Спутник ЕКА Gaia был поврежден в результате столкновения с микрометеороидом и солнечной бурей

Сегодня, 17 июля 2024 года, ЕКА объявило, что в период с апреля по май 2024 года европейский спутник Gaia столкнулся с двумя серьезными проблемами: столкновением с микрометеороидом и отказом одного из компонентов аппаратуры. Спустя несколько недель после запуска в декабре 2013 года Gaia находится в точке Лагранжа L2 системы Земля-Солнце. Задача космического аппарата — астрометрическая, […]

Сегодня, 17 июля 2024 года, ЕКА объявило, что в период с апреля по май 2024 года европейский спутник Gaia столкнулся с двумя серьезными проблемами: столкновением с микрометеороидом и отказом одного из компонентов аппаратуры.

Спустя несколько недель после запуска в декабре 2013 года Gaia находится в точке Лагранжа L2 системы Земля-Солнце. Задача космического аппарата — астрометрическая, то есть он должен с высокой точностью определить положение и движение более миллиарда звезд в Млечном Пути. В настоящее время Gaia находится во второй расширенной миссии, которая должна завершиться в 2025 году.

К сожалению, в последние месяцы космическая пыль и сильнейшая за последние 20 лет солнечная буря поставили под угрозу способность Gaia выполнять научные операции и отправлять на Землю нужные данные. В апреле крошечная частица размером с песчинку на большой скорости врезалась в спутник, при этом под таким углом, что он был поврежден. В мае отказал один из электронных компонентов, возможно, из-за солнечной бури.

Удар микрометеороида

Точка L2 — это гравитационно стабильная позиция на расстоянии около 1,5 миллиона километров от Земли в направлении, противоположном Солнцу. Космическое пространство вокруг точки L2 содержит космический мусор, частицы пыли и микрометеороиды: небольшие объекты, часто миллиметровые или даже меньше, которые, двигаясь на высокой скорости, могут нанести значительный ущерб спутникам и зондам, если попадут в них.

Космические агентства учитывают этот риск при проектировании и эксплуатации спутников, используя защитные экраны и другие технологии для уменьшения потенциального ущерба. Например, космический телескоп Джеймса Уэбба, расположенный на L2, был спроектирован со специальными защитными экранами для защиты от микрометеороидов, но он все равно испытывал небольшие удары, которые отслеживались инженерами.

Вероятность значительных ударов мала, но риск не исключен. Спутник Gaia также был спроектирован таким образом, чтобы противостоять им, однако микрометеороид, упавший на него в апреле, пролетел на очень высокой скорости и под неправильным углом, повредив защитную оболочку спутника.

В результате удара образовалась небольшая трещина, которая позволила паразитирующему солнечному свету в количестве, равном примерно одной миллиардной части интенсивности прямого солнечного света, воспринимаемого на Земле, время от времени вмешиваться в работу очень чувствительных датчиков Gaia.

Повреждение ПЗС-матрицы

Также весной этого года Gaia стала жертвой всплесков энергичных частиц, выброшенных Солнцем во время одной из самых сильных солнечных бурь, зарегистрированных на сегодняшний день. Спутник был создан для того, чтобы противостоять радиации, но в тот период интенсивной солнечной активности его выносливость подверглась испытанию.

Команда миссии считает, что именно это стало причиной отказа одной из ПЗС-матриц камеры Gaia. Эта камера основана на массиве из 106 ПЗС (приборов с зарядовой связью) — датчиков, преобразующих свет в электрические сигналы.

У каждого из них своя роль. Датчик, у которого инженеры Gaia обнаружили проблемы, был критически важен для способности Gaia подтверждать обнаружение звезд. Без этого датчика, подтверждающего наблюдения, Gaia начала регистрировать тысячи ложных обнаружений.

ЕКА не уверено на 100 процентов, что именно солнечная буря стала основной причиной отказа электроники, хотя это очень вероятно. Следует помнить, что Gaia была рассчитана на шесть лет пребывания в космосе и почти вдвое дольше продержалась в суровых условиях. Это первый случай отказа аппаратного компонента.

Gaia продолжит заниматься наукой

В течение последних нескольких месяцев сотрудники операционного центра ESOC ЕКА, технологического центра ESTEC и астрономического центра ESAC, а также компания-производитель Airbus Defence and Space и эксперты по полезной нагрузке из Консорциума по обработке и анализу данных тесно работали над изучением, анализом и решением этих проблем.

С тех пор как начались проблемы, Gaia отправлял на Землю уже не «всего» 25 гигабайт данных в день, а огромное количество данных, включая ложные показания, которые перегружали приемные системы на Земле.

«Мы не можем физически починить спутник, находясь на расстоянии 1,5 млн км«, — сказал Эдмунд Серпелл, инженер по эксплуатации Gaia в ESOC. «Однако, тщательно изменив порог, при котором программное обеспечение Gaia идентифицирует слабую точку света как звезду, мы смогли значительно сократить количество ложных обнаружений, вызванных как рассеянным светом, так и проблемами с ПЗС-матрицей«.

В настоящее время Gaia возвращается к своей обычной работе. Инженеры также в последний раз перед окончанием второй расширенной миссии перефокусировали оптику телескопов Gaia, что повысило качество собираемых спутником данных.