Družice Cluster-1 změnila svoji oběžnou dráhu

Čtveřice družic Cluster je ve vesmíru od roku 2000 a detailně studuje strukturu zemské magnetosféry – naší ochranné magnetické „bubliny“ – a její prostředí, a to ve 3D podobě.

Identické družice se pohybují po vysoce eliptických drahách, přičemž se jsou od sebe vzdálené 6 km až 20 tisíc kilometrů. A to v závislosti na tom, které oblasti okolí Země právě souborem svých jedenácti přístrojů studují.

Na současných drahách přitom trojice družic bezpečně vstoupí do hustých vrstev atmosféry mezi lety 2024 a 26, takže mají zajištěnou destrukci gravitací a odporu atmosféry i poté, co budou jejich palubní zásoby pohonných látek spotřebované.

Ale po patnácti letech velmi komplexního manévrování, které umožnilo celé flotile získat cenná data ve třech rozměrech, skončila družice Cluster-1 na výrazně odlišné dráze. Díky tomu by zanikla mnohem později, než zbývající trojice.

Plánování bezpečného zániku

„Z pozdějšího zániku by navíc vyplynuly i další odchylky a nezamýšlené přirozené proměny oběžné dráhy, což by mohlo jednoho dne vést k zániku družice nad severní polokoulí. Zde je přitom velmi vysoká hustota osídlení,“ vysvětluje specialista na letovou dynamiku Detlef Sieg ze střediska ESA ESOC (European Space Operations Centre) v německém Darmstadtu.

„Tím, že jsme nyní uskutečnili korekční manévr, posunuli jsme datum zániku blíže ke zbývající trojici družic a k tomu, že zánik proběhne nad méně osídlenými oblastmi jižní polokoule.“

Sekvence tří zážehů proběhla pod dohledem týmu z ESOCu ve dnech 9., 17. a 25. března. Díky nim zůstane relativní orbitální pozice družice Cluster-1 vůči ostatním satelitům zachována, ovšem výrazně se změnil sklon dráhy a orbita se stala eliptičtější.

„V následující dekádě bude mít Slunce a Měsíc vliv na oběžnou dráhu družice tak, že v roce 2025 dosáhne minimální výšky letu. Stane se tak poté, co skončí vědecká část mise. Družice se v té době přiblíží tak blízko Zemi, že vstoupí do atmosféry a bezpečně v ní shoří,“ vysvětluje Detlef Sieg.

Největší zážeh motorů za osm let

Zážeh provedený 17. března – nejdelší manévr pro družice Cluster za posledních osm let – byl nejvýznamnějším ze tří manévrů. Hned ze dvou důvodů přitom představoval velkou výzvu.

Nebylo jisté, jaké množství pohonných látek zůstává v palubních nádržích. A orientace družice ve vztahu ke Slunci byla velmi blízko bezpečnému operačnímu limitu.

„Pokud bychom nebyli opatrní, pak by jeden z přístrojů na výklopné tyči začal stínit sluneční baterie, což by následně mělo vliv na generování elektřiny. To je přitom kritické otázka každé družice,“ poznamenává manažer letových operací Bruno Sousa.

I když zážeh proběhl dle plánu, tým prožil dvacet napjatých minut sledováním toho, zdali orientace ke Slunci zůstala v platných limitech.

„Orientace nežádoucím směrem se změnila poněkud rychle, než jsme očekávali, ale nakonec jsme zůstali pod limitem o jednu desetinu stupně. Nicméně po celou dobu jsme měli prst na tlačítku ‘přerušit’, kterým bychom pokračování manévru zastavili,“ dodává Bruno Sousa.

Vzácná příležitost pro unikátní vědu

Kromě toho musel řídicí tým provést zážehy v době, kdy probíhala některá z vědeckých pozorování.

„Také jsme provedli experiment,“ vysvětluje projektový vědec mise Cluster Philippe Escoubet. „Ten nám byl doporučený jedním z externích řešitelů. Šlo o sběr elektrických a magnetických dat během zážehu motorů.“

„Měření budou využita pro studium interakce mezi oblaky spalin vytvořenými činností motorů a slunečním větrem, což je plazma emitovaná Sluncem.“