Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"GOCE" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см GOCE (значения) .
Исследователь гравитационного поля и устойчивой циркуляции океана
GOCE.jpg
Взгляд художника на GOCE. Его гладкий, аэродинамический дизайн дал ему прозвище «Феррари космоса» [1]
Тип миссииГравитационные исследования
ОператорЕКА
COSPAR ID2009-013A
SATCAT нет.34602
Интернет сайтhttp://www.esa.int/GOCE
Продолжительность миссииПланируется: 20 месяцев.
Окончание: 4 года, 7 месяцев, 3 дня.
Свойства космического корабля
ПроизводительThales Alenia Space
EADS Astrium
Стартовая масса1077 кг (2374 фунтов)
Сухая масса872 кг (1922 фунта)
Размеры5,3 м × 2,3 м (17,4 футов × 7,5 футов)
Мощность1600 Вт
Начало миссии
Дата запуска17 марта 2009 г., 14:21  UTC [2] ( 2009-03-17UTC14: 21 )
РакетаРокот / Бриз-КМ
Запустить сайтКосмодром Плесецк
ПодрядчикEurockot Launch Services GmbH
Конец миссии
УтилизацияОрбитальный распад
Заявлено21 октября 2013 г.  UTC [3] ( 2013-10-22 )
Последний контакт10 ноября 2013 г., 22:42 UTC [4]
Дата распада11 ноября 2013 г., 00:16 UTC [5]
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
РежимСолнечно-синхронный [6]
Высота перигея254,9 км (158,4 миль) [6]
Высота апогея254,9 км (158,4 миль) [6]
Наклон96,7 градусов
Эпоха29 июня 2010 г. [6]
Транспондеры
ГруппаГруппа S
Частота2 ГГц
Пропускная способностьдо 1,2 Мбит / с загрузка
до 4 кбит / с загрузка
Инструменты
ЯЙЦОЭлектростатический гравитационный градиентометр
SSTIИнструмент слежения за спутником
LRRЛазерный ретрорефлектор
Знаки отличия миссии GOCE
Знаки отличия миссии GOCE
SMOS  →
 

Исследователь гравитационного поля и устойчивой циркуляции океана ( GOCE ) был первым из спутников программы ЕКА « Живая планета», предназначенных для картирования гравитационного поля Земли с беспрецедентной детализацией . Основным оборудованием космического корабля был высокочувствительный градиентометр силы тяжести, состоящий из трех пар акселерометров, которые измеряли градиенты силы тяжести по трем ортогональным осям.

Запущенный 17 марта 2009 года, GOCE нанес на карту глубинную структуру мантии Земли и исследовал опасные вулканические районы. Это принесло новое понимание поведения океана; это, в частности, было основным двигателем миссии. Объединив гравиметрические данные с информацией о высоте морской поверхности, полученной с помощью других спутниковых высотомеров, ученые смогли отслеживать направление и скорость геострофических океанских течений . Низкая орбита и высокая точность системы значительно улучшили известную точность и пространственное разрешение геоида (теоретическая поверхность равного гравитационного потенциала на Земле).

Уникальная форма стрелы и плавники спутника помогли сохранить стабильность GOCE, когда он пролетел через термосферу на сравнительно небольшой высоте - 255 километров (158 миль). Кроме того, ионная силовая установка непрерывно компенсировала переменное замедление из-за сопротивления воздуха без вибрации обычного ракетного двигателя с химическим приводом , тем самым ограничивая ошибки в измерениях градиента силы тяжести, вызванные негравитационными силами, и максимально восстанавливая траекторию полета корабля. по возможности по чисто инерционной траектории.

После того, как закончилось топливо, спутник начал сходить с орбиты и 11 ноября 2013 года совершил неконтролируемый вход в атмосферу [1].

Открытия и приложения [ править ]

Цели миссии [ править ]

  • Для определения аномалий гравитационного поля с точностью до 10 -5  м / с 2 (1  мГал ). [7] [8] [9] [10] Для увеличения разрешения спутник летел по необычно низкой орбите.
  • Для определения геоида с точностью 1–2 см.
  • Для достижения вышеуказанного при пространственном разрешении лучше 100 км.

