Az Európai Űrügynökség DRACO nevű műholdját eleve arra tervezik, hogy röviddel a felbocsátása után megsemmisüljön a Föld légkörében. Küldetésének tudományos értékét éppen ez az előre megtervezett pusztulás adja: mintegy kétszáz érzékelő és négy kamera rögzíti majd, hogyan melegszik fel, deformálódik, darabolódik szét és ég el egy valódi űreszköz a légköri visszatérés közben.
A DRACO neve a Destructive Reentry Assessment Container Object kifejezés rövidítése. A mosógép méretű, körülbelül 150–200 kg tömegű műhold legfeljebb tizenkét órát tölt majd az űrben, és várhatóan 1000 km-nél alacsonyabb pályáról tér vissza. Nem kap saját hajtóművet vagy hagyományos navigációs rendszert, mert egy átlagos, irányítás nélkül visszatérő műhold viselkedését kell utánoznia. A hordozórakéta olyan pályára állítja, amelyről gyorsan visszasüllyed a légkörbe, egy lakatlan óceáni terület felett. Az ESA tervei szerint a küldetés indítása 2027-ben várható.
A légkör ritka felső rétegeiben a műhold még közel 8 km/s sebességgel haladhat. Ekkora felmelegedést nem egyszerűen a levegővel való súrlódás okozza. A jármű előtt összetorlódó gáz rendkívül gyorsan összenyomódik, felhevül és részben ionizált plazmává alakul. A több ezer °C-os áramlás hatására a műhold külső elemei olvadni, párologni és leszakadni kezdenek. A belső szerkezetben eközben hatalmas mechanikai és hőterhelések ébrednek, így az egész eszköz rövid idő alatt szabálytalanul forgó, izzó törmelékfelhővé válik.
A jelenlegi visszatérési modelleket földi plazmaszélcsatornákban végzett kísérletek és számítógépes szimulációk alapján készítik. Egyetlen laboratórium sem képes azonban egyszerre pontosan létrehozni a valódi sebességet, gázösszetételt, hőterhelést, aerodinamikai erőket és a kontrollálatlanul bukdácsoló műhold mozgását. Emiatt továbbra sem tudjuk kellő pontossággal megjósolni, hogy egy adott alkatrész mikor válik le, milyen gyorsan olvad el, illetve eléri-e egy darabja a felszínt.
A DRACO legnehezebb tervezési problémája ebből a sajátos feladatból következik. Magának a műholdnak egy átlagos űreszközhöz hasonlóan kell szétesnie, miközben a pusztulásról összegyűjtött adatoknak túl kell élniük az eseményt. A mérési eredményeket ezért egy mindössze körülbelül 40 cm átmérőjű, különleges kapszulában tárolják. Amíg a műhold darabokra hullik, az érzékelők kábelei egy polip karjaihoz hasonlóan kapcsolódnak a kapszula számítógépéhez. A rendszer már a visszatérés alatt feldolgozza az adatokat, és kiválasztja közülük a legfontosabbakat, mert nincs lehetőség a teljes nyers adatmennyiség továbbítására.
A mellékelt képen a kapszula hővédő pajzsának iglnybevétele látható: balra a teszt előtti állapot, középen a plazmaáramban végzett vizsgálat, jobbra pedig az elszenesedett felszín. A pajzs portugál parafából készül. A parafa könnyű, rossz hővezető, belső sejtszerkezete pedig jelentős mennyiségű gázt tartalmaz. Hevítéskor a felszíne elszenesedik, megrepedezik és fokozatosan leépül. Ez az úgynevezett ablatív hővédelem: az anyag külső rétege feláldozza magát, miközben az olvadás, a bomlás és a távozó gázok energiát vonnak el a rendszerből. A kapszula belsejében speciális szigetelőanyagok és ablatív rostfilcek védik az elektronikát. A von Karman Áramlástani Intézet kutatói forró plazmaáramokkal, valamint hideg aerodinamikai vizsgálatokkal tesztelik a szerkezetet. A pajzs kialakítását és az eddigi vizsgálatokat az ESA 2026. augusztus 25-én ismertette.
A kapszula leválasztásának időzítése különösen kényes. Ha túl korán engedik el, lemarad a műhold szétesésének legfontosabb szakaszáról. Ha túl sokáig marad a szerkezethez rögzítve, maga is megsemmisülhet. A leválasztórendszernek akkor is működnie kell, ha a műhold másodpercenként ötnél több teljes fordulatot tesz meg. A folyamatot időzítő indíthatja el, de a rendszer automatikusan is leválaszthatja a kapszulát, ha a forgási sebesség már veszélyesen nagy.
A szabaddá vált kapszula nem rendelkezik aktív helyzetszabályozással. Nincsenek rajta kormányfúvókák vagy mozgatható vezérsíkok: kizárólag a gondosan kialakított alakja és tömegeloszlása fordítja megfelelő helyzetbe. A mérnökök három korábban bevált kapszulageometria tulajdonságait egyesítették, hogy a szerkezet a légáramlás hatására önmagától stabilizálódjon, és a parafával védett oldala nézzen a haladás irányába.
Körülbelül 10 km-es magasságban a kapszula ledobja hátsó burkolatát, majd kinyitja ejtőernyőjét. A lassabb ereszkedés alatt kapcsolatba lép egy műholddal, és az óceánba csapódás előtt továbbítja a tárolt eredményeket. A rendelkezésre álló idő és az adatkapcsolat minősége alapján mintegy 20 MB és 1 GB közötti adatmennyiséget küldhet el. A kapszulát nem feltétlenül kell megtalálni vagy kiemelni: ha a rádiós adatátvitel sikerül, tudományos feladatát már teljesítette.
A visszatérést egy műszerekkel felszerelt repülőgépről is figyelni fogják. A DRACO fedélzetén különleges jelzőanyagokat helyeznek el, amelyek felhevülésük és szétesésük közben jellegzetes zöld felvillanásokat keltenek. A repülőgépről rögzített fényjeleket össze lehet kapcsolni a műhold belsejében mért hőmérsékletekkel, nyomásokkal és mechanikai terhelésekkel. Így meghatározható, hogy az egyes felvillanások a szerkezet szétesésének melyik pillanatához tartoznak.
A teljes méretű kapszula megépítése és további tesztelése 2026 hátralévő részében folytatódik. Az egyik döntő próba során egy ballon körülbelül 25 km-es magasságba emeli, majd szabadon engedi. Ezzel egyszerre vizsgálhatják az önstabilizálást, az ejtőernyő működését és az adatkapcsolat létrejöttét.
A DRACO mérései segíthetnek olyan műholdak tervezésében, amelyek életük végén teljesebben elégnek, így kisebb eséllyel hullanak veszélyes darabok a felszínre. Az adatokból azt is vizsgálhatják, hogy az alumínium, a kompozitok, a hővédő anyagok és más szerkezeti elemek milyen részecskéket juttatnak a felső légkörbe. A küldetés így egyszerre szolgálja az űrszemét visszaszorítását, a földi kockázatok csökkentését és a gyakori műhold-visszatérések légköri hatásainak megértését.
