Tyngdefelt og steady-state Ocean Circulation Explorer
Organisation | Den Europæiske Rumorganisation |
---|---|
Bygger | Alenia Spazio, derefter Thales Alenia Space |
Program | Living Planet (Earth Explorer) |
Mark | Måling af jordens tyngdefelt |
Status | Mission fuldført |
Start | 17. marts, 2009 |
Launcher | Rokot |
Afslutning af missionen | 10. november 2013 |
Varighed | 2 år (primær mission) |
Deorbiting | 11. november 2013 |
COSPAR-id | 2009-013A |
Websted | ESA |
Masse ved lanceringen | 1.100 kg |
---|---|
Fremdrift | Ionisk motor |
Holdningskontrol | Stabiliseret på 3 akser |
Elektrisk strøm | 1.300 watt |
Kredsløb | Solsynkron bane |
---|---|
Periapsis | 250 km |
Hældning | 96,5 ° |
ÆG | Gradiometer |
---|---|
GPS | GPS-modtager |
LRR | Laserretroreflektor |
Gravity field og steady-state Ocean Circulation Explorer (GOCE) er envidenskabelig satellitfra DenEuropæiske Rumorganisation, der blevlanceret17. marts, 2009, Beregnet til måling med en opløsning på 2 cm , det tyngdefelt ( geoide ) i jorden . For at opfylde dette mål, er satellitten placeret i en særlig lav kredsløb i en højde af 260 kilometer, og udstyret med meget høj præcision accelerometre . Missionen slutter den11. november 2013 ved at have opfyldt alle sine mål.
GOCE er den første videnskabelige mission fra Earth Explorer under Living Planet- programmet fra Den Europæiske Rumorganisation . Dette program er afsat til studiet af Jorden fra rummet og består af videnskabelige missioner og missioner beregnet til at indsamle data til operationel brug, grupperet sammen under navnet Earth Watch . GOCE blev valgt i 1999, og efter en gennemførlighedsundersøgelsesfase blev dets industrielle udvikling betroetFebruar 2001til det italienske selskab Alenia Spazio med det formål at lancere i 2005.
Den tyngdefelt af Jorden er ikke homogen: med en gennemsnitlig værdi på 9.800 m / s 2 , er det kun 9,788 m / s 2 i niveau med ækvator og 9,838 m / s 2 ved polerne. Denne afvigelse skyldes den let fladtrykte form på jorden, der genereres ved rotation af planeten. Tyngdekraften påvirkes også af lettelsen over og under havene. Endelig påvirkes tyngdekraften af fordelingen af materialer inden i Jorden, som ikke er ensartet: ikke kun varierer tykkelsen af jordskorpen og kappen , men selve disse lag er ikke homogene. Tilstedeværelsen af vand eller olie i undergrunden samt stigningen i havets overflade på grund af havstrømme eller tidevand , ændringer i havis eller vulkanudbrud kan også ændre marken i mindre skala.
GOCE er en geodesi- mission, der har til formål at nøjagtigt kortlægge jordens tyngdefelt og således måle alle de faktorer, der bidrager til dens værdi. Satellitten skal gøre det muligt at modellere en geoid (geometrisk form på jorden, der afspejler intensiteten af tyngdefeltet) på jorden med en nøjagtighed på 2-3 cm til en opløsning på 100 km, dvs. en forbedring af en størrelsesorden sammenlignet med eksisterende modeller. Satellitten skal måle lokale tyngdefeltanomalier med en nøjagtighed på 1 milligal (10 -5 m / s 2 ). Målingerne udført af GOCE skal forbedre vores viden om jordens indre struktur og de seismiske mekanismer. Disse data skal gøre det muligt at vurdere globale fænomener såsom store havstrømme , topografi og udviklingen af iskapper, som alle er faktorer, der bidrager til ændringen i havenes niveau.
For at nå det mål, der var sat for missionen, designede projektlederne en satellit, der kørte i særlig lav højde, hvilket forbedrede dens følsomhed over for variationer i tyngdefeltet: GOCE, der rejser i en solsynkron bane på 250 km med en hældning på 96,5 ° . Men i denne højde udsættes satellitten for en betydelig modstand fra den resterende atmosfære, som skal kompenseres med fremdriften med stor præcision for ikke at fordreje målingerne. Følsomheden af de anvendte accelerometre udgør den anden faktor, der gør det muligt at nå de mål, der er sat for missionen.
