De eerste satelliet in ESA's Cluster kwartet kwam gisteravond veilig terug op aarde in een wereldprimeur 'gerichte terugkeer', en markeert een briljant einde van deze opmerkelijke missie. Het ruimtevaartuig met de naam 'Salsa' (Cluster 2) kwam op 8 september 2024 om 20:47 CEST boven de Stille Oceaan weer in de atmosfeer van de aarde.
In deze regio is het risico dat fragmenten land bereiken absoluut geminimaliseerd. Gedurende de laatste twee decennia die Cluster in de ruimte heeft doorgebracht, heeft het onschatbare gegevens geleverd over hoe de zon interageert met het magnetisch veld van de aarde, waardoor we het ruimteweer beter kunnen begrijpen en voorspellen. Met deze allereerste gerichte terugkeer zal Cluster voor een tweede reden de geschiedenis ingaan, door ESA te helpen wereldleider te worden op het gebied van duurzame ruimteverkenning. De terugkeer volgt op een aanpassing van Salsa's baan in januari 2024 om zo ver mogelijk van bevolkte gebieden te komen. Dit zorgde ervoor dat de onderdelen van de satelliet die de terugkeer zouden overleven, boven de open oceaan zouden vallen. De afgelopen dagen, weken en maanden hebben de ESA-operators Salsa nauwlettend in de gaten gehouden terwijl het dichter bij de aarde kwam, en de baan van het ruimteschip slechts één keer licht aangepast om het op koers te houden.
Tegenwoordig worden satellietmissies ontworpen volgens regels die vereisen dat ze het risico op schade bij terugkeer naar de aarde minimaliseren. Maar toen Cluster in de jaren 1990 werd gebouwd, waren dergelijke regels nog niet van kracht. Zonder interventie zouden de vier Cluster-satellieten op natuurlijke wijze terugkeren in de atmosfeer van de aarde - maar met minder controle over wanneer en waar dit zou gebeuren. ESA Directeur Operaties Rolf Densing legt uit waarom ESA besloot om de missie op deze manier te beëindigen: “De terugkeer van Salsa zou altijd al een zeer laag risico met zich meebrengen, maar we wilden de grenzen verleggen en de dreiging nog verder terugdringen, om onze toewijding aan ESA's Zero Debris-aanpak te demonstreren.” “Door te bestuderen hoe en wanneer Salsa en de andere drie Clustersatellieten opbranden in de atmosfeer, leren we veel over de wetenschap van de terugkeer, waardoor we hopelijk dezelfde aanpak kunnen toepassen op andere satellieten wanneer die aan het einde van hun leven komen.”
Cluster onthulde onzichtbaar schild aarde
De terugkeer van Salsa markeert het einde van een unieke missie die uiteindelijk zal helpen de mensheid te beschermen tegen onze onstuimige zon. Water? Warmte? Mineralen? Allemaal vitaal voor het leven, maar niet uniek voor de planeet Aarde. Wat van de aarde een opmerkelijke bewoonbare wereld maakt waar leven kan gedijen, is misschien wel de krachtige magnetosfeer. Slechts een paar honderd kilometer boven onze hoofden wordt een voortdurende strijd uitgevochten tussen de krachten van de natuur. Als een schip in een eindeloze storm wordt de aarde gebombardeerd door zwermen deeltjes die met supersonische snelheid van de zon worden geworpen.
De meeste van deze zonnewinddeeltjes worden afgebogen door de magnetosfeer en zeilen onschadelijk voorbij. Maar het schild van de aarde is niet kogelvrij. Zonnewindvlagen kunnen er genadeloos in knijpen, energetische deeltjes door zwakke plekken duwen en mogelijk schade toebrengen aan elektronische apparatuur, waaronder vitale satellieten die in de ruimte draaien. Het klinkt misschien als sciencefiction, maar wetenschappers bestuderen deze voortdurende vete tussen de zon en de aarde al jaren, eerst vanaf de grond en daarna met behulp van afzonderlijke satellieten. Maar de complexiteit van de Zon-Aarde verbinding is hen altijd ontgaan. Tot de komst van Cluster. Carole Mundell zegt: “Cluster is de eerste missie die gedetailleerde studies, modellen en 3D-kaarten maakt van het magnetisch veld van de aarde en van de processen die zich in en rond het veld afspelen. We zijn er trots op te kunnen zeggen dat door Cluster en andere missies, ESA het begrip van de mensheid over hoe de zonnewind interageert met de magnetosfeer heeft verbeterd, wat ons helpt ons voor te bereiden op de gevaren die het kan brengen.”
