Gravitační pole a průzkumník oceánské cirkulace v ustáleném stavu

Gravitační pole a ustálený oceánský cirkulační průzkumník
GOCE Popis tohoto obrázku, také komentován níže Model satelitu GOCE ( DLR ). Všeobecné údaje
Organizace Evropská kosmická agentura
Stavitel Alenia Spazio, poté Thales Alenia Space
Program Živá planeta (průzkumník Země)
Pole Měření gravitačního pole Země
Postavení Mise splněna
Zahájení 17. března 2009
Spouštěč Rokot
Konec mise 10. listopadu 2013
Doba trvání 2 roky (primární mise)
Deorbiting 11. listopadu 2013
Identifikátor COSPAR 2009-013A
Stránky ESA
Technická charakteristika
Mše při startu 1100  kg
Pohon Iontový motor
Kontrola postoje Stabilizováno ve 3 osách
Elektrická energie 1300 wattů
Obíhat
Obíhat Sluneční synchronní oběžná dráha
Periapsis 250  km
Sklon 96,5 °
Hlavní nástroje
VEJCE Gradiometr
GPS GPS přijímač
LRR Laserový retroreflektor

Goce (GOCE) jevědecká družicezEvropské kosmické agenturyzahájena17. března 2009, Které jsou určeny pro měření s rozlišením 2  cm , jejichž gravitační pole ( geoidu ) na Zemi . Pro splnění tohoto cíle je satelit umístěn na obzvláště nízké oběžné dráze ve výšce 260 kilometrů a vybaven velmi přesnými akcelerometry . Mise končí11. listopadu 2013 splněním všech svých cílů.

Kontext

GOCE je prvním Earth Explorer vědecká mise ze na Living Planet programu z Evropské vesmírné agentury . Tento program je věnován studiu Země z vesmíru a je složen z vědeckých misí a misí určených ke shromažďování údajů pro provozní použití, seskupených pod názvem Earth Watch . GOCE byl vybrán v roce 1999 a po fázi studie proveditelnosti byl svěřen jeho průmyslový rozvojÚnor 2001italské společnosti Alenia Spazio s cílem zahájit činnost v roce 2005.

Cíle

Gravitační pole Země není homogenní: s průměrnou hodnotou 9.800 m / s 2 , to je jen 9,788 m / s 2 na úrovni rovníku a 9.838 m / s 2, na pólech. Tato odchylka je způsobena mírně zploštělým tvarem Země generovaným rotací planety. Intenzitu gravitace ovlivňuje také reliéf nad a pod mořem. A konečně, gravitace je ovlivněna distribucí materiálů uvnitř Země, která není jednotná: liší se nejen tloušťka zemské kůry a pláště , ale tyto vrstvy samy o sobě nejsou homogenní. Přítomnost vody nebo oleje v podloží, jakož i vzestup hladiny moře v důsledku mořských proudů nebo přílivu a odlivu , změny ovlivňující mořský led nebo sopečné erupce mohou také pole měnit v menším měřítku.

GOCE je geodetická mise, která si klade za cíl přesně mapovat gravitační pole Země a měřit tak všechny faktory, které přispívají k jeho hodnotě. Družice musí umožňovat modelování geoidu (geometrický tvar Země odrážející intenzitu gravitačního pole) Země s přesností 2–3  cm pro rozlišení 100  km, tj. Zlepšení řádově ve srovnání se stávajícími modely. Družice musí měřit anomálie lokálního gravitačního pole s přesností na 1  miligal (10 - 5  m / s 2 ). Měření prováděná GOCE by měla zlepšit naše znalosti o vnitřní struktuře Země a seismických mechanismech. Tyto údaje by měly umožnit posoudit globální jevy, jako jsou hlavní oceánské proudy , topografie a vývoj ledových čepic, což jsou všechny faktory, které přispívají ke změně hladiny oceánů.

Návrh mise

K dosažení stanoveného cíle mise projektoví manažeři navrhli satelit pohybující se v obzvláště nízké nadmořské výšce, čímž zlepšili jeho citlivost na variace v gravitačním poli: GOCE cestující na sluneční synchronní dráze 250  km se sklonem 96,5 ° . Ale v této nadmořské výšce je satelit vystaven značnému odporu zbytkové atmosféry, který musí být kompenzován pohonem s velkou přesností, aby nedošlo k narušení měření. Citlivost použitých akcelerometrů představuje druhý faktor umožňující dosažení cílů stanovených pro misi.

Rozvoj

Hlavním dodavatelem pro vývoj GOCE je svěřen italské společnosti Alenia Spazio (součást skupiny Thales Alenia Space ). Platformu poskytuje EADS Astrium, zatímco Alcatel Space je zodpovědný za realizaci hlavního nástroje, gradiometru , který zahrnuje akcelerometry vyvinuté Národním úřadem pro letecká studia a výzkum (ONERA).

Technická charakteristika

Ve velmi nízké nadmořské výšce vybrané pro misi je důležitý odpor zbytkové atmosféry . Aby byl omezen jeho dopad na přemístění satelitu o hmotnosti 1100  kg , má podlouhlý tvar (5,3 metru) symetrický s osmibokou přední částí o ploše omezené na 1  m 2 . Dvě vertikální žebra naroubovaná na střední část karoserie zajišťují další aerodynamickou stabilitu. Družice je stabilizována na 3 osách . Tyto solární panely s fotovoltaickými články na arsenid galia poskytuje 1300 wattů a lithium-iontové baterie s kapacitou 78 Ah se používá k ukládání elektrické energie během období zatmění. Sada iontových motorů poháněných xenonem, jejichž tah lze modulovat mezi 1 a 20  milli newtony, neustále kompenzuje atmosférický odpor, takže pohyb satelitu podléhá pouze zemskému gravitačnímu poli. Telekomunikace se provádějí v pásmu S s tokem nahoru 4  kb a směrem dolů 850 kb. Spojení v obou směrech jsou vytvářena se stanicí Kiruna ve Švédsku .

