Tyngdekraftsatellit i kredsløb

17 marts 2009

ESA PR 06-2009. I eftermiddags blev satellitten GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer), der er udviklet af den europæiske rumfartsorganisation ESA, sendt i kredsløb om Jorden med en Rockot-løfteraket fra rumbasen Plesetsk i det nordlige Rusland.

Denne opsendelse er indledningen på et nyt kapitel i historien om jordobservation i Europa. GOCE er den første af en ny serie satellitter fra ESA kaldet Earth Explorer. Serien er beregnet på at studere vores planet og dens miljø for at øge kendskabet til og forståelsen af Jordens processer og deres udvikling, så vi er bedre rustet til at klare udfordringerne ved de globale klimaforandringer. GOCE skal måle de bittesmå forskelle i Jordens tyngdefelt rundt om kloden.

Den russiske Rockot-løfteraket, der er et ombygget ballistisk missil, blev affyret kl. 15:21 dansk tid (14:21 GMT) og fløj nordpå hen over Nordpolen. Omkring 90 minutter senere, efter et kredsløb og to affyringer leveret af Breeze-KM's øverste trin, blev den 1052 kg tunge rumsonde indsat i et cirkulært kredsløb ved en højde af 280 km med en hældning på 96,7º i forhold til Ækvator. Opsendelsen blev leveret af Eurockot Launch Services, et tysk/russisk selskab med base i Bremen i Tyskland.

Der blev etableret kontakt med GOCE via ESA’s sporingsstation i Kiruna i Sverige kort efter adskillelsen. Rumsonden styres nu af ESA’s teknikerteams på det europæiske kontrolcenter i Darmstadt i Tyskland.

“GOCE er ESA’s første videnskabelige satellit udelukkende til jordobservation siden Envisat fra 2002. Størrelsen har ændret sig, men grundlaget er det samme: at få den bedst mulige videnskab, som vores teknologi kan levere, med det størst mulige udbytte for forskningsverdenen og ultimativt for Europas og verdens befolkning”, sagde Jean-Jacques Dordain, ESA's generaldirektør.

GOCE blev udvalgt i 1999 til at være den første kernemission i Earth Explorer under ESA’s Living Planet-program. Satellitten blev udviklet af et industrikonsortium under ledelse af Thales Alenia Space i Torino i Italien. EADS Astrium Space i Friedrichshafen i Tyskland leverede platformen. Thales Alenia Space i Cannes i Frankrig udviklede og indbyggede hovedinstrumentet ved hjælp af ultrapræcise sensorer udviklet af selskabet Onera of France. Sammenlagt har 45 europæiske virksomheder bidraget ved bygningen af satellitten.

I 24 måneder skal GOCE indsamle tredimensionelle tyngdekraftsdata over hele kloden. Disse rådata bliver derefter behandlet på Jorden for at fremstille det mest nøjagtige kort nogensinde af Jordens tyngdefelt og for at forfine geoiden: den reelle referencefacon for vores planet. Præcis viden om geoiden, som kan betragtes som overfladen på det ideelle verdenshav i ro, kommer til at spille en meget vigtig rolle i de fremtidige studier af planeten, dens have og atmosfæren. Den kommer til at tjene som referencemodel for vores målinger og modeller af ændringerne i vandstandene, oceanernes cirkulation og dynamikken i polernes iskapper.

Enestående instrumenter på en unik rumsonde

Det vigtigste instrument er Electrostatic Gravity Gradiometer, der omfatter seks meget følsomme accelerometre monteret parvist langs tre vinkelrette akser på en ultrastabil kulstof-struktur. Missionen skal ikke måle selve tyngdekraften, men de bittesmå tyngdekraftsforskelle mellem accelerometerparrene, der sidder med 50 cm afstand.

Dataene indsamlet af GOCE giver en nøjagtighed på 1-2 cm i geoidens højde og 1 mgal for registreringen af anomalier i tyngdefeltet (bjerge medfører for eksempel normalt lokale variationer i tyngdekraften i størrelsesordenen fra ti til omkring hundrede milligal). Den rumlige opløsning bliver forbedret fra adskillige hundrede eller tusinde kilometer på tidligere missioner til 100 km med GOCE.

For at opnå den maksimale ydelse fra gradiometeret er GOCE designet til at have et meget stabilt og uforstyrret miljø på trods af sit lave kredsløb, der tvinger rumsonden til at tåle en let, men dog væsentlig modstand fra atmosfærens allerøverste lag. Det er hovedårsagen til dens slanke, 5 meter lange, aerodynamiske pilespidsfacon.