Карта и модель гравитации [ править ]

Окончательная гравитационная карта и модель геоида предоставят пользователям во всем мире четко определенные данные, которые приведут к:

  • Лучшее понимание физики недр Земли, чтобы по-новому взглянуть на геодинамику, связанную с литосферой, составом мантии и реологией, процессами поднятия и субдукции.
  • Лучшее понимание океанских течений и переноса тепла.
  • Глобальная высоту-справочная система, которая может служить в качестве опорной поверхности для изучения топографических процессов и изменения уровня моря.
  • Более точные оценки толщины полярных ледяных щитов и их движения. [11]

Выводы [ править ]

Первая глобальная гравитационная модель Земли, основанная на данных GOCE, была представлена ​​на симпозиуме ЕКА «Живая планета» в июне 2010 года [6].

Первые результаты спутниковой миссии GOCE были представлены на осеннем (осеннем) заседании Американского геофизического союза (AGU) 2010 г. доктором Рори Бингхэмом из Университета Ньюкасла, Великобритания. Карты, составленные на основе данных GOCE, показывают океанские течения с гораздо большей детализацией, чем это было доступно ранее. [12] Даже очень мелкие детали, такие как Вихрь Манна в Северной Атлантике, были видны в данных, [13] как и эффект урагана «Игорь» в 2010 году. [14] Детальный анализ данных двигателя и акселерометра GOCE по счастливой случайности показал, что он имел обнаружил инфразвуковые волны, генерируемыеЗемлетрясение Тохоку 2011 г. (после чего он случайно стал первым сейсмографом на орбите). [15]

Более поздние результаты данных GOCE выявили детали мантии Земли, включая мантийные плюмы, древние зоны субдукции и остатки океана Тетис . [16]

Последующий анализ данных GOCE также предоставил новую информацию о геологическом составе антарктического континента, включая обнаружение остатков древнего континента и по крайней мере трех кратонов под антарктическим льдом. [17] [18] [19]

Операции [ править ]

Запустить [ редактировать ]

Первая попытка запуска 16 марта 2009 года была сорвана из-за неисправности стартовой башни. [20]

GOCE был запущен 17 марта 2009 года в 14:21 UTC с космодрома Плесецк на севере России на корабле Рокот / Бриз-КМ . [21] Рокот - это модифицированная межконтинентальная баллистическая ракета УР-100Н, которая была снята с вооружения после подписания Договора о сокращении стратегических наступательных вооружений. Пусковая установка использовала две нижние ступени на жидком топливе исходной ракеты и была оборудована третьей ступенью Бриз-КМ, разработанной для точного вывода на орбиту. GOCE был запущен в солнечно-синхроннуюсумерки-рассветная орбита с наклонением 96,7 ° и восходящим узлом в 18:00. Отрыв от пусковой установки составлял 295 км. Затем орбита спутника за 45 дней снизилась до рабочей высоты, запланированной на 270 км. За это время космический корабль был введен в эксплуатацию, а электрическая двигательная установка проверена на надежность в управлении ориентацией [ нуждается в обновлении ] . [22]

Операция [ править ]

Модель GOCE

В феврале 2010 года в компьютере спутника была обнаружена неисправность, из-за которой контроллеры были вынуждены переключить управление на резервный компьютер.

В июле 2010 года у GOCE произошел серьезный сбой связи, когда спутник внезапно не смог передать научные данные своим приемным станциям. Обширные исследования, проведенные экспертами ESA и промышленности, показали, что проблема почти наверняка связана с каналом связи между процессорным модулем и модулями телеметрии главного компьютера. [23] Восстановление было завершено в сентябре 2010 года: в рамках плана действий температура пола с компьютерами была повышена примерно на 7 ° C (13 ° F), что привело к восстановлению нормальной связи. [24]

В ноябре 2010 года, когда была запланирована дата завершения первоначальной 20-месячной миссии до того, как она была отложена из-за сбоев, было решено продлить срок действия миссии до конца 2012 года, чтобы завершить первоначальную работу и провести еще 18 месяцев. Месячная миссия по улучшению собранных данных. [25]

В ноябре 2012 года орбита была понижена с 255 до 235 км (от 158 до 146 миль), чтобы получить данные с более высоким разрешением, при этом топлива оставалось еще на 50 недель. [26]

Конец миссии и возвращение [ править ]

В мае 2013 года произошло дальнейшее снижение до 229 км (142 миль).

