「蜂群」衛星躲過太空碎片的撞擊

一群蟲蟲？
其實並不是—— Swarm （蜂群）是歐洲太空總署為了揭開地球磁場之謎的衛星任務的名字。它由三個衛星組成，A、B和C——被親切地成為 Alpha , Bravo 和 Charlie 。

「蜂群」衛星概念圖

發生了什麼？
6 月 30 日，歐洲中部時間的下午四點，有一小片圍繞著地球旋轉的人造垃圾——稱 為太空碎片，被監測到向 Alpha 衛星疾速沖去。科學家們預測這場潛在的撞擊在八小時後發生，就是午夜後不久。撞擊的危險性很高，因此 Alpha 需要快速離開軌道。

空間碎片的影響

太空中有垃圾嗎？
太空中有很多垃圾。老舊的衛星，火箭的部分零件和在之前碰撞中遺留下來的，散亂的解體碎片。每一片都能夠對衛星造成巨大的破壞，大的太空垃圾還能夠摧毀衛星，並製造出大量的新碎片。

是第一次發生這種事嗎？
那天？或許是的。至今？絕不可能。我們的每一個衛星，平均每年要躲避兩次空間碎片——那還不包括我們接到的所有最後不需要規避的警報。

那麼有什麼大問題嗎？
進行規避動作——即被人們所熟知的「避碰操縱」，這需要大量的規劃。你必須確保沒有把衛星移到另一條有撞擊危險的軌道上去，並且你還要計算怎麼回到原來的軌道，盡可能少地使用燃料和科學資料。
歐洲太空總署的空間碎片辦公室分析了來自美國太空監視網路的資料，並且給歐洲太空總署的飛行控制和飛行動力學團隊發出了警報。警報通常在碎片接近衛星前的 24 小時發出。

但這次，我們得到通知就只剩 8 個小時了。

更糟糕的是，這意味著「蜂群」衛星的團隊現在突然就要進行兩次「時間賽跑」了。另一次操縱本來計畫在這次潛在的撞擊之後的幾小時後，為了給 Alpha 衛星足夠的時間閃避出碎片軌道，必須得取消了。那個避碰操縱的時間也非常棘手，因此就必須徹底重新計畫、重新計算，並在當天內執行完畢。

其他的操縱呢？
Alpha 和 Charlie 這兩個衛星為了避開太陽活動的影響，也在不斷爬升。它們都需要在以 10 周為一個週期的時間內進行 25 次調動，以到達它們更高的新軌道。 Alpha 的其中一次移動本來被安排在這次潛在撞擊的幾個小時後。

第 25 個太陽活動週期的預測圖

等等，太陽會摧毀衛星？
我們的太陽現在正在進入其「太陽週期」一個十分活躍的階段。這會讓地球的高空大氣層密度變大。衛星穿越「更厚」的大氣會讓它們減速，並且為了停留在軌道上，會用掉更多攜帶的燃料。 Alpha 和 Charlie 去向了大氣層稍稀薄的地方，在那裡它們可以停留在軌道上，為拓展任務收集更多年的科學資料！

沒有這次避碰操縱會發生什麼？
Alpha 會漂向 Charlie ，並且兩個衛星的軌道很快就會交叉。這會讓全部「蜂群」任務的路線變成「鬥雞眼」形態，阻礙其科研能力，直到另一次移動操縱把 Alpha 和Charlie 重新排列。

現在「蜂群」衛星還好嗎？
「蜂群」衛星的團隊，他們工作的反應時間可是能匹敵奧林匹克短跑運動員的。他們和飛行動力學團隊一起在歐洲太空總署的任務控制中心工作，在四小時內計畫並執行避碰操縱的任務，然後在 24 小時內又重新計畫執行另一個。

Alpha 現在很安全，遠離撞擊碎片，並且已經與 Charlie 一起完成了爬升到更高軌道的任務。但是那裡也有很多碎片，這表明了警告不足將會危及衛星的安全。

團隊是怎麼跟上這些撞擊警告的步伐的？
通過更可持續的新技術，嚴肅且負責地對待我們的空間碎片。我們正在開發新的技術來追蹤碎片，發展新的計算工具，幫助我們快速計畫和執行迅速增加的規避操縱任務，制定指導方針，限制我們和其他衛星操作者在這個問題上產出的新太空垃圾的數量。我們甚至還在想辦法捕獲大型的碎片殘骸，用「太空爪」把它們移出軌道。

特納利夫島的鐳射測距站

參考資料：

[1]ESA-Swarm dodges collision during climb to escape Sun’s wrath