运行近24年的欧空局“萨尔萨”卫星计划于2024年9月重返大气层

欧空局历时 24 年揭示地球磁场环境秘密的 Cluster 任务即将结束。经过二十多年对地球磁层和空间天气的开拓性研究，欧空局的集群任务即将结束，第一颗卫星"萨尔萨"（Salsa）计划于 2024 年 9 月重返大气层。

任务由四颗卫星组成，以四面体阵型飞行，收集有关近地空间小尺度变化以及太阳风带电粒子与地球磁层之间相互作用的最详细数据。来源：欧空局

Cluster四卫星中的第一颗卫星名为"萨尔萨"，将于 2024 年 9 月重返地球大气层。最近，航天器操作员进行了一系列操作，以确保这次重返将在南太平洋一个人烟稀少的地区上空进行。Cluster任务的结束为研究四颗相同卫星在不同条件下安全重返大气层提供了一个难得的机会。

欧空局的飞行任务Cluster由四个相同的航天器组成，在地球上空 19000 至 119000 公里之间编队飞行。它们研究太阳风与地球磁层之间的相互作用，或3D描绘太阳-地球联系。来源：欧空局

Cluster是一个独特的人造卫星星座，由四个相同的航天器组成，用于研究太阳与地球磁层之间的相互作用，地球磁层是我们抵御来自恒星的带电气体、高能粒子和磁场的屏障。

尽管计划寿命为两年，但该星座任务目前已在轨道上运行了近 24 年。

在过去的二十五年里，克拉斯特的观测结果发表了3200 多篇科学论文，而且还在不断增加。它们为科学家提供了关于太阳对地球环境的影响和地球磁层内发生的过程的重要见解，并提高了我们对潜在危险的空间天气的认识。

太阳与地球的联系仍然是一个重要的研究课题，尤其是在当前太阳活动频繁的时期。Cluster卫星将继续进行观测，直至 2024 年 9 月。在科学活动的最后几个月里，它们将经过带电粒子在产生地球极光之前被加速的区域。研究人员将利用这一难得的机会，同时使用多颗卫星上的仪器对这一区域进行研究。

在任务结束后的很长一段时间里，存储在Cluster科学档案中的数十年数据将继续为新的科学研究提供支持。有了这个数据宝库，研究人员可以重新审视和分析过去的事件，进行新的统计分析，并实施新的机器学习和人工智能技术。

欧空局Cluster任务飞行控制小组在欧空局 ESOC 任务运行中心的Cluster控制室内。该小组由 Beatriz Abascal（前排，图像中央）领导，由Cluster飞船运行经理 Bruno Sousa（后排，图像中央）负责。图片来源：欧空局

萨尔萨的返回步骤

在四颗Cluster卫星（分别命名为 Rumba、Salsa、Samba 和 Tango）中，Salsa 卫星将第一个返回地球大气层。

今年1月，欧空局ESOC任务控制中心的操作人员进行了四次操作，以降低Salsa的轨道，为卫星9月份在南太平洋一个人烟稀少的地区上空安全重返大气层做好准备。

操作人员介绍说："Cluster卫星的轨道高度偏心，受到太阳和月球引力的强烈影响。有时，它们会急剧下降，在一个轨道上下降超过 30 公里。其他时候，它们根本不会下降。本月，我们调整了Salsa的轨道，以确保它在9月份经历最后的急剧下降，从大约110公里的高度下降到80公里。这样，我们就能最大限度地控制航天器被大气层捕获并开始燃烧的位置。"

演习的时机非常重要。萨尔萨的"日食季节"从二月份开始。在接下来的几个月中，卫星将大部分时间处于关闭状态，因为它位于地球的阴影中，无法依靠太阳能电池阵列发电。

"自穿越范艾伦辐射带以来，'萨尔萨'号的太阳能电池阵列也在快速退化。"Cluster运行工程师比阿特丽斯-阿瓦斯卡尔-帕拉西奥斯（Beatriz Abascal Palacios）说："最大可用功率正在快速下降，很快就会达到我们无法执行脱轨操作的程度。"

弗劳恩霍夫 FHR 的空间观测雷达 TIRA 获取的 Aeolus 作为空间碎片的短暂阶段的最终图像。(请注意，颜色代表的是雷达回波强度，而不是温度。

提高空间可持续性的独特机会

Cluster四重奏中的其余三个航天器将继续进行科学观测，特别是极光物理学观测，直到 9 月份。如果日食季节结束后 Salsa 仍能产生足够的能量，它也可能会发挥余热，加入进行最后的观测。

与我们的许多卫星一样，Cluster 航天器也是在欧空局限制产生空间碎片的现行指导方针生效之前设计和发射的。

尽管如此，欧空局仍在采取行动，尽量减少老式飞行任务对环境的影响。去年夏天，欧空局引导风力探测任务的"Aeolus"航天器在人口稀少的地区上空返回地球，这是一次首创的辅助重返。由于本月的活动，Salsa 将于 9 月在同样人口、航空和海上交通稀少的地区上空重返大气层。

当地时间 11 月 11 日 21:20 时，Bill Chater 在福克兰群岛拍摄的 GOCE 重入大气层的照片。Bill在 Twitter 上写道："黄昏时分向南行驶时，它出现了明亮的烟迹，并一分为二，然后再次分裂成更多的烟迹，继续向北飞行。"图片来源：Bill Chater

在 Salsa 号重返大气层后，其余的 Cluster 卫星将进入"看守"模式 - 受控，但不进行新的科学研究，直到它们也以类似的方式重返地球大气层。Rumba 将于 2025 年重返大气层；Tango 和 Samba 将于 2026 年重返大气层。

欧空局空间碎片办公室的 Stijn Lemmens 说："这是第一次有人以这种方式瞄准像 Salsa 这样偏心轨道的卫星重返大气层。Cluster任务的结束为我们提供了在不同时间重返四个相同航天器的独特机会。

"在四种不同的角度和速度以及四组不同的大气条件下安全再入同一颗卫星，我们从中获得的经验将极大地提高我们对再入的理解，并帮助我们确定在类似轨道上安全处置卫星的标准"。

编译来源：ScitechDaily