Συγγραφέας άρθρου: Sarah Puschmann
Πηγή άρθρου: EUMETSAT – Preventing space collisions
Μετάφραση / επιμέλεια άρθρου: Αθανάσιος Καραγιαννίδης
Στις 28 Δεκεμβρίου 2022, ο δορυφόρος Meteosat Third Generation – Imager 1 (MTG-I1) έφτασε στην τροχιά-στόχο του στον δακτύλιο γεωσύγχρονων τροχιών, περίπου 36.000 χιλιόμετρα πάνω από τη Γη. Πέρα από τον MTG-I1, περισσότεροι από 500 ακόμη δορυφόροι λειτουργούν σε αυτόν τον δακτύλιο ενώ τουλάχιστο 2.000 επιπλέον δορυφόροι ή πύραυλοι εκτός λειτουργίας ή μέρη τους βρίσκονται ή διέρχονται από αυτόν (διαστημικά σκουπίδια).
Ο ενεργός πληθυσμός των γεωστατικών δορυφόρων και τα περισσότερα από 2.000 καταγεγραμμένα διαστημικά σκουπίδια που βρίσκονται εντός ή διέρχονται από τη δακτύλιο γεωσύγχρονων τροχιών, όλα επισημασμένα με τον διεθνή κωδικό τους. Συνολικά, υπάρχουν σχεδόν 27.000 διαστημικά σκουπίδια σε τροχιά – αυτά που βρίσκονται πιο κοντά στη γη δεν απεικονίζονται στην εικόνα. Πηγή: Space-Track geosynchronous catalogue, EUMETSAT visualfocus animation.
Παρότι μια σύγκρουση μεταξύ ενός δορυφόρου και ενός διαστημικού σκουπιδιού στο δακτύλιο γεωσύγχρονων τροχιών είναι πολύ σπάνιο φαινόμενο, η EUMETSAT έχει θέσει μια σειρά από δικλείδες ασφαλείας για την αποφυγή ενός τέτοιου περιστατικού, το οποίο θα μπορούσε να έχει δυνητικά σοβαρές συνέπειες για τον δορυφόρο. Ο Stefano Pessina της EUMETSAT μας εξηγεί πώς η ομάδας δυναμικής των πτήσεων παρακολουθεί τα διαστημικά σκουπίδια που ενδέχεται να εισέλθουν στο μονοπάτι του MTG-I1 και, εάν είναι απαραίτητο, πώς σχεδιάζεται και εκτελείται ένας ελιγμός για την αποφυγή της σύγκρουσης.
Πότε είναι επικίνδυνη μια προσέγγιση;
Για την πλήρη παρακολούθηση των αντικειμένων που ενδέχεται να πλησιάσουν ένα δορυφόρο Meteosat, συμπεριλαμβανομένου του MTG-I1, η ομάδα δυναμικής των πτήσεων που είναι υπεύθυνη για τους γεωσύγχρονους δορυφόρους συνδυάζει πληροφορίες από τρεις διαφορετικές πηγές.
Την Space-Track της United States Space Command, η οποία χρησιμοποιεί τηλεσκόπια που βρίσκονται σε όλη την υδρόγειο για να ανιχνεύει, να παρακολουθεί, να αναγνωρίζει και να καταγράφει διαστημικά σκουπίδια με διάμετρο 40 εκατοστών ή μεγαλύτερη μέσα και γύρω από τη γεωσύγχρονη τροχιά. Εάν αυτό το σύστημα εντοπίσει ότι ένα από αυτά τα αντικείμενα θα φτάσει σε απόσταση 5 χιλιομέτρων από το MTG-I1 εντός των επόμενων 5 ημερών, ενημερώνεται η EUMETSAT.
«Αν σκεφτείτε δύο πράγματα που απέχουν 5 χιλιόμετρα, πιθανότατα θεωρείτε ότι είναι σχετικά μακριά το ένα από το άλλο. Και έχετε δίκιο. Όμως, όσο ακριβείς κι αν είναι οι μετρήσεις που χρησιμοποιούμε για να προσδιορίσουμε την τροχιά των διαστημικών αντικειμένων, εξακολουθεί να υπάρχει ένας μικρός βαθμός αβεβαιότητας στη θέση τους. Και με τους δορυφόρους που λειτουργούμε, υπάρχει ακόμη μικρότερος βαθμός αβεβαιότητας. Επομένως, είναι σημαντικό για εμάς να παρακολουθούμε αντικείμενα που προβλέπεται να περάσουν ακόμη και 5 χιλιόμετρα μακριά από το MTG-I1», είπε ο Pessina.
