El Teleskop Angkasa HubbleBalai Cerap itu, salah satu instrumen saintifik paling lambang dalam beberapa dekad kebelakangan ini, menghadapi pengakhiran hayat yang mungkin jauh lebih sukar daripada yang difikirkan pada mulanya. Pelbagai analisis teknikal menunjukkan bahawa balai cerap itu, yang telah mengorbit planet ini sejak tahun 1990, Ia akhirnya akan memasuki semula atmosfera dalam kemasukan semula yang tidak terkawal., dengan risiko yang besar terhadap harta benda dan orang di permukaan.
Jauh daripada menjadi formaliti orbit yang mudah, fasa terakhir ini telah menjadi perkara yang sensitif bagi agensi angkasa lepas. Menurut laporan terbaru daripada Pusat Kejuruteraan dan Keselamatan NASA (NESC), tersedia pada pelayan laporan teknikal agensi itu sendiri, Trajektori semasa kejatuhan teleskop Hubble pada masa ini tidak memenuhi kriteria keselamatan biasa.Masalahnya ialah teleskop itu Ia tidak pernah direka untuk dibiarkan begitu sahaja.tetapi untuk dipulihkan atau dinyahselaraskan dengan cara terkawal.
Seorang veteran orbit rendah dengan tarikh luput
Sejak pelancarannya ke orbit, Hubble telah mengelilingi Bumi kira-kira 28.000 kilometer sejam, pada mulanya pada ketinggian kira-kira 550 kilometer dan kini sekitar 480-500 kilometerdalam apa yang dipanggil orbit Bumi rendah. Walaupun di atas sana mungkin kelihatan "bebas" daripada atmosfera, Masih ada lapisan udara yang nipis yang mengenakan seretan berterusan dan memperlahankan teleskop dengan sangat perlahan.
Semasa dekad pertama hayat bergunanya, NASA dapat betulkan penurunan itu Hasil daripada beberapa misi servis program kapal angkasa lepas, antara tahun 1993 dan 2009. Pada setiap lawatan, selain menukar instrumen dan menjalankan pembaikan, angkasawan menggunakan pendorong kapal angkasa untuk tolak Hubble ke orbit yang sedikit lebih tinggi dan dengan itu melanjutkan operasinya selama beberapa tahun lagi.
Apabila ia dilancarkan, jangkaan rasmi adalah bahawa balai cerap itu akan beroperasi sekitar 15 tahunWalau bagaimanapun, teleskop itu telah bertahan lebih lama daripada yang dijangkakan, dengan lebih 1,3 juta pemerhatian saintifik yang telah digunakan untuk mengkaji pengembangan alam semesta, mengesahkan kehadiran lubang hitam di pusat galaksi atau mengesan bulan baharu di luar Sistem Suria. Panjang umur itu, yang dari sudut pandangan saintifik merupakan satu rahmat, Ia kini menjadi satu masalah untuk merancang persaraannya.
Titik perubahan besar datang dengan berakhirnya program kapal angkasa, yang penerbangan terakhirnya berlaku pada tahun 2011 dengan Atlantis. Rancangan asal oleh NASA dan Agensi Angkasa Eropah (ESA) membayangkan penggunaan pesawat ulang-alik itu untuk mendapatkan semula Hubble pada akhir hayatnya atau untuk mengarahkannya ke arah kemasukan semula yang terkawal.Dengan hilangnya keupayaan itu, balai cerap itu ditinggalkan dalam situasi hibrid: ia masih beroperasi, tetapi tanpa sistemnya sendiri yang membolehkannya diletakkan di orbit yang selamat atau dinyah orbit dengan tepat.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, beberapa komponen utamanya, seperti giroskop yang membolehkan pembidikan yang sangat tepatMereka telah menunjukkan kemerosotan yang semakin ketara. Walaupun teleskop terus beroperasi dan menghantar data, Margin operasinya semakin mengecil dan, dengannya, kemungkinan merancang manuver yang kompleks.
