En sista omloppsbana: hur och varför NASA dödar sin egen rymdfarkost

By | February 11, 2024

NASA/JPL

I mer än ett decennium har NASA:s Near-Earth Object Wide-Field Infrared Explorer (NEOWISE)-uppdrag sökt himlen efter nära-jorden-objekt. Med hjälp av sin infraröda vision har rymdfarkosten, som befinner sig i omloppsbana ovanför jordens yta, sökt efter asteroider och kometer i hela solsystemet och har använts för att identifiera de som kan närma sig jorden.

Du kanske känner igen namnet eftersom det användes för en av uppdragets upptäckter, Comet NEOWISE, som var den ljusaste kometen på mer än 20 år när den zoomade förbi jorden 2020.

Men NEOWISE-uppdraget kommer snart att ta slut, eftersom rymdfarkosten kommer att falla in i jordens atmosfär och brinna upp. Teamet förbereder sig för att detta ska komma i början av nästa år och får den sista vetenskapen de kan från rymdfarkosten innan den inte längre är användbar.

Ett uppdrag kan ta slut på flera sätt. Om ett rymdskepp förlitar sig på solenergi, som många gör, kan det få slut på ström eftersom dess paneler förlorar effektivitet. Det var vad som hände med InSight-landaren på Mars, eftersom dess solpaneler blev täckta av vindblåst damm som byggdes upp med tiden tills den till slut inte kunde generera tillräckligt med ström för att fortsätta fungera. Eller så kan en rymdfarkost i omloppsbana få slut på drivmedel, så att den inte längre kan orientera sig och returnera information till jorden, som hände med Kepler-teleskopet.

Mars InSight-landarens solpaneler var för täckta av damm 2022 för att fortsätta fungera. NASA/JPL-Caltech

Ibland behövs inte ett uppdrag längre eftersom det har ersatts av nyare, bättre teknik. Rymdteleskopet Spitzer var till exempel banbrytande inom infraröd astronomi, men med uppskjutningen av det kraftfullare rymdteleskopet James Webb vid horisonten var det inte längre nödvändigt.

Men vad händer med en rymdfarkost när dess uppdrag är över? Hur stänger du av dessa saker? Vi pratade med medlemmar av NEOWISE-teamet, ett NASA-uppdrag som förbereder sig för att gå offline nästa år, för att ta reda på det.

Ett fantastiskt slut

Vissa rymdfarkoster kan säkert lämnas att driva ut i rymden, så länge det inte finns någon chans att de träffar något eller orsakar skada. Det är vad som hände med Spitzer, som kommer att flyta försiktigt bort från planeten under de kommande 50 åren eller så när den kretsar runt solen och spårar jorden.

Däremot måste rymdskepp i omloppsbana runt planeter avlägsnas försiktigt. När Cassini-uppdraget till Saturnus tog slut, störtades det dramatiskt in i planetens atmosfär, eller bröts ut, för att medvetet brytas upp och förstöras. Det säkerställde att det inte fanns någon chans att det kunde förorena någon av Saturnus månar, som potentiellt skulle kunna vara beboeliga. Den sista nedstigningen möjliggjorde också en rad otroliga nya undersökningar av Saturnus atmosfär.

Rymdfarkosten NEOWISE kretsar runt jorden, så den måste också tas bort på ett säkert sätt. Oron är att rymdfarkosten inte ska tillåtas bli rymdskräp, ett växande problem i vissa banor, och att dess omloppsbana inte ska utgöra en fara för någon på jorden.

Den sista punkten är inte ett faktum. Det har förekommit fall där delar av rymdfarkoster har landat på jorden, som i fallet med rymdstationen Skylab, som föll från omloppsbana 1979, och delar av dessa landade i Australien.

Stora bitar av Skylab, som denna syretank, kraschade i den australiensiska öknen 1979. Craig Boy / Creative Commons

Nuförtiden måste uppdragen planera hur de kommer att brytas ut redan innan de startar.

Ett specialiserat team vid JPL (NASA:s Jet Propulsion Laboratory) analyserar hur bristningarna kommer att se ut baserat på faktorer relaterade till rymdfarkosten, som dess massa och hastighet. Det gör effekterna av en deorbit förutsägbara.

“Det finns en liten chans, om någon, att något skräp kan falla och skada någon”, säger Joseph Hunt, NEOWISE-projektledare på JPL. Rymdfarkostens bana kommer att falla, vilket gör att den brinner upp i jordens atmosfär i början av nästa år.

“Vi vill avsluta det här uppdraget med värdighet,” sa Hunt.

Varför NEOWISE tar slut

NEOWISE har varken slut på bränsle (den har inget drivmedel ombord) eller har blivit en antikvitet. Men solens aktivitet gör att den försvinner.

Rymdfarkosten befinner sig i låg omloppsbana runt jorden, cirka 300 miles från planetens yta, och det betyder att den påverkas av planetens atmosfär.

“Solen spyr ständigt ut laddade partiklar och strålning vid flera våglängder. Det som händer när den träffar jordens atmosfär är att den kan få den att svälla. Det kan få atmosfären att sträcka sig lite utanför sin normala höjd”, förklarade Amy Mainzer, huvudutredare för NEOWISE-uppdraget.

Ett collage av fotografier visar variationer i solens aktivitetsnivåer under 10 år. David Chenette, Joseph B. Gurman, Loren W. Acton

Solen verkar på en aktivitetscykel på cirka 11 år, ibland mer aktiv och ibland mindre. NEOWISE hade tur och började sitt utökade uppdrag under en period som kallas solminimum, när solens aktivitet var låg. Och det har varit ett särskilt tyst solminimum, så atmosfären har varit mindre utbredd än vanligt. Allt detta har gjort att rymdfarkosten har överlevt längre.