Rumsonden medfører også to laveffekts xenon-ionmotorer, en hovedmotor og en backupmotor, og de kan hver yde en fremdrift på 1-20 millinewton (den kraft der svarer til vores udånding). Disse drivmotorer anvendes til at give realtidskompensation for den atmosfæriske tiltrækning baseret på den gennemsnitlige acceleration, der opfanges af de to accelerometre, der er monteret langs hastighedsaksen.

Rumsondens struktur og design blev også optimeret til at kunne undgå alle former for forstyrrelser ved at anvende ultrastabile materialer til at begrænse effekterne fra varmecyklussen uden behov for dele, der skal udfoldes eller bevæge sig.

En mission, mange fordele

I løbet af de kommende seks uger skal teknikerteam fra ESA og deres industrielle partnere kontrollere og indkøre GOCE. Derefter bliver rumsonden flyttet til sit driftskredsløb i 263 km højde, og instrumenterne skal da gennemgå yderligere seks ugers indkøring og kalibrering. Missionen forventes at starte i sommeren 2009.

Kortlægningen af Jordens tyngdefelt med den form for præcision vil være en fordel for alle former for geovidenskab.

For geodæsien betyder det en samlet referencemodel for højdemålinger i hele verden, der eliminerer afbrydelserne mellem højdesystemer for de forskellige landmasser, lande og kontinenter. Det vil bane vejen for bedre målinger af ændringer i havoverfladen og giver anledning til at genopdage en mere end 200 år gammel historie om registrering af havniveauer verden over.

For oceanografien vil et bedre kendskab til tyngdefeltet betyde en væsentlig reduktion af de eksisterende usikkerhedsmomenter i forbindelse med havenes varme- og masseoverførsel, der kan omsættes til kraftige forbedringer i modellerne for den globale havcirkulation og klimaforudsigelserne. GOCE kommer også til at forbedre vores kendskab til grundfjeldet under iskapperne i Grønland og på Sydpolen. Det præcise geoidekort vil betyde bedre fastlæggelse af kredsløbene for satellitter, der overvåger iskapperne, og dermed også en forbedring af målenøjagtigheden.

For geofysikken vil en kombination mellem GOCE’s resultater og data for magnetisme, topografi og seismologi medvirke til at fremstille detaljerede 3D-kort over densitetsvariationer i Jordens skorpe og øverste kappe. Det bliver et stort bidrag til forbedringen af alle modeller af sedimentære aflejringsbassiner, rifter, tektoniske bevægelser og ændringer i højdeforholdene mellem hav/land, så det øger vores forståelse af de processer, der er årsag til naturkatastrofer.

Flere Earth Explorer missioner på vej

“Denne succesfulde opsendelse markerer begyndelsen på en ny generation af geovidenskabelige satellitter i Europa,” sagde Volker Liebig, direktør for ESA's jordobservationsprogrammer. “Det er den første i den nye generation af små, dedikerede videnskabelige satellitter, og den baner vejen for mange flere Earth Explorer-missioner. Forskerne venter utålmodigt på dataene fra disse missioner. I løbet af de næste to år er der planlagt yderligere fire opsendelser, og det betyder, at vi har vældig travlt nu.”

GOCE er den første kernemission i Earth Explorer under ESA’s Living Planet-program, der blev påbegyndt i 1999 med det formål at fremme forskning i Jordens atmosfære, biosfære, hydrosfære, kryosfære og indre, i interaktionen mellem disse og i påvirkningen fra menneskets aktiviteter på disse naturlige processer. Yderligere to kernemissioner, som er udvalgt til at behandle specifikke emner af stor offentlig interesse, er allerede under udvikling: ADM-Aeolus om atmosfærisk dynamik (2011) og EarthCARE om udforskning af Jordens strålingsbalance (2013). Der er ligeledes igangværende forberedelser af tre mindre Earth Explorer Opportunity-missioner: Cryosat 2 vedrørende måling af tykkelsen af iskapperne (2009), SMOS vedrørende studiet af jordens fugtighed og havenes saltindhold (2009) samt Swarm vedrørende undersøgelse af udviklingen af magnetfeltet (2011).

For yderligere oplysninger kontaktes:

Franco Bonacina,
ESA's talsmand og leder af kontoret for Media Relations,
afdelingen for Communication and Knowledge
Tlf.: + 33 1 5369 7299
Fax: + 33 1 6369 7690
E-mail: Franco.Bonacina@esa.int

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.