Ксеноновое топливо у спутника закончилось в октябре 2013 года, после чего на повторный вход у него уйдет 2–3 недели . [27] 18 октября 2013 года ЕКА сообщило, что давление в топливной системе ионного двигателя GOCE упало ниже 2,5 бар, что является номинальным рабочим давлением, необходимым для запуска двигателя. [28] Впоследствии, 21 октября было официально объявлено о завершении миссии, когда у космического корабля закончилось топливо; без ксенона ионный привод перестал работать в 03:16 UTC. [3] [29]

9 ноября 2013 года в опубликованном отчете указывалось, что ожидалось, что спутник снова войдет в атмосферу в течение дня или двух. [30] [31] К этому времени высота перигея упала до 155 км (96 миль). [32]

10 ноября ЕКА ожидало, что повторный вход в атмосферу произойдет между 18:30 и 24:00 по всемирному координированному времени в тот день, при этом наиболее вероятная полоса обзора земли будет проходить в основном над океаном и полярными регионами. [33]

Его нисходящая орбита 11 ноября 2013 года прошла над Сибирью , западной частью Тихого океана , восточной частью Индийского океана и Антарктидой . [34] [35] Спутник окончательно распался около 00:16  UTC 11 ноября недалеко от Фолклендских островов . [5] [36]

Дизайн [ править ]

Полезная нагрузка [ править ]

Основной полезной нагрузкой спутника был электростатический гравитационный градиентометр (EGG) для измерения гравитационного поля Земли . Этот инструмент состоял из трех пар емкостных акселерометров, расположенных в трех измерениях, которые реагировали на крошечные изменения «гравитационного рывка» Земли, когда она двигалась по своей орбитальной траектории. Из-за своего разного положения в гравитационном поле все они по-разному воспринимали гравитационное ускорение Земли. Три оси градиентометра позволяли одновременно измерять пять независимых компонентов тензора градиента силы тяжести .

Другой полезной нагрузкой был встроенный GPS- приемник, используемый в качестве прибора слежения со спутника на спутник (SSTI); система компенсации всех негравитационных сил, действующих на космический корабль. Спутник был также оснащен лазерным ретрорефлектором, позволяющим осуществлять слежение с помощью наземных спутниковых лазерных локационных станций. [37]

Мощность и тяга [ править ]

GOCE вспыхивает до магнитуды +2, поскольку солнечная панель с температурой 67,5 градуса ненадолго отражает солнечный свет (3 января 2010 г., 17: 24: 23.15 UTC).

Рама GOCE размером 5 × 1,1 м (16 × 4 фута) имела фиксированные солнечные панели, закрывающие обращенную к солнцу сторону, которая вырабатывала 1300  Вт энергии. [38] Панели имели форму плавников, стабилизирующих космический корабль во время его движения через остаточный воздух в термосфере .

Ионный двигательная электрический двигатель, разработанный и построенный на QinetiQ космического центра «ы в Фарнборо, Англия, выбрасываются ксенона ионы со скоростью , превышающей 40000 м / с (140 000 км / ч; 89,000 миль / ч), которые компенсировали орбитальных потерь распада. Миссия GOCE закончилась, когда из ксенонового топливного бака на 40 кг (88 фунтов) опустошили. [7] Двойные ионные двигатели типа Кауфмана могли создавать тягу до 20 миллиньютонов (0,0045 фунт-силы). [39]

Хотя его прогнозируемый срок службы составлял 20 месяцев, в отчете ЕКА в июне 2010 года говорилось, что необычно низкая солнечная активность (что означает более спокойную верхнюю атмосферу и, следовательно, меньшее сопротивление корабля) означает, что топлива хватит на более длительный срок, чем прогнозируемые 20 месяцев - возможно, до 2014 года. На самом деле, окончание миссии было официально объявлено 21 октября 2013 года по прошествии 55 месяцев, при этом последние 11 месяцев находились на более низкой орбите (с большей плотностью воздуха и, следовательно, большим расходом топлива). [40]

См. Также [ править ]

  • GRACE (NASA; DLR; на орбите 2002-2017) и последующая миссия GRACE-FO
  • SLATS (JAXA), также использовали ионные двигатели для поддержания высоты