“I slutändan beror det verkligen på Moder Natur.”

Men denna låga solaktivitet varar inte för evigt och vi går nu in i en period av ökad solaktivitet, med mer strålning som kommer från händelser som solflammor som påverkar atmosfären. Och det betyder slutet för rymdskeppet.

“Man kan tro att vi är i rymden, cirka 500 kilometer i omloppsbana, man kan tro att den är helt fri från atmosfär. Men inte helt, sa Mainzer. “Det finns en liten bit kvar, och det är tillräckligt för att orsaka dragkrafter som drar på rymdfarkosten och så småningom trycker in den i atmosfären.”

Utan framdrivning ombord kan rymdfarkosten inte dra sig tillbaka eller flytta till en annan bana. Den kan bara rotera på plats, så det är “en strid vi inte kan vinna”, sa Mainzer.

NEOWISE-teamet vet att slutet är nära och sätter ett datum när de känner sig bekväma med att avsluta uppdraget. Problemet är att när atmosfärens motstånd ökar blir det allt svårare att kontrollera rymdfarkosten, och förmågan att kontrollera den minskar dramatiskt och snabbt.

“I slutändan dikterar fysikens lagar alltid vad som händer,” sa Mainzer. “I slutändan beror det verkligen på Moder Natur.”

ett andra liv

NEOWISE har varit i drift sedan 2013, så det har haft en bra gång på 11 år. Men i själva verket är den redan inne i sitt andra liv. Detta eftersom det tidigare var ett helt annat uppdrag som hette WISE.

Arbetare förbereder rymdfarkosten WISE för uppskjutning 2009. Doug Kolkow/NASA

WISE, eller Wide-Field Infrared Survey Explorer, lanserades 2009 och designades för att studera objekt i och utanför solsystemet, inklusive Vintergatan och mer avlägsna galaxer. Vid den tiden upptäckte uppdraget tusentals små föremål som kallas mindre planeter, förutom att upptäcka många stjärnhopar. Han upptäckte också den första terrestra trojanen, en asteroid som delar omloppsbana med jorden.

Uppdraget använde infraröda detektorer, som måste kylas till mycket kalla temperaturer för att fungera. Den ursprungliga temperaturen var endast 8 Kelvin, vilket uppnåddes med fast väte som kylmedel.

Men kylvätskan tar slut. År 2011 slutfördes uppdraget och den fick slut på kylvätska, så rymdfarkosten lades i viloläge. “Jag trodde att det var slutet på historien,” sa Mainzer.

Men senare under 2013 blev NASA intresserad av att använda en rymdfarkost för att söka efter objekt nära jorden, och teamet insåg att rymdfarkosten WISE kunde göra det. Den återaktiverades och kyldes till sin nya driftstemperatur under flera månader. Rymdfarkosten stabiliserades vid 75 Kelvin, “vilket för en kryogen forskare är som en varm sommardag,” sa Mainzer.

En serie suddiga röda prickar representerar kometen C/2020 F3 NEOWISE, upptäckt av rymdfarkosten NEOWISE 2020. NASA/JPL-Caltech

Vid denna varmare temperatur skulle två av dess fyra kanaler inte fungera korrekt, men de återstående två kanalerna kunde fortfarande användas för vetenskap. Under det senaste decenniet har rymdfarkosten skannat himlen, letat efter och hittat tusentals nära jorden-objekt med hjälp av miljontals infraröda mätningar.

“Det har varit ett otroligt kosmiskt pris att få så mycket tid av rymdfarkosten,” sa Mainzer. “Det var inte meningen att det skulle hända.”

Säger adjö

Även om NEOWISE närmar sig sitt slut, kommer det inte att dröja länge innan det har en efterträdare. NEO Surveyor-uppdraget, som arbetar mot en uppskjutning 2027, är också en infraröd rymdfarkost som inspirerades av framgången med NEOWISE. Den kommer att dra nytta av förbättringar av infraröda detektorer, som har blivit mycket kraftfullare under de senaste decennierna, delvis tack vare teknik som drivs av mobiltelefonkameror.

En konstnärs återgivning av NEO Surveyor. POTT

Mainzer kommer också att vara huvudutredare för NEO Surveyor och är redan upptagen med att övervaka ankomsten av hårdvara för rymdfarkosten inför integrationen.

Men innan lanseringen arbetar teamet fortfarande med att avsluta NEOWISE-uppdraget och allt vad det innebär. NASA gillar inte att visa slutet på uppdragen, sa Hunt, och föredrar att fokusera på nya lanseringar eller nyinhämtade data. Men de vill se till att uppdraget slutar med lämpligt fanfar, så det innebär att prata med media och fira uppdragets prestationer, samt att förbereda interna rapporter och dokument.

För att inte nämna, rymdfarkosten håller fortfarande på med vetenskap till sista möjliga minut, så det är nödvändigt att upprätthålla uppdragsverksamheten. “Med dessa uppdrag vet du aldrig när den största vetenskapen kan bli offentlig eller när den största observationen kan äga rum,” sa Hunt. “Det kan bli dagen innan vi lägger ut den!”

När den sista dagen av uppdraget kommer kommer det att bli en bitterljuv upplevelse för laget. NEOWISE har uppnått mycket mer i sina många liv än förväntat, men det kommer fortfarande att vara tråkigt att se det gå.

“På sätt och vis är dessa rymdskepp små förlängningar av dig själv. Det är som dina ögon i himlen. Du kan se vad han ser, sa Mainzer. Men, tillade hon, det som driver henne att ta sig an nästa uppdrag är hur roligt hon och teamet hade med NEOWISE. Gå nu vidare till nästa äventyr, han sa: “Låt oss se fler bra saker!”

Redaktörernas rekommendationer






Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *