Swarm brengt aardmagnetisch veld in kaart

Als je net als de Amerikaanse Apollo-astronaut James Irwin de aarde zou omschrijven als een knikker in de ruimte, dan zou je het magnetisch veld dat onze planeet omringt kunnen zien als een zeepbel die om die knikker heen zweeft. Maar dan wel een hele sterke zeepbel.

Het aardmagnetisch veld beschermt onze planeet namelijk tegen allerlei schadelijke stralingen, variërend van kosmische straling tot geladen zonnedeeltjes die de ruimte in geslingerd worden bij iedere flinke uitbarsting op de zon.

Als deze deeltjes niet tegengehouden zouden worden door ons onzichtbare en beschermende krachtveld, dan zouden ze de aarde continu bombarderen. Een zichtbaar gevolg van het doordringen van beperkte hoeveelheden deeltjes is het Noorderlicht. Maar wanneer er teveel van die deeltjes de atmosfeer binnen komen, dan zou de atmosfeer zoals wij die kennen niet zou kunnen bestaan, wat het leven op aarde dan weer onmogelijk zou maken. 

Groot mysterie

Het magnetisch veld rondom de aarde is een van de grootste overgebleven mysteries van onze planeet. Wie wel eens een kompas in zijn handen heeft gehad, heeft de werking van het onzichtbare krachtveld zelf kunnen zien.

Het magneetveld zorgt er onder andere voor dat een kompas naar het noorden wijst, iets wat lange tijd onmisbaar is geweest voor bijvoorbeeld de scheepsvaart. Maar dat kompassen naar het noorden wijzen, dat is niet altijd zo geweest.

Het aardmagnetisch veld staat namelijk niet stil. Om de paar duizend jaar draait de polariteit van de aarde, waardoor de kompassen van onze hele verre voorouders (als ze die gehad zouden hebben) juist naar het zuiden zouden hebben gewezen.

Maar het magnetisch veld dat zich als een zeepbel om de aarde bevindt is niet alleen op het gebied van polariteit veranderlijk. Er zijn ook tekenen dat het ons zo goed beschermende krachtveld zwakker aan het worden is.

Raadselachtig magneetveld doorprikken

Hoewel we weten dat het aardmagnetisch veld op meerdere plaatsen op aarde ontstaat, is de precieze werking ervan nog een groot raadsel. Een raadsel dat de Europese ruimtevaartorganisatie hoopt op te lossen met zijn Swarm-missie.

Na jaren van voorbereiding lanceert ESA eind november drie satellieten vanaf het Russische Plesetsk-kosmodroom in Rusland. Het doel van deze kunstmanen is het in kaart brengen van het aardmagnetisch veld.

Tijdens de vier jaar durende missie meten de drie met Europese en Canadese technologie uitgeruste satellieten het precieze magnetische signaal dat voortkomt uit de aardkern, de mantel, de korst, de oceaan, de ionosfeer en de magnetosfeer.  

Nieuwe inzichten

Door de verschillende eigenschappen van het geobserveerde veld te analyseren zal, de Swarm-missie nieuwe inzichten in veel natuurlijke processen bieden. Die natuurlijke processen variëren van de werking van het binnenste van de aarde tot het door zonneactiviteit veroorzaakte ruimteweer.

Deze meetgegevens zullen wetenschappers op hun beurt weer meer vertellen over de oorzaken van het zwakker wordende aardmagnetische veld. Daarnaast kunnen de meetgegevens van de Swarm-satellieten bijdragen aan het verbeteren van navigatie en het begrijpen van processen die bij aardbevingen een rol spelen.  

Drie satellieten

De Swarm-missie bestaat uit drie identieke kunstmanen die samen meetgegevens van de aarde zullen verzamelen. De satellieten zijn gekenmerkt door hun wat ongewone trapeziumvorm. Die zorgt ervoor dat de kunstmanen voortdurend van voldoende zonne-energie voorzien worden.

Alle drie de satellieten hebben een arm die uitgeklapt wordt zodra de instrumenten zich in hun baan om de aarde bevinden. De arm bevindt zich aan de achterkant van de kunstmaan en beslaat ongeveer de helft van de lengte van de negen meter lange satelliet.

De arm is het enige bewegende onderdeel van het voertuig. Door de afwezigheid van andere bewegende onderdelen wordt de kans op trillingen die metingen kunnen verstoren zo klein mogelijk gehouden.  

Pas- en meetwerk

Het ongebruikelijke ontwerp van de drie Swarm-satellieten is het resultaat van veel pas- en meetwerk. Zo moeten de satellieten niet alleen veel instrumenten met zich meedragen, maar moeten ze compact genoeg zijn om gezamenlijk met één raket naar de ruimte te worden gevlogen.

Na de lancering zullen de drie Swarm-satellieten in twee verschillende banen om de aarde gaan vliegen. De ene baan bevindt zich aan het begin van de missie op een hoogte van 460 kilometer en de andere op 530 kilometer. De satellieten zullen afhankelijk van de hoogte van hun baan om de aarde tussen de vijftien en zestien keer per dag overvliegen.  

De eerste gegevens

Zodra de satellieten hun baan om de aarde bereikt hebben worden de systemen aan boord geactiveerd. Vanaf dat moment staan ze in verbinding met de grond.

Verwacht wordt dat het drie dagen duurt voordat de satellieten volledig operationeel zijn, waarna de volgende drie maanden gebruikt worden om alle instrumenten aan boord van de satellieten te testen. Na deze drie maanden zal Swarm beginnen met het leveren van zijn eerste gegevens.