Sebuah teleskop yang direka untuk ditemui semula, bukan untuk jatuh tanpa kawalan.
Kajian NESC mengetengahkan aspek utama: Hubble tidak pernah direka untuk mengendalikan kemasukan semula yang tidak terkawalReka bentuknya bertujuan supaya, setelah misinya selesai, kapal angkasa berawak boleh berlabuh dengannya, membolehkan penyelamatannya atau deorbit yang diarahkan dengan teliti ke arah kawasan terpencil di lautanPilihan itu hampir lenyap dengan penarikan balik feri dan, sehingga hari ini, tiada alternatif yang setara telah dilaksanakan.
Dalam 2022 Elon Musk Dia juga telah membuat kenyataan terbuka tentang kemungkinan misi untuk SpaceX dengan kapsul Crew Dragon untuk menaikkan orbit Hubble sekali lagi dan memberikannya beberapa tahun lagi hayat. Idea itu telah dikaji secara awal, tetapi Ia tidak berkembang dan tidak menghasilkan rancangan rasmiJadi, buat masa ini, dalam praktiknya, ia dianggap telah diketepikan.
Sementara itu, orbit teleskop semakin merosot. Hubble ialah struktur yang besar, dengan kira-kira 13,2 meter panjang, diameter anggaran bagi 4,2 meter dan jisim di sekelilingnya 12 tan Tidak termasuk panel solar dan cermin. Saiz ini bermakna, tidak seperti satelit kecil yang lain, Terdapat kebarangkalian yang besar bahawa serpihan besar tertentu akan terselamat melalui atmosfera.
Analisis NESC menekankan bahawa Kemasukan semula bukan sahaja tidak dapat dielakkan jika tiada tindakan diambiltetapi juga memerlukan pemantauan yang semakin tepat apabila balai cerap kehilangan altitud. Gabungan jisimnya, geometrinya dan ketumpatan atmosfera atas yang berbeza-beza bermakna bahawa Meramalkan masa dan tempat musim luruh dengan tepat adalah sangat rumitterutamanya bertahun-tahun lebih awal.
Lebih buruk lagi, faktor-faktor seperti ribut geomagnetik dan aktiviti suria Ia boleh mengubah ketumpatan lapisan atas atmosfera, meningkatkan seretan pada orbit Hubble. Semasa tempoh aktiviti suria yang tinggi, seretan atmosfera ini boleh menjadi ketara dan mempercepatkan penurunan, manakala semasa tempoh yang lebih tenang prosesnya agak perlahan.
Tarikh kemungkinan untuk kemasukan semula: 2029, 2033 atau 2040
Pengiraan terkini menggunakan tempoh masa kira-kira 11 tahun untuk kepulangan Hubble yang tidak terkawal ke lapisan atmosfera yang padat. Memandangkan aktiviti suria "purata" dan luas permukaan berkesan yang selaras dengan konfigurasi semasa teleskop, senario yang dipertimbangkan oleh pakar Senario paling munasabah meletakkan kemasukan semula sekitar tahun 2033.
Analisis teknikal, yang juga dipetik oleh Persatuan Astronomi AmerikaWalau bagaimanapun, beliau tidak menolak kemungkinan lain. Dalam senario paling optimistikDengan keadaan yang lebih baik, teleskop boleh kekal di orbit sehingga lebih kurang 2040. Dalam kes terburukDan, masih bercakap tentang anggaran awal, kejatuhan itu boleh berlaku jauh lebih awal dan berlaku seawal [tarikh hilang]. 2029.
Model kemasukan semula juga menunjukkan bahawa Hubble akan meninggalkan tapak kaki runtuhan yang boleh memanjang antara 350 dan 800 kilometer di sepanjang laluan permukaan. Ini tidak bermakna keseluruhan jalur akan musnah, tetapi serpihan yang terselamat daripada kebakaran atmosfera boleh tersebar di sepanjang koridor tersebut.