Den hovedleverandøren for udviklingen af GOCE er overdraget til det italienske selskab Alenia Spazio (en del af Thales Alenia Space gruppe ). EADS Astrium leverer platformen, mens Alcatel Space er ansvarlig for realiseringen af hovedinstrumentet, gradiometeret , der inkorporerer accelerometre udviklet af National Office for Aerospace Studies and Research (ONERA).
I den meget lave højde, der er valgt til missionen, er modstanden i den resterende atmosfære vigtig. For at begrænse dens indvirkning på satellitens forskydning med en masse på 1.100 kg har den en aflang form (5,3 meter) symmetrisk med en ottekantet forreste sektion med et område begrænset til 1 m 2 . To lodrette finner podet på det centrale legeme giver yderligere aerodynamisk stabilitet. Satellitten er stabiliseret på 3 akser . De solpaneler med solceller til galliumarsenid tilvejebringe 1300 watt og en lithium-ion batteri med en kapacitet på 78 Ah bruges til at lagre elektrisk energi i de Eclipse perioder. Et sæt ioniske motorer drevet med xenon , hvis kraft kan moduleres mellem 1 og 20 milli newton , kompenserer konstant for atmosfærisk træk, så satellitens bevægelse kun er underlagt jordens tyngdefelt. Telekommunikation udføres i S-bånd med en opadgående strøm på 4 kilobit og en nedadgående strøm på 850 kilobit. Forbindelserne i begge retninger foretages med Kiruna station i Sverige .
Nyttelasten inkluderer tre instrumenter:
Lanceringen er planlagt til at finde sted den 10. september 2008, men det udsættes flere gange efter opdagelsen af en fejl på strømforsyningsenheden i den gyroskopiske enhed i Briz-K øverste trin i Rokot- løfteraket, så er den planlagt til16. marts, 2009. Satellitten blev endelig sat i kredsløb17. marts, 2009fra Plessetsk Cosmodrome i Rusland . Tolv måneder efter lanceringen indsamler satellitten dataene, der gør det muligt at nå sine mål. Det8. juli 2010, GOCE er ikke i stand til at overføre de indsamlede videnskabelige data. ESA- eksperter og de berørte producenter formår at fastslå, at problemet ligger i forbindelsen mellem modulerne, der er ansvarlige for telemetri, og processoren. Ved at downloade nye versioner af systemsoftwaren og øge temperaturen på den partition, som computere er monteret på med 7 ° C, er jordkontrollerne i stand til at gendanne normal drift.september 2010. Missionen skal ende iapril 2011men det forlænges i 18 måneder. Forbruget af xenon er lavere end forventet, og mens udvidelsen af GOCE's mission er ved at være afsluttet, beslutter det videnskabelige råd for programmet efter at have konsulteret brugerfællesskabet at forsøge at få data. Bedre præcision ved at sænke kredsløbet. Dette reduceres gradvist mellemAugust 2012 og April 2013fra 255 km til 235 km . Efter at have taget målinger i sin nye bane, er21. oktober 2013, Satellitten ankommer ved udgangen af 40 kg af xenon som tillader dets ioniske motor til at drive. Frataget fremdrift mistede satellitten hurtigt højden. Det11. november 2013, det begynder sin atmosfæriske genindtræden, der passerer over Sibirien , det vestlige Stillehav , det østlige Indiske Ocean og Antarktis . Satellitten går i opløsning i stor højde, og ca. 25% af dens 1.100 kg når sandsynligvis jordens overflade langs dens bane uden at forårsage skade. Missionen koster 350 millioner euro inklusive omkostningerne ved løfteraket og den operationelle fase.
De første resultater, der er udviklet fra GOCE data er præsenteret i løbet af ESA Living Planet Symposium , der finder sted fra28. juni på 2. juli 2010i Bergen , Norge . En første global geoid produceres med kun to måneders data. Nøjagtigheden forbedres efterfølgende med hver 2-måneders cyklus. De indsamlede data viser, at varmetransporten omkring Jorden sker op til 70-80% gennem atmosfæren og 20 til 30% i havene , mens forskere hidtil vurderer, at forholdet skal være 50-50%. Det31. marts 2011under en videnskabelig kongres, der samler GOCE- brugere, der finder sted i München , Tyskland , præsenteres en vellykket version af geoiden. Den nye geoid, der udtrækker fra havstrømme og tidevand, og er et afgørende benchmark til måling af havcirkulation, bestemmelse af havniveauændringer og isdynamik, som alle påvirker klimaforandringsprocesser.