Sonda Gaia zagrożona przez deszcz mikrometeoroidów i burze słoneczną
Wystrzelona w grudniu 2013 roku, należąca do ESA, sonda Gaia, która mapuje położenie i ruchy ponad miliarda gwiazd w Drodze Mlecznej padła ofiarą burzy słonecznej i mikrometeoroidów.
Przestrzeń kosmiczna jest niebezpiecznym miejscem dla satelitów. W ostatnich miesiącach niezwykle szybko poruszający się pył kosmiczny i najsilniejsza burza słoneczna od 20 lat zagroziły zdolności sondy Gaia do przeprowadzania precyzyjnych pomiarów.
W kwietniu 2024 roku maleńki pyłek mniejsza niż ziarnko piasku uderzyła w Gaia z dużą prędkością. Znane jako mikrometeoroidy, miliony takich cząstek spalają się w ziemskiej atmosferze każdego dnia.
Ale sonda Gaia znajduje się 1,5 miliona kilometrów od Ziemi, w drugim punkcie Lagrange’a (punkt libracyjny – miejsce w przestrzeni, w układzie dwóch ciał powiązanych grawitacją, w którym ciało o pomijalnej masie może pozostawać w spoczynku względem ciał układu) Słońce-Ziemia (L2 – znajduje się stale w półcieniu Ziemi, co czyni go dobrym miejscem do prowadzenia obserwacji planet zewnętrznych lub obszaru poza Układem Słonecznym). Z dala od ochronnej atmosfery naszej planety, sonda Gaia jest często uderzana przez tego typu cząstki i została zaprojektowana tak, aby wytrzymać tego typu kolizje.
Jednak ten obiekt uderzył satelitę z bardzo dużą prędkością i pod niewłaściwym kątem, uszkadzając osłonę jego osłonę. Zderzenie utworzyło niewielką szczelinę, która pozwoliła zabłąkanemu światłu słonecznemu – około jednej miliardowej intensywności bezpośredniego światła słonecznego odczuwanego na Ziemi – od czasu do czasu zakłócać bardzo czułe czujniki Gaia. Inżynierowie ESA byli w trakcie rozwiązywania tego problemu, gdy napotkali kolejny.
„Kamera miliarda pikseli” statku kosmicznego opiera się na serii 106 urządzeń sprzężonych z ładunkiem (CCD) – czujników, które przekształcają światło w sygnały elektryczne. W maju elektronika kontrolująca jeden z tych CCD uległa awarii – był to pierwszy problem z czujnikami w ciągu ponad 10 lat pracy Gaia w kosmosie. Każdy z nich ma inną rolę, a uszkodzony czujnik miał kluczowe znaczenie dla zdolności satelity do potwierdzania wykrywania gwiazd. Bez niego sonda zaczęła rejestrować tysiące fałszywych detekcji.
Przyczyna awarii elektroniki, zdaniem inżynierów ESA, nie jest do końca jasna. Sonda Gaia została zaprojektowana do spędzenia do sześciu lat w kosmosie, a przetrwała prawie dwa razy dłużej w trudnych warunkach.
Mniej więcej w czasie awarii Gaia została uderzona przez ten sam gwałtowny wybuch energetycznych cząstek ze Słońca, który wywołał w ostatnim czasie spektakularne zorze polarne na całym świecie. Statek kosmiczny został zbudowany tak, aby wytrzymać promieniowanie, ale w obecnym okresie wysokiej aktywności słonecznej jest on wykorzystywany do granic możliwości.
Zespoły misji Gaia w centrum operacyjnym ESOC ESA, centrum technologicznym ESTEC i centrum astronomicznym ESAC, ściśle współpracowały w ciągu ostatnich kilku miesięcy, aby zbadać, przeanalizować i ostatecznie rozwiązać napotkane problemy.
„Gaia zazwyczaj wysyła ponad 25 gigabajtów danych na Ziemię każdego dnia, ale ilość ta byłaby znacznie, znacznie większa, gdyby oprogramowanie pokładowe statku kosmicznego nie wyeliminowało najpierw fałszywych detekcji gwiazd. Oba ostatnie incydenty zakłóciły ten proces. W rezultacie statek kosmiczny zaczął generować ogromną liczbę fałszywych detekcji, które przeciążały nasze systemy” – wyjaśnia Edmund Serpell z ESA.
„Nie możemy fizycznie naprawić statku kosmicznego z odległości 1,5 miliona kilometrów. Jednak dzięki starannej modyfikacji progu, przy którym oprogramowanie Gaia identyfikuje słaby punkt światła jako gwiazdę, byliśmy w stanie znacznie zmniejszyć liczbę fałszywych detekcji generowanych zarówno przez światło rozproszone, jak i problemy z CCD” – dodaje.
Dzięki ciężkiej pracy i efektywnej współpracy naukowców z ESA, Gaia została niedawno przywrócona do rutynowego przeprowadzania operacji.
Emil Gołoś