Adalah penting untuk ditekankan bahawa, mulai hari ini, Tidak mungkin untuk mengetahui dengan tepat di mana ia akan jatuhOrbit teleskop melintasi jalur latitud yang luas, jadi, dari sudut pandangan teori semata-mata, kemasukan semula boleh berlaku di lautan, di kawasan yang jarang penduduknya atau di kawasan yang padat penduduknya, di Asia serta di Amerika, Afrika atau Eropah.
Apabila tarikh kemasukan semula sebenar semakin hampir, ramalan akan diperhalusi. Penulis laporan mengesyorkan pengemaskinian model secara berkala dan penyepaduan kesan yang lebih baik variasi dalam aktiviti solar dan menilai ruang yang tinggal untuk manuver bagi mengurangkan risiko dengan pelarasan orbital kecil, jika keadaan teleskop mengizinkannya.
Apakah risiko sebenar yang wujud untuk penduduk?
Persoalan besarnya, di luar rasa ingin tahu saintifik tulen, ialah sejauh manakah Kejatuhan itu boleh mendatangkan bahaya kepada orang di atas tanah.Kajian NESC telah menangani isu ini menggunakan metodologi simulasi yang berbeza, yang mempertimbangkan kedua-dua trajektori balai cerap dan tingkah laku komponennya semasa kemasukan semula dan taburan populasi di permukaan.
Menurut model-model ini, sebahagian besar struktur Hubble akan hancur disebabkan oleh suhu dan daya mekanikal yang sangat tinggi yang dijana apabila melalui atmosfera pada kelajuan tinggi. Walau bagaimanapun, dijangkakan bahawa beberapa elemen yang lebih kukuh —contohnya, bahagian tertentu badan utama atau bahagian padat instrumen— mereka boleh sampai ke tanah atau laut sebagai serpihan.
Penyelidik mengukur risiko dari segi kebarangkalian mangsa individu secara global, merentasi keseluruhan laluan teleskop. Dalam senario sederhana, kajian ini mengira kebarangkalian anggaran 1 daripada 330 bahawa sekurang-kurangnya satu korban akan berlaku dalam julat latitud yang dilintasi oleh orbit Hubble. Di kawasan terpencil, seperti kawasan paling kurang penduduknya Selatan PasifikKebarangkalian itu berkurangan dengan ketara, kepada sekitar 1 daripada 31.000.
Senario terburuk akan berlaku jika sisa-sisa teleskop jatuh di atas kawasan metropolitan yang padat penduduknya, seperti kawasan-kawasan tertentu di India atau Asia TenggaraDalam simulasi dengan keadaan yang sangat buruk, laporan itu menganggarkan kebarangkalian hampir 1 dalam 22 bahawa mangsa didaftarkan dalam kes yang ekstrem, dengan bandar-bandar seperti Macau, Hong Kong atau Singapura sebagai contoh bidang di mana seseorang mungkin menjangkakan antara satu hingga empat mangsa yang berpotensi.
Angka-angka ini harus ditafsirkan dengan berhati-hati, tetapi ia berfungsi untuk menggambarkan mengapa isu ini menjadi perhatian agensi angkasa lepas. Peraturan NASA sendiri, khususnya piawaian NASA-STD-8719.14C, menetapkan bahawa Risiko yang boleh diterima oleh orang ramai dalam kemasukan semula jenis ini mestilah sama dengan atau kurang daripada 1 dalam 10.000Dalam erti kata lain, nilai yang dikira untuk Hubble melebihi ambang keselamatan yang dianggap boleh diterima oleh agensi, yang memerlukan kajian penyelesaian tambahan.