Užitečné zatížení

Užitečné zatížení zahrnuje tři nástroje:

Provádění mise

Spuštění je naplánováno na dne 10. září 2008, ale je to několikrát odloženo po zjištění poruchy na napájecí jednotce gyroskopické jednotky horního stupně Briz-K spouštěče Rokot, pak je naplánováno na16. března 2009. Družice byla nakonec uvedena na oběžnou dráhu17. března 2009z kosmodromu Plessetsk v Rusku . Dvanáct měsíců po svém startu sbírá satelit data, která mu umožní dosáhnout svých cílů. The8. července 2010„ GOCE není schopen předat shromážděné vědecké údaje. Odborníkům ESA a dotčeným výrobcům se podařilo určit, že problém spočívá ve vazbě mezi moduly odpovědnými za telemetrii a procesorem. Stažením nových verzí systémového softwaru a zvýšením teploty oddílu, na kterém jsou počítače připojeny, o 7  ° C, mohou pozemní ovladače obnovit normální provoz.září 2010. Mise musí skončit vdubna 2011ale je prodloužena na 18 měsíců. Spotřeba xenonu je nižší, než se očekávalo, a zatímco rozšíření mise GOCE se chýlí ke konci, vědecká rada programu se po konzultaci s komunitou uživatelů rozhodne pokusit získat data. Lepší přesnost snížením oběžné dráhy. To se postupně snižuje meziSrpna 2012 a duben 2013z 255  km na 235  km . Po provedení měření na nové oběžné dráze21. října 2013, Satelit dorazí na konci 40  kg z xenonu , který umožňuje její iontové motor pracovat. Zbaven pohonu, satelit rychle ztratil nadmořskou výšku. The11. listopadu 2013, začíná svůj atmosférický návrat přes Sibiř , západní Tichý oceán , východní Indický oceán a Antarktidu . Družice se rozpadá ve vysoké nadmořské výšce a asi 25% z jejích 1100  kg pravděpodobně dosáhne povrchu Země po své oběžné dráze, aniž by došlo k poškození. Mise stojí 350 milionů eur včetně nákladů na odpalovací zařízení a provozní fázi.

Vědecké výsledky

První výsledky se vyvíjely z Goce dat jsou prezentovány v průběhu v ESA Living Planet Symposium , které se koná ve dnech28. června na 2. července 2010v Bergenu , Norsko . První globální geoid je vytvořen pouze s daty dvou měsíců. Přesnost se následně zlepšuje s každým 2měsíčním cyklem. Shromážděná data ukazují, že transport tepla kolem Země je tvořen až 70-80% atmosférou a 20 až 30% v oceánech , zatímco vědci zatím odhadují, že poměr by měl být 50-50%. The31. března 2011Během vědeckém kongresu sdružující Goce uživatele , které se konají v Mnichově , Německo , úspěšný verze geoidem je prezentován. Nový geoid, který abstrahuje od oceánských proudů a přílivů a odlivů a je zásadním měřítkem pro měření cirkulace oceánů, určování změn hladin oceánů a dynamiky ledu, které všechny ovlivňují procesy změny klimatu.

Poznámky a odkazy

Poznámky

Reference

  1. (in) „  První hlavní úkol průzkumníka Země se zařadil  “ , ESA (zpřístupněno 11. listopadu 2013 ) .
  2. Prezentace mise GOCE 2010 , str.  6.
  3. (in) „  GOCE  : Satellite  “ , ESA (přístup 11. listopadu 2013 ) .
  4. Prezentace mise GOCE 2010 , str.  18.
  5. (in) „  GOCE  : technologický úspěch  “ , ESA (zpřístupněno 11. listopadu 2013 ) .
  6. „  GOCE ustoupit gravitaci  “ , vědecké mise CNES (přístup k 11. listopadu 2013 ) .
  7. Prezentace mise GOCE 2010 , str.  12-13.
  8. (in) „  GOCE gravitační mise zpět v akci  “ , ESA , 7. září 2010.
  9. (in) "  ESA ‚s Gravity Mission pravda prodloužení 18 měsíců  " , ESA , 25. listopadu 2010.
  10. (in) „  Druhá mise GOCE Zlepšení gravitační mapy  “ , ESA , 16. listopadu 2012.
  11. (in) „  GOCE vzdá gravitaci  “ , ESA , 11. listopadu 2013.
  12. (in) „  Fakta o GOCE  “ , ESA (přístup k 11. listopadu 2013 ) .
  13. Christian Lardier, "Living Planet: Země pod dohledem", v letectví a vesmíru , n o  2226,9. července 2010.
  14. Cécile Dumas, „  Země v celé své gravitaci  “, Sciences et Avenir ,31. března 2011.
  15. (in) „  Gravitace Země odhalena v nebývalých detailech  “ , ESA , 31. března 2011.

Zdroje

Dodatky

Související články

externí odkazy