17 июля 2024 года Европейское космическое агентство (ЕКА) сообщило о двух инцидентах, произошедших с европейским спутником Gaia в апреле-мае 2024 года: столкновении с микрометеороидом и выходе из строя одного из элементов оборудования.
Спустя несколько недель после запуска в декабре 2013 года, космический аппарат Gaia достиг точки Лагранжа L2 системы Земля-Солнце. Его основная задача – астрометрические измерения, предполагающие определение положения и движения более миллиарда звезд в Млечном Пути с высокой точностью. В настоящее время Gaia продолжает работу во второй расширенной миссии, которая планируется к завершению в 2025 году.
В последние месяцы работа Gaia оказалась под угрозой из-за космической пыли и мощной солнечной бури, которая стала самой сильной за последние 20 лет и могла помешать выполнению научных операций и передаче данных на Землю. В апреле спутник был поврежден столкновением с небольшой частицей пыли, размером с песчинку, которая на высокой скорости попала под необычным углом. В мае произошел отказ одного из электронных компонентов, вероятно, вызванный солнечной бурей.
Удар микрометеороида
Точка Лагранжа L2 представляет собой гравитационно устойчивую область, расположенную на расстоянии приблизительно 1,5 миллиона километров от Земли, в направлении, противоположном Солнцу. В окрестностях точки L2 находится космический мусор, а также частицы пыли и микрометеороиды – это небольшие объекты, зачастую размером в миллиметры или меньше, которые, несмотря на свою малую величину, способны нанести существенный вред спутникам и зондам из-за их высокой скорости.
При проектировании и эксплуатации спутников космические агентства принимают во внимание этот риск, используя защитные экраны и другие технологии для минимизации возможного ущерба. Так, космический телескоп Джеймса Уэбба, размещенный на точке L2, был разработан со специальными защитными экранами для защиты от микрометеороидов, однако он все же подвергался незначительным ударам, которые фиксировались инженерами.
Шансы на серьезные удары невелики, хотя вероятность такого исхода нельзя полностью исключить. Спутник Gaia был разработан с учетом этой угрозы, однако микрометеороид, попавший на него в апреле, двигался с экстремальной скоростью и под неблагоприятным углом, что привело к повреждению его защитного слоя.
Небольшая трещина, возникшая в результате удара, допускала проникновение небольшого количества паразитирующего света, составлявшего примерно одну миллиардную долю от интенсивности прямого солнечного света, достигающего Земли. Это время от времени приводило к помехам в работе высокочувствительных датчиков Gaia.
Повреждение ПЗС-матрицы
Весной этого года Gaia также пострадал от потоков высокоэнергетических частиц, выпущенных Солнцем в ходе одной из самых мощных солнечных бурь, зафиксированных на сегодняшний день. Спутник был спроектирован с учетом воздействия радиации, однако в период повышенной солнечной активности его устойчивость оказалась под вопросом.
По мнению специалистов миссии, именно это могло стать причиной отказа одной из ПЗС-матриц камеры Gaia. Данная камера использует массив из 106 ПЗС – приборов с зарядовой связью, которые служат для преобразования света в электрические сигналы.
Каждый элемент системы выполняет свою функцию. Датчик, в котором инженеры Gaia выявили неполадки, играл ключевую роль в способности Gaia подтверждать обнаружение звезд. Без этого датчика, обеспечивающего подтверждение наблюдений, Gaia начала фиксировать тысячи ошибочных обнаружений.
Хотя солнечная буря, скорее всего, стала причиной отказа электроники, ЕКА не может утверждать это со стопроцентной уверенностью. Следует учитывать, что Gaia была спроектирована для работы в космосе в течение шести лет, но продержалась почти вдвое дольше, выдерживая сложные условия. Это первый зарегистрированный случай выхода из строя аппаратного компонента.
Gaia продолжит заниматься наукой
В последние месяцы специалисты операционного центра ESOC ЕКА, технологического центра ESTEC и астрономического центра ESAC, совместно с компанией-производителем Airbus Defence and Space и экспертами по полезной нагрузке из Консорциума по обработке и анализу данных, проводили комплексное изучение, анализ и поиск решений для возникших проблем.
После возникновения проблем Gaia начал передавать на Землю не «всего» 25 гигабайт данных в день, а значительный объем информации, в том числе недостоверные данные, которые создавали перегрузку для приемных систем на Земле.
«Поскольку спутник находится на расстоянии 1,5 млн км, физический ремонт невозможен «, — пояснил Эдмунд Серпелл, инженер по эксплуатации Gaia в ESOC. » Настройка порога идентификации слабых световых точек как звезд в программном обеспечении Gaia позволила существенно уменьшить число ошибочных срабатываний, связанных с рассеянным светом и дефектами ПЗС-матрицы «.
Gaia в настоящее время возобновила свою стандартную работу. Кроме того, перед завершением второй расширенной миссии инженеры провели последнюю перенастройку оптических систем телескопов Gaia, что позволило улучшить качество получаемых спутником данных.