Varje minut, ESA:s jordobservationssatelliter samlar dussintals gigabyte med data om vår planet – tillräckligt med information för att fylla sidorna på en 100 meter lång bokhylla. Flyger i låga jordbanor, dessa rymdfarkoster tar kontinuerligt pulsen på vår planet, men det är team på marken vid ESA:s operationscenter i Darmstadt, Tyskland, som håller dessa upptäcktsresande flytande.

Från att flyga grupper av rymdfarkoster i komplexa formationer till att undvika rymdskräp och navigera i de ständigt föränderliga förhållandena i rymden som kallas rymdväder, ESA:s rymdfarkostoperatörer säkerställer att vi fortsätter att ta emot vackra bilder och viktig data om vår föränderliga planet.

Få information

Många jordobservationssatelliter färdas i formation. Till exempel, Copernicus Sentinel-5P-satelliten följer efter Suomi-NPP-satelliten (från National Oceanic and Atmospheric Administration). Flyger i en lös släpformation, de observerar delar av vår planet i snabb följd och övervakar snabbt utvecklande situationer. Tillsammans kan de också korsvalidera instrument ombord såväl som inhämtade data.

ESA:s Earth Explorer Swarm-satelliter är ett annat exempel på komplex formationsflygning. På ett uppdrag att tillhandahålla den bästa undersökningen någonsin av jordens geomagnetiska fält, de är uppbyggda av tre identiska satelliter som flyger i vad som kallas en konstellationsformation.

Swarms enskilda delar arbetar tillsammans under delad kontroll på ett synkroniserat sätt, att uppnå samma mål som en gigantisk – och dyrare – satellit.

"Formationsflygning har alla utmaningar med att flyga många enstaka rymdfarkoster, förutom med den extra komplexiteten att vi behöver hålla ett regelbundet avstånd mellan alla dessa höghastighets- och högteknologiska ögon på jorden, " förklarar Jose Morales Santiago, ESA:s chef för operationsavdelningen för jordobservationsuppdrag.

"Varje beslut vi tar, varje kommando vi skickar, måste vara den rätta för varje rymdfarkost – särskilt när det kommer till manövrar. Dessa måste planeras ordentligt så att de inte äventyrar medföljande satelliter, samtidigt som man behåller en konsekvent konfiguration över hela formationen."

Att rädda vetenskapen

Förra året, ESA:s jordobservationsuppdrag utförde totalt 28 "manövrar för att undvika kollisioner". Dessa manövrar såg operatörer skicka order till en rymdfarkost för att komma ur vägen för en mötande bit rymdskräp.

Ett slag med en snabbrörlig bit rymdskräp har potential att förstöra en hel satellit och i processen skapa allt mer skräp. När ett rymdskepp "svingar" för att undvika kollision, Vetenskapliga instrument kan behöva stängas av för att säkerställa deras säkerhet och undvika att kontamineras av den stötande motorn.

Team vid uppdragskontroll överväger hur de kan hålla Europas flotta av jordobservatörer säker samtidigt som de maximerar det viktiga arbete de kan utföra. Nyligen, de kom på ett genialiskt koncept för att "rädda vetenskapen" under sådana manövrar av Sentinel-5P-satelliten.

Sentinel-teamet insåg snabbt att under manövrar för att undvika kollisioner skulle de behöva avbryta vetenskapsinsamlingen i nästan en dag, på grund av nödavfyrningen av thrusters.

"Det är mycket data att gå miste om. Eftersom mängden rymdskräp för närvarande ökar, detta skulle vara något vi skulle behöva göra allt oftare, " förklarar Pierre Choukroun, Sentinel-5P rymdfarkostsingenjör, som kom med fixen.

"Så vi designade och validerade en ny funktion ombord för att förbättra rymdfarkostens autonomi, så att förlusten av vetenskaplig data reduceras till ett absolut minimum. Vi ser mycket fram emot att säkra mer data för vetenskapsgemenskapen inom en snar framtid!"

Med denna nya strategi, de vetenskapliga instrumenten på Sentinel-5P skulle vara avstängda i ungefär en timme jämfört med en hel dag!

solskydd

Som om det inte vore tillräckligt att undvika bitar av rymdskräp för Europas jordutforskare, de måste också navigera i de turbulenta väderförhållandena i rymden.

Rymdväder hänvisar till miljöförhållandena runt jorden, på grund av vår sols dynamiska natur. Vår stjärnas ständiga humörsvängningar påverkar funktionen och tillförlitligheten hos våra satelliter i rymden, samt infrastruktur på marken.

När solen är särskilt aktiv, det tillför extra energi till jordens atmosfär, ändrar luftens densitet vid låga jordbanor. Ökad energi i atmosfären innebär att satelliter i denna region upplever mer "drag" - en kraft som verkar i motsatt riktning mot rymdfarkostens rörelse, får den att minska i höjd.

Operatörer behöver denna information för att veta när de ska utföra manövrar för att "höja" satellitens hastighet för att motverka drag och hålla den i rätt omloppsbana.

Denna drageffekt ändrar också hastigheten och positionen för rymdskräp runt jorden, vilket innebär att vår förståelse av skräpmiljön måste uppdateras ständigt i ljuset av växlande rymdväder.

"Medan jordobservationssatelliter övervakar vädret på jorden, vi måste vara medvetna om det växlande vädret i rymden, säger Thomas Ormston, Operationsingenjör för rymdfarkoster på ESA.

"Detta är viktigt eftersom att förstå luftmotståndet är grundläggande för att förutsäga när vi kommer att hotas av rymdskräp och för att bestämma när och hur stora våra rymdskeppsmanövrar måste vara för att fortsätta leverera fantastisk vetenskap till våra användare."

Rymdvädret påverkar också kommunikationen mellan markstationer och satelliter på grund av förändringar i den övre atmosfären, jonosfären, under solhändelser. På grund av detta, satellitoperatörer undviker kritiska satellitoperationer som manövrar eller uppdateringar av programvaran ombord under perioder med hög solaktivitet.