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «GOCE завершает свою миссию» . Европейское космическое агентство . Проверено 11 ноября 2013 года .
  2. ^ "GOCE запущен и находится на орбите" . Европейское космическое агентство. 17 марта 2009 . Проверено 10 октября 2013 года .
  3. ^ a b «Миссия GOCE ЕКА подходит к концу» (пресс-релиз). Европейское космическое агентство. 21 октября 2013 г. № 33-2013 . Проверено 10 июля 2017 года .
  4. ^ Scuka, Daniel (11 ноября 2013). «Обновление ESOC - 23: 50CET» . Европейское космическое агентство . Проверено 28 декабря +2016 .
  5. ^ a b Скука, Даниэль (11 ноября 2013 г.). «Район возвращения GOCE» . Европейское космическое агентство . Проверено 28 декабря +2016 .
  6. ^ a b c d e "GOCE дает новое представление о гравитации Земли" . Европейское космическое агентство. 29 июня 2010 . Проверено 29 июня 2010 года .
  7. ^ a b "Гравитационная миссия ЕКА GOCE" . Европейское космическое агентство. 16 октября 2008 . Проверено 26 октября 2008 года .
  8. ^ Дринкуотер, Марк; Хаагманс, Роджер; Керн, Майкл; Музи, Данило; Флобергхаген, Руна (февраль 2008 г.). «GOCE: Получение портрета самых сокровенных черт Земли» (PDF) . Бюллетень . Европейское космическое агентство (133): 4–13.
  9. ^ Дринкуотер, MR; Floberghagen, R .; Haagmans, R .; Музи, Д .; Попеску, А. (июль 2003 г.). "GOCE: Первая основная миссия исследователя Земли ЕКА" (PDF) . Обзоры космической науки . Kluwer Academic. 108 (1-2): 419-432. Bibcode : 2003SSRv..108..419D . DOI : 10,1023 / A: 1026104216284 . S2CID 121029480 .  
  10. ^ Johannessen, JA; Balmino, G .; Le Provost, C .; Rummel, R .; Sabadini, R .; и другие. (Июль 2003 г.). "Европейская спутниковая миссия исследователя гравитационного поля и устойчивой циркуляции океана: ее влияние на геофизику" (PDF) . Исследования по геофизике . 24 (4): 339–386. Bibcode : 2003SGeo ... 24..339J . DOI : 10,1023 / Б: GEOP.0000004264.04667.5e . hdl : 1956/3796 . S2CID 55391538 .  
  11. ^ "Научные цели GOCE" . Европейское космическое агентство . Проверено 11 ноября 2013 года .
  12. ^ Bingham, RJ; Knudsen, P .; Андерсен, OB; Пайл Р. (декабрь 2010 г.). Использование GOCE для оценки средней циркуляции в Северной Атлантике (Приглашено) . Американский геофизический союз, осеннее собрание 2010 г. 13–17 декабря 2010 г. Сан-Франциско, Калифорния. Bibcode : 2010AGUFM.G33B..08B .
  13. ↑ Амос, Джонатан (21 декабря 2010 г.). «Гравитационная миссия Goce отслеживает циркуляцию океана» . BBC News . Проверено 21 декабря 2010 года .
  14. ^ «Миссии ЕКА выделены на крупнейшей в мире научной конференции» . Европейское космическое агентство. 17 декабря 2010 . Проверено 22 декабря 2010 года .
  15. ^ "Спутник GOCE массой 1 тонна упал на Землю в воскресенье ночью" . CBC News . 21 марта 2009 . Проверено 11 ноября 2013 года .
  16. ↑ Амос, Джонатан (27 января 2014 г.). «Европейский гравитационный спутник Goce исследует мантию Земли» . BBC News . Проверено 27 января 2014 года .
  17. ^ "Гравитационный картограф ЕКА обнаруживает остатки древних континентов под антарктическими льдами" . ЕКА . 7 ноября 2018 . Проверено 13 марта 2019 .
  18. ↑ Эндрюс, Робин Джордж (23 ноября 2018 г.). «Под льдом Антарктиды кладбище мертвых континентов» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 13 марта 2019 .
  19. ^ Эббинг, Йорг; Хаас, Питер; Ферраччоли, Фаусто; Папа, Фолкер; Свиллус, Вольфганг; Боуман, Йоханнес (5 ноября 2018 г.). «Тектоника Земли с точки зрения GOCE - Улучшенная спутниковая визуализация градиента силы тяжести» . Научные отчеты . Исследования природы . 8 (1): 16356. DOI : 10.1038 / s41598-018-34733-9 . PMC 6218487 . PMID 30397250 .  
