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欧空局Aeolus号开拓性任务的历史性结束
发布日期:2023-07-30 16:36:44  稿源:cnBeta.COM

Aeolus任务超出了科学预期并超过了计划的在轨寿命,被誉为欧洲航天局最成功的地球观测任务之一。现在,这项任务的结束也将载入史册,这要归功于欧空局任务控制团队的智慧,他们引导这颗非凡的卫星安全返回地球大气层。

据美国太空司令部证实,欧空局的大气探测任务"Aeolus"于美国中部时间 7 月 28 日 21:00 左右在南极洲上空重返地球大气层。

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欧空局的 Aeolus 任务提供了及时准确的全球风廓线以及有关气溶胶和云的更多信息。该飞行任务增进了我们对大气动力学的了解。它还为改善天气预报和促进气候研究提供了急需的信息。图片来源:ESA/ATG medialab

经过一系列复杂的操作,Aeolus的轨道从320千米的高度降低到仅120千米,然后重返大气层并燃烧殆尽。最重要的是,这些机动--首次同类辅助重返大气层--对Aeolus进行了定位,使任何可能未在大气层中燃烧的碎片都落在卫星计划的大西洋地面轨道上。

如今,卫星任务都是根据相关规定设计的,这些规定要求卫星在返回地球时将造成损害的风险降至最低。通常的做法是,大部分卫星在重返大气层时烧毁,或在其轨道寿命结束时通过受控重返大气层。然而,早在 20 世纪 90 年代末设计 Aeolus 时,并没有这样的规定。因此,在燃料耗尽之后,如果没有干预,"Aeolus"将在几周内自然重返地球大气层--但无法控制重返的地点。

卫星和火箭部件大约每周坠落地球一次,幸存下来的部件很少造成任何损害,因此艾奥勒斯号造成危害的风险总是小得令人难以置信。事实上,被碎片击中的几率是被陨石击中的三倍。尽管如此,欧空局还是不遗余力地帮助"飞鱼号",并尝试了一种新的方式来帮助它重返大气层,使其更加安全。

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Aeolus 再入大气层的关键阶段。图片来源:欧空局

从根本上说,要让一颗卫星做它从未设计过的事情,需要大量的思考和规划。在过去的一周里,由航天器工程师、飞行动力学专家和空间碎片专家组成的团队在欧空局位于德国的 ESOC 任务控制中心开始工作。他们利用卫星剩余的燃料进行了一系列的燃烧,以降低"Aeolus"号的高度,并将其置于重返大气层的最佳位置。他们成功地完成了这一任务--土卫六按照现行规定重返大气层。

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欧空局运行部主任罗尔夫-丁辛(Rolf Densing)说:"这些团队取得了非凡的成就。这些动作非常复杂,而 Aeolus 号的设计并不是用来完成这些动作的,而且首次辅助重返大气层的尝试总有可能失败。Aeolus重返大气层的风险一直很低,但我们希望突破极限,进一步降低风险,以表明我们对欧空局零碎片方法的承诺。我们从这次成功中学到了很多东西,并有可能将同样的方法应用于其他一些寿命即将结束的卫星,这些卫星是在目前的处置措施出台之前发射的。"

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欧空局对空间活动的长期安全性和可持续性做出了更广泛的承诺,此次辅助返回只是其中的一部分。到2030年,欧空局的所有任务都将实现"零碎片"--得益于"零碎片宪章",欧空局正在确保技术准备就绪,这不仅是为了满足当前的规定,也是为了使未来更加雄心勃勃的规定成为可能。

欧空局正在引领可持续太空的发展,从发射的脱轨工具包,到捕获轨道上搁浅航天器的"净空一号"(Clearspace-1)等旗舰任务,以及限制地面风险的技术。

Aeolus是一项极具挑战性的任务--其开创性的激光技术开发耗时多年。但在经历了多次挫折之后,Aeolus 终于在 2018 年发射升空,以绘制地球风的轮廓,并成为欧空局最成功的地球观测研究任务之一。

Aeolus携带的仪器名为"Aladin",是欧洲在太空中飞行的最精密的多普勒风激光雷达。它的激光器向地球大气层发射紫外线脉冲光。这束光从大气中的空气分子和尘埃等微粒上反弹回来。散射回卫星的一小部分光被一个大型望远镜收集起来。通过测量返回信号中的多普勒频移,可以得出大气层最下层 30 千米处的水平风速,从而使 Aeolus 成为第一个在全球范围内提供地球风轮廓的卫星任务。

这项任务是欧空局地球探测器的一项研究任务,旨在证明这项技术是可行的,但它的作用远不止于此。欧空局地球观测计划主任西蒙内塔-切利(Simonetta Cheli)说:"Aeolus确实非常出色。的确,这项技术的开发难度很大,但我们看到了巨大的回报。它不仅在促进气候研究方面造福于科学,而且其数据在天气预报中得到了实际应用,在科维德封锁期间,携带气象仪器的飞机停飞,这些数据被证明是至关重要的。"

《伦敦经济学》(London Economics)在 2022 年的一份报告中指出,"Aeolus"号还带来了实际的经济效益--在整个飞行任务期间,经济效益高达 35 亿欧元。

"我们为 Aeolus 和许多人感到非常自豪,是他们使 Aeolus 的开发、在轨寿命、数据使用和安全结束成为可能。现在,有了第一颗 Aeolus 取得的经验,我们的重点转向了它的后续任务 Aeolus-2,这是我们正在与欧洲气象卫星应用组织(Eumetsat)共同开发的一项实用气象任务。"

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