De dubbla Van Allen-sonderna har tillbringat mer än sex år i kretslopp genom jordens strålningsbälten. Banförändringar i början av 2019 kommer att säkerställa att rymdfarkosten så småningom går av bana och sönderfaller i jordens atmosfär. Kredit:NASA Goddard's Scientific Visualization Studio
Två tuffa, uthållig, NASAs rymdskepp har kretsat runt jorden de senaste sex och ett halvt åren, flyger upprepade gånger genom en farlig zon av laddade partiklar runt vår planet som kallas Van Allens strålningsbälten. Tvillingarna Van Allen Probes, lanserades i augusti 2012, har bekräftat vetenskapliga teorier och avslöjat nya strukturer och processer som fungerar i dessa dynamiska regioner. Nu, de börjar en ny och sista fas i sin utforskning.
Den 12 februari 2019, en av de dubbla Van Allen-sonderna börjar en serie nedstigningsmanövrar i omloppsbana för att få sin lägsta omloppspunkt, kallas perigeum, knappt 190 mil närmare jorden. Detta kommer att föra perigeum från cirka 375 miles till cirka 190 miles - en förändring som kommer att positionera rymdfarkosten för ett eventuellt återinträde i jordens atmosfär cirka 15 år senare.
"För att Van Allen-sonderna ska ha ett kontrollerat återinträde inom rimlig tid, vi måste sänka perigeum, sa Nelli Mosavi, projektledare för Van Allen Probes vid Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, eller APL, i Laurel, Maryland. "På den nya höjden, aerodynamiskt motstånd kommer att få ner satelliterna och så småningom bränna upp dem i den övre atmosfären. Vårt uppdrag är att skaffa fantastiska vetenskapliga data, och även för att säkerställa att vi förhindrar mer rymdskräp så att nästa generationer har möjlighet att utforska rymden också."
Den andra av de två Van Allen Probes kommer att följa efter i mars, också befäl av mission operation team på APL, som designade och byggde satelliterna.
Van Allen-sonderna tillbringar större delen av sin omloppsbana inom jordens strålningsbälten:munkformade band av strömförsedda partiklar - protoner och elektroner - fångade i jordens magnetfält. Dessa snabbt rörliga partiklar skapar strålning som kan störa satellitelektronik och till och med kan utgöra ett hot mot astronauter som passerar genom dem på interplanetära resor. Formen, strålningsbältens storlek och intensitet ändras som svar på solaktivitet, vilket gör det svårt att förutsäga deras tillstånd.
Ursprungligen utpekat som ett tvåårigt uppdrag – baserat på förutsägelser om att ingen rymdfarkost skulle kunna fungera mycket längre än den i de hårda strålningsbältena – har dessa robusta rymdfarkoster opererat utan incidenter sedan 2012, och fortsätta att möjliggöra banbrytande upptäckter om Van Allen-bälten.
"Van Allen Probes-uppdraget har gjort ett fantastiskt jobb med att karakterisera strålningsbälten och förse oss med den omfattande information som behövs för att härleda vad som händer i dem, sa David Sibeck, uppdragsforskare för Van Allen Probes vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Själva överlevnaden för dessa rymdfarkoster och alla deras instrument, praktiskt taget oskadd, efter alla dessa år är en prestation och en lärdom om hur man designar rymdfarkoster."
Varje rymdskepp kommer att flyttas till en ny, lägre perigeum på cirka 190 miles över jorden genom en serie av fem tvåtimmars motorbrännskador. Eftersom Van Allen-sonderna snurrar i omloppsbana, datumen för dessa brännskador måste väljas noggrant. Den nödvändiga geometrin inträffar bara en eller två gånger per år:för rymdfarkost B, den perioden infaller 12-22 februari i år, och för rymdfarkost A, det är 11-22 mars.
Efter att ha utfört omloppsmanövrar i februari och mars 2019, Van Allen-sondernas mycket elliptiska banor kommer gradvis att dras åt under de kommande 15-25 åren när rymdfarkosten upplever luftmotstånd i perigeum, punkten i deras banor närmast jorden. Detta atmosfäriska motstånd kommer att dra dem in i en cirkulär bana så tidigt som 2034, vid vilken tidpunkt rymdfarkosten kommer att börja komma in i jordens atmosfär och säkert sönderfalla. Kredit:Johns Hopkins APL
Motorförbränningarna kommer vardera att använda cirka 4,4 pund drivmedel, lämnar rymdfarkosten tillräckligt med bränsle för att hålla sina solpaneler riktade mot solen i ungefär ett år till.
"Vi kommer att fortsätta att arbeta och skaffa ny vetenskap i vår nya omloppsbana tills vi har slut på bränsle, då kommer vi inte att kunna rikta våra solpaneler mot solen för att driva rymdfarkostsystemen, sa Mosavi.
Under deras sista år eller så i livet, Van Allen Probes kommer att fortsätta att samla in data om jordens dynamiska strålningsbälten. Och deras nya, lägre passager genom jordens atmosfär kommer också att ge ny insikt om hur syre i jordens övre atmosfär kan försämra satellitinstrument – information som kan hjälpa ingenjörer att designa mer motståndskraftiga satellitinstrument i framtiden.
"Rymdfarkosten och instrumenten har gett oss otrolig insikt i rymdfarkoster i en miljö med hög strålning, ", sa Mosavi. "Alla på uppdraget känner en verklig känsla av stolthet och prestation över det arbete vi har utfört och den vetenskap vi har tillhandahållit världen – även när vi påbörjar manövrarna i kretsloppet."