Η EUMETSAT χρησιμοποιεί επίσης το European Union Space Surveillance and Tracking system, μια ευρωπαϊκή πρωτοβουλία που παρακολουθεί τα διαστημικά σκουπίδια με παρόμοιο τρόπο με τη Space-Track. Τέλος, η Space Data Association παρέχει στην EUMETSAT πληροφορίες όχι μόνο για τα διαστημικά σκουπίδια αλλά και για ενεργούς δορυφόρους, γεγονός που βοηθά την EUMETSAT να συντονίζει με άλλους φορείς λειτουργίας και διαχείρισης δορυφόρων τόσο τους συνήθεις ελιγμούς όσο και τους ελιγμούς αποφυγής σύγκρουσης.
«Εάν το αντικείμενο με το οποίο κινδυνεύουμε να συγκρουστούμε είναι ένας άλλος δορυφόρος με δυνατότητα ελιγμών, τότε πρέπει να αποφασίσουμε ποιος από τους δύο θα πραγματοποιήσει τους ελιγμούς. Αυτό γιατί αν και οι δύο δορυφόροι εφαρμόσουν τον ίδιο ελιγμό αποφυγής, κινδυνεύαμε να συγκρουσθούμε σε κάποιο άλλο σημείο», είπε ο Pessina.
Η εκτίμηση του κινδύνου σύγκρουσης
Όταν η EUMETSAT λάβει προειδοποίηση ότι ένα αντικείμενο εκτιμάται ότι θα περάσει σε απόσταση 5 χιλιομέτρων ή λιγότερο από τον MTG-I1 εντός των επόμενων 5 ημερών, ενημερώνεται η ομάδα δυναμικής των πτήσεων που είναι υπεύθυνη για τους γεωσύγχρονους δορυφόρους, η οποία θα συγκεντρώσει τις απαραίτητες λεπτομέρειες για το «επικίνδυνο» αντικείμενο. Εάν αυτό είναι ένας δορυφόρος εκτός λειτουργίας, ανασύρονται δεδομένα σχετικά με το ποιος εκτόξευσε τον δορυφόρο, πότε εκτοξεύτηκε, ποιος τον χειρίστηκε, καθώς και την τροχιά, το σχήμα και τη μάζα του. Εάν το αντικείμενο είναι ένα κομμάτι δορυφόρου – που προέκυψε για παράδειγμα μετά από μια έκρηξη ή σύγκρουση – το σχήμα και η μάζα του μπορεί να είναι άγνωστα. Εάν το αντικείμενο σχετίζεται με έναν μη-αναγνωρίσημο ή απόρρητο δορυφόρο, ενδέχεται να μην υπάρχουν περισσότερες πληροφορίες για αυτό, εκτός από την τροχιά του.
Στη συνέχεια οι διαθέσιμες πληροφορίες σχετικά με αυτό το αντικείμενο χρησιμοποιούνται για να υπολογιστεί ο κίνδυνος σύγκρουσης με τον MTG-I1. «Κάθε δορυφόρος δεν αντιμετωπίζεται με βάση το πραγματικό του τρισδιάστατο σχήμα – για παράδειγμα, ως κύβος ή κύλινδρος. Αντίθετα, αντιμετωπίζουμε κάθε αντικείμενο που εμπλέκεται σε μια πιθανή σύγκρουση ως ελλειψοειδές. Αυτό σημαίνει ότι αυξάνουμε τον πραγματικό τους όγκο για να λάβουμε υπόψη την αβεβαιότητα στη γνώση μας για τη θέση του δορυφόρου», είπε ο Pessina. «Δεν ελέγχουμε μόνο την απόσταση μεταξύ των δύο αντικειμένων, αλλά και τον κίνδυνο ο όγκος του ενός ελλειψοειδούς να εισέλθει στον όγκο του άλλου ελλειψοειδούς. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να είμαστε όσο το δυνατόν πιο σίγουροι ότι το MTG-I1 θα είναι ασφαλής.».
Απεικόνιση των ελλειψοειδών για τον ανενεργό δορυφόρο INTELSAT 3-F7 (πορτοκαλί) και τον Meteosat-11 (πράσινο) πριν από μια προσέγγιση τον Δεκέμβριο του 2016. Το ελλειψοειδές του INTELSAT 3-F7 είναι σημαντικά μεγαλύτερο, λόγω της μεγαλύτερης αβεβαιότητας στη θέση του από αυτή του προσεκτικά παρακολουθούμενου Meteosat-11. Τελικά, η ομάδα δυναμικής των πτήσεων γεωσύγχρονων δορυφόρων της EUMETSAT εκτίμησε ότι δεν χρειαζόταν κανένας ελιγμός και πράγματι, οι δύο δορυφόροι συνέχισαν την πορεία τους χωρίς πρόβλημα. Πηγή: SDA/SDC conjunction analysis, AGI/STK viewer animation.
