Wielka sonda leci w kierunku Ziemi. NASA określiła ryzyko uderzenia
Po prawie 14 latach na orbicie sonda Van Allen Probe A wraca w atmosferę. I to znacznie szybciej, niż powinna. Część elementów może w niekontrolowany sposób spaść na Ziemię.
Duża sonda naukowa, która latami krążyła w jednym z najbardziej nieprzyjaznych rejonów wokół Ziemi, zaczyna swój ostatni manewr – niekontrolowane wejście w atmosferę. Van Allen Probe A ma w większości spłonąć w górnych warstwach powietrza, ale część podzespołów przetrwa i spadnie na powierzchnię.
Oficjalne wyliczenia uspokajają, że prawdopodobieństwo, iż ktoś ucierpi, szacuje się na około 1 do 4200. To niewiele, ale jednak. Najnowsze wyliczenia sugerują, że ważąca ok. 600 kg sonda wejdzie w naszą atmosferę w nocy z 10 na 11 marca czasu polskiego.
Sonda, która weszła w najbardziej niebezpieczne miejsce wokół Ziemi
Van Allen Probe A to jedna z dwóch bliźniaczych sond wysłanych w sierpniu 2012 r., aby przez kilka lat krążyć w pasach promieniowania otaczających planetę. Te struktury, nazywane pasami Van Allena, to obszary, w których ziemskie pole magnetyczne więzi naładowane cząstki ze Słońca i z kosmicznych promieni. Dla elektroniki i organizmów żywych to wyjątkowo nieprzyjazne środowisko. Właśnie dlatego większość satelitów i misji załogowych stara się spędzać tam jak najmniej czasu.
Sondy zostały zaprojektowane po to, żeby zrobić dokładnie odwrotnie. Przez prawie 7 lat celowo przelatywały przez obszary o największym natężeniu cząstek, rejestrując ich energie, gęstość i zmiany w czasie. Dane pokazały m.in., że pasów wcale nie są zawsze dwa – w okresach wzmożonej aktywności słonecznej potrafi utworzyć się czasowy, trzeci pierścień promieniowania. To wymusiło zmianę modeli, na których opiera się projektowanie nowych satelitów wojskowych, telekomunikacyjnych czy nawigacyjnych.
Misję zakończono w 2019 r., gdy sondom skończyło się paliwo do precyzyjnego ustawiania paneli słonecznych i anten. Zamiast pozostawić je na bardzo wysokiej orbicie na setki lat, inżynierowie świadomie sprowadzili je nieco niżej, tak by opór atmosfery stopniowo hamował ich ruch. W momencie wyłączenia zakładano, że Van Allen Probe A spadnie dopiero około 2034 r. Wtedy jednak nikt nie przewidział, jak nerwowe okaże się kolejne maksimum aktywności słonecznej.
Słońce przyspieszyło powrót
Ostatnie lata to wyjątkowo burzliwy okres w zachowaniu naszej gwiazdy. Bieżący cykl aktywności słonecznej okazał się znacznie silniejszy, niż przewidywały pierwsze prognozy. Częściej obserwowaliśmy rozbłyski, koronalne wyrzuty masy i napływy naładowanych cząstek. Dla satelitów oznacza to jedno: nagrzaną, spuchniętą górną atmosferę, która sięga wyżej i wywiera większy opór.
Dokładnie ten efekt dopadł Van Allen Probe A. Każdy przelot przez zagęszczone resztki atmosfery działał jak bardzo delikatne hamowanie. Miliony takich okrążeń, rozłożone na kilka lat, przełożyły się na wyraźne obniżenie orbity. Dopiero gdy zaktualizowano modele o nowe dane ze Słońca, stało się jasne, że zamiast 2034 r. wejście w atmosferę nastąpi już w 2026 r.
