Solar Orbiter zou, in het onwaarschijnlijke geval dat een manoeuvre nodig is om een mogelijke botsing te voorkomen, de beslissing worden genomen op donderdag 25 november, twee dagen voor de dichtstbijzijnde nadering. De manoeuvre zou dan worden uitgevoerd op vrijdag 26 november, ongeveer zes uur voor de dichtstbijzijnde nadering.

Is de kust veilig?

Zodra Solar Orbiter uit de lage baan om de aarde komt en de geostationaire baan is gepasseerd, is het uit de risicozone. Dit zal ongeveer een uur na de minimale afstand tot de aarde zijn.

Als het ruimtevaartuig weer wegschiet, met slechts ietsje minder energie dan waarmee het is aangekomen, hoeven het ruimtevaartuig en de missieteams nooit meer rekening te houden met ruimtepuin. Voor missies die zich nog in een baan om de aarde bevinden en voor missies die nog moeten worden gelanceerd, wordt de situatie in de ruimte steeds zorgwekkender.

Tijd voor actie
Access the video

Na tientallen jaren van lanceringen, waarbij weinig werd nagedacht over wat er met de satellieten zou moeten gebeuren aan het einde van hun leven, kent onze ruimteomgeving veel ruimtepuin. Terwijl Solar Orbiter voorbijraast en slechts kortstondig over de snelwegen rond de aarde vliegt, geeft deze ons een belangrijke waarschuwing: het probleem van het ruimtepuin komt alleen rond de aarde voor, is door ons veroorzaakt en moet door ons worden opgeruimd.

Ontdek hoe ESA probeert te voorkomen dat er nog meer ruimtepuin wordt gegenereerd en reeds bestaand ruimtepuin opruimt.