Magnetosfeerbewaking: een hoekstuk in de ruimteweerpuzzel
Ons begrip van ruimteweer - de milieuomstandigheden in de ruimte veroorzaakt door de activiteit van de zon - hangt af van het begrip van veel verschillende factoren: het gedrag van de zon, hoe de zonnewind door de ruimte reist en hoe de magnetosfeer van de aarde reageert. Met Cluster ging ESA de uitdaging aan om te ontdekken hoe de magnetosfeer van de aarde reageert op de zonnewind. Andere ESA-missies hebben verschillende delen van het proces bestudeerd: Solar Orbiter, SOHO, Proba-2 en Ulysses hielden de zon zelf in de gaten en Swarm en Double Star bestudeerden ook de magnetische omgeving van de aarde. Double Star richt zich op de 'magnetotail' die zich uitstrekt van de planeet Aarde, en Swarm gaat verder met het analyseren van het magnetische veld van de Aarde zelf. De wetenschappelijke fakkel van Cluster wordt doorgegeven aan de ESA/Chinese Academy of Sciences Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer (Smile) missie, die eind 2025 gelanceerd wordt. Een paar jaar later zal de Vigil-missie van ESA de ruimte in gaan om de verschillende puzzelstukjes in elkaar te passen, met als doel continue, bijna realtime gegevens te leveren over potentieel gevaarlijke zonneactiviteit. Uiteindelijk zal dit ons helpen om veilige satellietcommunicatie en ruimte- en luchtverkeer te garanderen.
Wat maakte Cluster zo speciaal?
Terwijl de meeste missies die de magnetische verschijnselen van de aarde onderzoeken zich richten op de evenaar, cirkelde het Cluster kwartet boven de polen, waar veel magnetische activiteit is. Zonnewind in dit gebied kan dieper in de bovenste atmosfeer van de aarde duiken, waardoor de spectaculaire aurora's ontstaan. De mogelijkheid van Cluster om op hogere breedtegraden te observeren dan andere missies betekende dat het delen van de magnetosfeer onthulde die we nooit eerder hebben kunnen 'zien' met meerdere ruimtevaartuigen tegelijkertijd. Door het in kaart brengen van het magnetisch veld van de aarde en de vergelijking met het huidige magneetveld van Mars, heeft Cluster het belang van onze magnetosfeer als bescherming tegen de zonnewind opnieuw bevestigd.
De missie heeft ons ook geholpen om zwakke plekken in de magnetosfeer te begrijpen, zoals hoe deeltjes uit de zonnewind door het schild kunnen breken. Het heeft zelfs de oorsprong ontdekt van 'killer elektronen', energetische deeltjes in de buitenste stralingsgordel rond de aarde, die een ravage kunnen aanrichten bij satellieten. Door het continu monitoren en registreren van de dynamiek en eigenschappen van de magnetosfeer van de aarde gedurende twee decennia, heeft Cluster een ongekende rijkdom aan gegevens verzameld, waardoor wetenschappers echt baanbrekende bevindingen kunnen doen, ook over trends op de langere termijn. Na een ongelooflijk succesvolle 24 jaar in de ruimte, heeft ESA de beslissing genomen om de vier Cluster satellieten in een baan om de aarde te brengen in 2024-2026. Het plannen van de terugkeer in deze periode maakte het mogelijk voor de Cluster ruimtevaartuigen om bij te dragen aan de terugkeer wetenschap als een laatste afscheid.
“Het multi-ruimtevaartuig ontwerp van Cluster is altijd de sleutel geweest tot het succes,” legt Philippe Escoubet, Cluster Missie Manager, uit. “Door vier ruimtevaartuigen te gebruiken in plaats van één, was Cluster in staat om op unieke wijze meerdere gebieden in de ruimte tegelijkertijd te meten. Als ze dichter bij elkaar waren, konden de Cluster ruimtevaartuigen de fijnere magnetische structuren in de ruimte dichtbij de aarde bestuderen. Wanneer ze verder uit elkaar stonden, konden ze een breder beeld krijgen van activiteit op grotere schaal.” En nu gebruikt ESA het feit dat er vier Clustersatellieten zijn om beter te begrijpen hoe terugkeer in de ruimte werkt. Door de terugkeer van vier identieke satellieten onder verschillende weersomstandigheden en met verschillende banen te vergelijken, voert het ESA-ruimteschrootteam een waardevol experiment uit op het uiteenvallen van satellieten in de atmosfeer. Uiteindelijk zal dit de terugkeer van satellieten nog veiliger maken.
Bron: ESA