  20. ^ Bonacina, Франко (16 марта 2009). «Запуск спутника для гравитационного картографирования ЕКА отложен» . Европейское космическое агентство.
  21. ^ Bonacina, Франко (17 марта 2009). «ЕКА запускает первую миссию исследователей Земли GOCE» . Европейское космическое агентство.
  22. ^ Ферингер, Майкл; Андре, Жерар; Ламар, Даниэль; Маэусли, Дэмиен (февраль 2008 г.). «Жемчужина в короне ЕКА» (PDF) . Бюллетень . Европейское космическое агентство (133): 14–23.
  23. ↑ Амос, Джонатан (21 августа 2010 г.). «Компьютерный удар по европейскому гравитационному спутнику Goce» . BBC News . Проверено 22 августа 2010 года .
  24. ^ "Гравитационная миссия GOCE снова в действии" . Европейское космическое агентство. 7 сентября 2010 . Проверено 29 сентября 2010 года .
  25. ^ "Гравитационная миссия ESA продлена на 18 месяцев" . Европейское космическое агентство. 25 ноября 2010 г.
  26. ↑ Уиндер, Дженни (19 ноября 2012 г.). "GOCE - Как низко он может опуститься?" . Вселенная сегодня .
  27. ^ "Миссия GOCE ЕКА завершится в этом году" . Европейское космическое агентство. 13 сентября 2013 . Проверено 11 ноября 2013 года .
  28. ^ Скука, Даниэль; Штайгер, Кристоф (18 октября 2013 г.). «Горючее GOCE постоянно кончается» . Европейское космическое агентство . Проверено 11 ноября 2013 года .
  29. ^ Скука, Даниэль; Штайгер, Кристоф (21 октября 2017 г.). «Обновление по GOCE» . Европейское космическое агентство . Проверено 10 июля 2017 года .
  30. ↑ Allman, Tim (9 ноября 2013 г.). « „ Не паникуйте“: Один-тонный спутник падает на Землю» . BBC News . Проверено 11 ноября 2013 года .
  31. ↑ Хендерсон, Грег (9 ноября 2013 г.). « „ Ferrari пространства“ , разбивающихся на Землю - Может быть , завтра» . NPR . Проверено 10 ноября 2013 года .
  32. ^ "GOCE - Орбита" . Небеса выше . Проверено 11 ноября 2013 года .
  33. ^ Скука, Даниэль; Клинград, Хайнер (10 ноября 2013 г.). "Прогноз возвращения в атмосферу GOCE из Управления космического мусора ЕКА" . Европейское космическое агентство . Проверено 11 ноября 2013 года .
  34. ^ "GOCE поддается гравитации" . Европейское космическое агентство. 11 ноября 2013 . Проверено 11 ноября 2013 года .
  35. ^ Смит, Мэтт (10 ноября 2013 г.). «Падающий европейский спутник сгорает при входе в атмосферу» . CNN . Проверено 11 ноября 2013 года .
  36. ↑ О'Нил, Ян (11 ноября 2013 г.). «Twitter: GOCE сгорел над Фолклендскими островами» . Новости открытия . Архивировано из оригинального 12 ноября 2013 года.
  37. ^ Стругарек, Дариуш; Сосница, Кшиштоф; Джегги, Адриан (январь 2019 г.). «Характеристики орбит GOCE по данным спутниковой лазерной локации». Успехи в космических исследованиях . Эльзевир. 63 (1): 417–431. DOI : 10.1016 / j.asr.2018.08.033 .
  38. ↑ Амос, Джонатан (24 октября 2008 г.). «Гравитационный полет Гоче переносится в 2009 год» . BBC News . Проверено 26 октября 2008 года .
  39. ^ "Миссия GOCE" . Европейское космическое агентство . Проверено 16 апреля 2017 года .
  40. ↑ Амос, Джонатан (28 июня 2010 г.). «Спутник Goce рассматривает гравитацию Земли в высоком разрешении» . BBC News . Проверено 30 июня 2010 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Сайт GOCE Европейского космического агентства
  • Сайт GOCE от ESA Earth Explorers
  • Сайт GOCE от ESA Operations
  • Сайт GOCE от ESA eoPortal