Takie przyspieszone deorbitacje nie są niczym niezwykłym. Dokładnie z tego powodu na początku 2022 r. kilka świeżo wyniesionych satelitów internetu satelitarnego zgasło w atmosferze, zanim na dobre rozpoczęło pracę – górne warstwy powietrza okazały się gęstsze, niż przewidywały wcześniejsze symulacje. W przypadku Van Allen Probe A różnica to kilka lat, ale fizyka jest ta sama: im większa aktywność słoneczna, tym bardziej warunki na niskiej orbicie przestają być stabilne.
Co spłonie, co spadnie i jakie jest ryzyko?
W chwili wejścia w atmosferę Van Allen Probe A będzie wciąż ważyła mniej więcej tyle, co Fiat 126p, bo około 600 kg. Większość tej masy zamieni się jednak w plazmę i drobny pył na wysokości kilkudziesięciu kilometrów. Przetrwać mogą tylko najbardziej wytrzymałe, zbite elementy konstrukcji, takie jak fragmenty zbiorników paliwa, wsporniki czy masywne pierścienie strukturalne.
Oficjalne wyliczenia mówią jasno, że szansa, że którykolwiek z tych fragmentów trafi w człowieka, jest bardzo mała – około 1 do 4200. Brzmi to poważnie tylko wtedy, gdy nie ma się punktu odniesienia. Na świecie codziennie rejestruje się średnio jeden powrót katalogowanego obiektu kosmicznego – od małych satelitów po fragmenty rakiet. Mimo dziesięcioleci aktywności na orbicie i tysięcy niekontrolowanych upadków, dobrze udokumentowane przypadki szkód ograniczają się do pojedynczych zdarzeń.
W przypadku Van Allen Probe A ryzyko jest nieco wyższe niż standardowy próg 1 do 10 000, który dziś stawia się nowym misjom – tyle że ta sonda była projektowana kilkanaście lat temu. Z punktu widzenia statystyki ważniejsze jest jednak to, że ponad 70 proc. powierzchni Ziemi to oceany, a duża część lądów to obszary słabo zaludnione. Modele rozkładu ludności i toru lotu pokazują, że zdecydowana większość takich obiektów kończy życie nad wodą lub nieużytkami.
Właśnie dlatego dla przeciętnego mieszkańca jedynym objawem reentry będzie najprawdopodobniej co najwyżej kilka nowych punktów na mapach kosmicznych śmieci. Sytuacja wygląda inaczej dla operatorów satelitów i agencji kosmicznych, które muszą godzić rosnącą liczbę misji z akceptowalnym poziomem ryzyka dla ludzi na powierzchni i ruchu lotniczego. Tu każdy taki przypadek jest kolejnym argumentem, by jeszcze mocniej stawiać na kontrolowane deorbitacje i projektowanie statków tak, by maksymalnie spalały się w atmosferze.
Dziedzictwo misji jest niepodważalne
Choć sama sonda wkrótce zamieni się w świecący ślad na niebie, dane z Van Allen Probes wciąż pracują na ziemskich serwerach. Zebrane podczas misji pomiary pozwoliły zbudować dokładniejsze modele, które opisują, jak pasy radiacyjne reagują na rozbłyski słoneczne i napływy plazmy. To z kolei przekłada się na lepsze prognozy tzw. pogody kosmicznej.
Wiedza wpłynęła na niezawodność systemów nawigacyjnych, łączności satelitarnej, obserwacji Ziemi i wojskowych systemów wczesnego ostrzegania. Burze magnetyczne potrafią doprowadzić do problemów z sieciami energetycznymi czy zakłóceń sygnału GPS. Im lepiej rozumiemy, jak energia ze Słońca przenosi się przez pole magnetyczne Ziemi i pasy radiacyjne, tym skuteczniej można budować zabezpieczenia. A właśnie po to została wysłana ta sonda – byśmy lepiej to wszystko zrozumieli.
Przeczytaj także:
Ostatni lot Van Allen Probe A jest domknięciem pewnego rozdziału. Sonda, która przez lata mierzyła promieniowanie otaczające naszą planetę, na końcu sama staje się elementem kosmicznego środowiska, które pomagała nam zrozumieć.