Dalam konteks Eropah dan Sepanyol, potensi risiko juga dinilai dari segi penyelarasan antarabangsaSepanyol, seperti negara anggota Kesatuan Eropah dan Agensi Angkasa Eropah yang lain, turut serta dalam program pengawasan dan pemantauan ruang yang membolehkan pemantauan kedudukan objek besar di orbit dan jangkakan senario kemasukan semula dengan beberapa notis awalSekiranya ramalan menunjukkan kemungkinan trajektori serpihan di wilayah Eropah, mekanisme perlindungan awam dan pengurusan kecemasan Mereka akan diaktifkan dengan cara yang terselaras.
Langkah-langkah yang dikaji dan skop tindakan
Berdasarkan senario ini, laporan NESC tidak terhad kepada mengukur masalah, tetapi juga menimbulkan satu siri cadanganSalah satu yang utama adalah untuk terus memperhalusi model-model pereputan dan kemasukan semula orbit, menggabungkan data baharu tentang struktur teleskop, kelakuan bahannya pada suhu tinggi dan evolusi atmosfera atas.
Satu lagi bidang kerja melibatkan menganalisis semula pilihan intervensi sebelum orbit menurun terlalu rendah. Walaupun cadangan awal SpaceX dan kapsul Crew Dragon Walaupun ia mungkin kelihatan tidak mungkin pada hari ini, teknologi angkasa lepas berubah dengan pesat, dan ada kemungkinan teknologi baharu akan muncul pada tahun-tahun akan datang. penyelesaian komersial atau institusi baharu yang akan membolehkan, sekurang-kurangnya, menaikkan orbit beberapa kilometer untuk mendapatkan masa atau merancang deorbit yang diarahkan ke zon lautan yang kurang kritikal.
Misi-misi yang mungkin seperti ini bukanlah perkara remeh: ia memerlukan kenderaan yang mampu digandingkan dengan selamat kepada struktur yang besar dan agak lama, dengan sistem elektrik dan mekanikal yang sangat spesifik. Tambahan pula, adalah perlu untuk menilai kos, risiko dan keutamaan saintifik, membandingkan usaha yang diperlukan untuk "menyelamatkan" sebahagian Hubble dengan misi berterusan yang lain, seperti Teleskop Angkasa James Webb atau balai cerap Eropah dan Amerika pada masa hadapan.
Sehingga terdapat keputusan yang jelas mengenai operasi penyelamatan atau penyahorbitan yang disasarkan, semuanya menunjukkan strategi utama yang sedang dijalankan. memantau evolusi orbit Hubble dengan telitiIni melibatkan kempen pengesanan dari stesen darat, teleskop angkasa lepas dan sistem radar khusus, yang kebanyakannya disepadukan ke dalam rangkaian pengawasan angkasa lepas yang disertai oleh Eropah.
Berkenaan dengan populasi, termasuk bandar dan kawasan luar bandar Sepanyol, pakar menegaskan bahawa Risiko mutlak untuk terjejas oleh serpihan dari teleskop adalah sangat rendah.Kebanyakan permukaan planet ini diliputi oleh lautan atau kawasan yang jarang penduduknya, dan kebarangkalian serpihan tertentu memberi kesan kepada lokasi tertentu adalah sangat rendah. Walau bagaimanapun, hakikat bahawa pengiraan tersebut melebihi ambang rasmi NASA memerlukan isu ini dikekalkan dalam agenda keselamatan angkasa lepas.
Selepas lebih tiga dekad berkhidmat dan dengan legasi saintifik yang sukar ditandingi, masa depan Hubble memasuki fasa di mana Isu-isu teknikal, keselamatan dan kerjasama antarabangsa sama pentingnya dengan isu-isu saintifik semata-mata.Apa yang berlaku pada tahun-tahun akan datang—sama ada misi untuk menaikkan orbitnya diluluskan, sama ada deorbit terkawal dipilih, atau sama ada kemasukan semula tanpa panduan dengan langkah-langkah mitigasi diandaikan—akan menentukan bukan sahaja bagaimana hayat teleskop bersejarah ini akan berakhirtetapi juga cara kuasa-kuasa angkasa lepas utama kini akan menguruskan penghujung hayat infrastruktur orbital yang besar.