Ο σχεδιασμός του ελιγμού
Στη συνέχεια, τόσο ο MTG-I1 όσο και το επικίνδυνο αντικείμενο παρακολουθούνται στενά, προκειμένου να προσδιορίσει πώς θα εξελιχθεί ο κίνδυνος πριν φτάσουν στο εγγύτερο σημείο. Υπάρχουν τρία κριτήρια που εξετάζονται. Το πρώτο είναι εάν το αντικείμενο προβλέπεται να πλησιάσει τον MTG-I1 σε απόσταση μικρότερη από 1 χιλιόμετρο προς μία κατεύθυνση. Το δεύτερο είναι εάν το αντικείμενο προβλέπεται να πλησιάσει τον MTG-I1 σε απόσταση μικρότερη από μισό χιλιόμετρο σε μια άλλη κατεύθυνση, που μπορεί να μετρηθεί με μεγαλύτερη ακρίβεια. Το τρίτο είναι εάν τα δύο ελλειψοειδή προβλέπεται να εισβάλουν το ένα στο άλλο πέρα από τα αποδεκτά όρια.
Ιδανικά, η παρακολούθηση των αντικειμένων και η αξιολόγηση του κινδύνου θα μας βεβαιώσει ότι δεν είναι απαραίτητος ένας ελιγμός αποφυγής σύγκρουσης. Αλλά στην περίπτωση που είναι απαραίτητος, ο σχεδιασμός του ξεκινά.
Ένας τέτοιος ελιγμός θα μπορούσε για παράδειγμα να περιλαμβάνει επιτάχυνση ή επιβράδυνση του MTG-I1, ο οποίος ταξιδεύει προς ανατολάς με την ίδια ταχύτητα που περιστρέφεται και η Γη, ή πρόσκαιρη μετακίνησή του σε μικρότερο ή μεγαλύτερο ύψος. Εξετάζοντας πόσος είναι ο διαθέσιμος χρόνος έως την προσέγγιση των δύο αντικειμένων, η ομάδα μπορεί να σχεδιάσει έναν νέο ελιγμό ή να προχωρήσει σε έναν ήδη προγραμματισμένο ελιγμό ρουτίνας.
«Στη συνέχεια προσομοιώνουμε τη νέα τροχιά του δορυφόρου και αξιολογούμε πόσο επιτυχώς θα μειώσει τον κίνδυνο σύγκρουσης ο συγκεκριμένος ελιγμός. Στέλνουμε το σχέδιο του ελιγμού για έναν ακόμη έλεγχο στις τρεις βάσεις δεδομένων διαστημικών σκουπιδιών που χρησιμοποιούμε, προκειμένου να επαληθεύσουμε ότι η εκτέλεση του δεν θα επιδεινώσει την κατάσταση, αφού πρέπει να ληφθούν υπόψη και τα υπόλοιπα διαστημικά σκουπίδια.
Σε αυτό το σύντομο βίντεο, η γραμμή των κίτρινων κουκκίδων κατά μήκος του ισημερινού αντιπροσωπεύει γεωστατικούς δορυφόρους. Οι άλλες κίτρινες κουκκίδες αντιπροσωπεύουν διαστημικά αντικείμενα καθώς αυτά ταλαντώνονται κατά τη διάρκεια μιας εβδομάδας. Ο MTG-I1 βρίσκεται επί του παρόντος πάνω από τον Κόλπο της Γουινέας στα ανοιχτά της δυτικής ακτής της Αφρικής και νότια της Ακτής Ελεφαντοστού σε δυτικό γεωγραφικό μήκος 3.4°. Πηγή: Space-Track geosynchronous catalogue, EUMETSAT visualfocus animation.
«Στη συνέχεια, υποβάλλουμε το σχέδιό μας στη διαχείριση διαστημικών σκαφών, η οποία το εγκρίνει. Κατόπιν, συνεργαζόμαστε με διάφορες ομάδες και φυσικά με τους ελεγκτές του διαστημικού σκάφους, οι οποίοι θα είναι αυτοί που θα στείλουν τελικά τις εντολές μετακίνησης στον δορυφόρο. Και τέλος, προχωράμε και εκτελούμε τον ελιγμό.
«Έτσι θα κρατήσουμε τον MTG-I1 ασφαλή από συγκρούσεις για όλη του τη ζωή, η οποία θα μπορούσε να διαρκέσει 10 χρόνια ή και περισσότερο. Χάρη στον συνετό χειρισμό, η EUMETSAT κατάφερε να λειτουργήσει τον Meteosat-8, έναν δορυφόρο από τη δεύτερη γενιά των Meteosat, για 20 χρόνια – 12½ χρόνια περισσότερο από το προγραμματισμένο. Και όταν έρθει τελικά η ώρα να σταματήσουμε να χρησιμοποιούμε το MTG-I1, θα κάνουμε τους κατάλληλους ελιγμούς ώστε να τον στείλουμε έξω από τον γεωστατικό δακτύλιο για να βεβαιωθούμε ότι δεν θα παρενοχλήσει ποτέ κάποιο άλλο διαστημικό σκάφος εκεί, σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα για τον μετριασμό των διαστημικών σκουπιδιών».
