Vệ tinh Aeolus của ESA đã quay trở lại bầu khí quyển Trái đất từ độ cao 320 km sau khi hoàn thành xuất sắc sứ mệnh của mình. Vệ tinh thường hạ xuống chậm do lực hấp dẫn của Trái đất, nhưng ESA đã đạt được lần đầu tiên vệ tinh quay trở lại bầu khí quyển có kiểm soát. Sau đây là bản đánh giá ngắn gọn về các thí nghiệm khoa học liên quan đến Viện Nhiệt đới Leibniz (TROPOS) được tiến hành ngay trước khi kết thúc sứ mệnh Aeolus:


Hình ảnh cuối cùng của Aeolus dưới dạng giai đoạn tạm thời của các mảnh vụn không gian được radar quan sát không gian của Fraunhofer FHR thu được TIRA. (Lưu ý rằng màu đại diện cho cường độ tiếng vang của radar chứ không phải nhiệt độ).

Aeolus là sứ mệnh không gian đầu tiên thu thập hồ sơ gió toàn cầu. Nguồn hình ảnh: ESA/ATGmedialab

Vệ tinh Aeolus được phóng vào ngày 22 tháng 8 năm 2018 và đã ở trên quỹ đạo Trái đất được gần 5 năm, đồng thời cung cấp cấu hình thẳng đứng về tốc độ gió ngang và thông tin tán xạ ngược từ các đám mây và sol khí. Từ đầu đến cuối sứ mệnh, TROPOS đã cung cấp dữ liệu đo lường tham chiếu liên tục từ khắp nơi trên thế giới để xác nhận các sản phẩm gió và khí dung/đám mây, góp phần đáng kể vào thành công vang dội của sứ mệnh. Sau sứ mệnh, TROPOS cũng sẽ tham gia vào dự án Cụm khoa học, đổi mới và dữ liệu Aeolus (DISC) để cải thiện các sản phẩm dữ liệu và tăng tác động khoa học của sứ mệnh. TROPOS tham gia vào việc phát triển các sản phẩm mô tả đặc tính quang học khí dung Loại 2A, giám sát chất lượng dữ liệu và hỗ trợ xác nhận bên ngoài cùng với các nhóm khoa học từ các đối tác Châu Âu.

Phân tích kết quả thử nghiệm gió thẳng đứng của Aeolus. Bên trái: Chiều cao đỉnh đám mây (thông qua vệ tinh địa tĩnh GOES-R) và quỹ đạo đo được của Aeolus. Phải: Mức tín hiệu của Aeolus khi đo điểm thấp nhất phía trên các đám mây. Đường màu vàng hiển thị chiều cao đỉnh đám mây từ GOES-R. Nguồn: Sebastian Bley, TROPOS

Trước khi vệ tinh nghỉ hưu lịch sử, nhóm Aeolus đã thực hiện thành công một loạt thí nghiệm nghỉ hưu. Các nhà khoa học hy vọng những kết quả thí nghiệm này sẽ giúp cải thiện các sứ mệnh lidar trong không gian trong tương lai. Mỗi thử nghiệm được thực hiện với sự cộng tác của AeolusDISC để đánh giá hiệu suất bức xạ của thiết bị và tác động lên các sản phẩm khí dung và gió.

TROPOS đã tham gia vào một thí nghiệm nghiêng tia laser từ góc nhìn chéo 35 độ danh nghĩa của nó sang góc nhìn thấp nhất (điểm trên bề mặt Trái đất ngay bên dưới vệ tinh) để đo gió thẳng đứng trên các hệ thống đám mây đối lưu sâu. Mặc dù chuyển động của không khí theo chiều dọc trung bình là không đáng kể trên phạm vi nằm ngang lớn, nhưng trong các tình huống đối lưu khắc nghiệt (chẳng hạn như bão nhiệt đới), giả định này không đúng. Tiến sĩ Sebastian Bley của TROPOS cho biết: "Trong khi chúng tôi vẫn đang phân tích dữ liệu đầy hứa hẹn được thu thập trong thử nghiệm này, chúng tôi hy vọng có thể định lượng được tác động của chuyển động không khí theo chiều dọc đối với các giả định được sử dụng."

TROPOS cũng tham gia vào thử nghiệm ATLID, định cấu hình ALADIN laser Aeolus để bắt chước lidar ATLID sẽ bay trên EarthCARE. Mục đích của cuộc thử nghiệm này là để chuẩn bị cho vụ phóng vệ tinh EarthCARE sắp tới, vệ tinh này sẽ mang theo một thiết bị rất giống với lidar trên Aeolus. Tiến sĩ Ulla Wandinger của TROPOS cho biết: “Những bài học rút ra từ Aeolus đã giúp chúng tôi chuẩn bị rất nhiều cho sứ mệnh EarthCARE. Việc mang bốn thiết bị đo sol khí, đám mây và bức xạ trên một nền tảng khó khăn hơn so với Aeolus”. Thời điểm khởi động sứ mệnh EarthCARE hiện được lên kế hoạch từ tháng 4 đến tháng 6 năm 2024. Trong quá trình thử nghiệm ATLID, Aeolus đã bay qua Leipzig và Mindelo ở Quần đảo Cape Verde, cả hai địa điểm đều có các thiết bị lidar trên mặt đất do TROPOS vận hành.

Tuyên bố cuối cùng của TROPOS

Chúng tôi đang theo dõi sự kiện tái hòa nhập "Aeolus" với nhiều cảm xúc lẫn lộn. Một mặt, chúng tôi rất buồn khi vệ tinh tuyệt vời này bị đốt cháy trong bầu khí quyển Trái đất; mặt khác, chúng tôi rất vui và tự hào vì đã góp phần vào sự thành công của sứ mệnh thú vị này.

Nhưng chúng ta cũng có lý do để hướng tới một tương lai tươi sáng. Công việc của chúng tôi sẽ tiếp tục lâu dài sau khi Aeolus thắp sáng bầu trời như sao băng lần cuối cùng. Các đồng nghiệp của chúng tôi tại TROPOS sẽ tiếp tục nghiên cứu dữ liệu Aeolus trong 5 năm qua trong dự án AeolusDISC, đặc biệt là để xác nhận các sản phẩm khí dung đã được xử lý lại và nêu bật các ứng dụng mới cho cộng đồng khoa học khí quyển.

Ngoài ra, chúng tôi cũng tích cực tham gia vào quá trình chuẩn bị cho sứ mệnh EarthCARE sẽ được triển khai vào mùa hè tới. Trong khuôn khổ dự án ESA-CARDINAL, TROPOS đã đóng vai trò dẫn đầu trong việc phát triển bộ xử lý lidar ATLID và các sản phẩm đám mây hình ảnh đa phổ (MSI). Ngoài ra, TROPOS đang chuẩn bị xác nhận các phép đo của EarthCARE bằng cách sử dụng các địa điểm đo mặt đất của chúng tôi trên khắp thế giới.