ماهواره میدان گرانشی و ماهواره کاوشگر گردش اقیانوسی (GOCE) که توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) توسعه یافته است، توسط پرتابگر Rockot که از پلستسک بلند شد، به مدار زمین نزدیک به همگام و نزدیک به خورشید فرستاده شد. کیهان در شمال روسیه در 17 مارس 2009.
با این پرتاب، فصل جدیدی در تاریخ رصد زمین در اروپا آغاز شد. GOCE اولین ماهواره از خانواده جدیدی از ماهواره های ESA است که برای مطالعه سیاره ما و محیط آن به منظور افزایش دانش و درک ما از فرآیندهای سیستم زمین و تکامل آنها طراحی شده است تا ما را قادر سازد تا به چالش های تغییرات آب و هوایی جهانی رسیدگی کنیم.به طور خاص، GOCE تفاوت های دقیقه ای را در میدان گرانش زمین در سراسر جهان اندازه گیری خواهد کرد.
پرتابگر روسی راکت که از یک موشک بالستیک تبدیل شده مشتق شده است، در ساعت 15:21 CET (14:21 به وقت گرینویچ) بلند شد و به سمت شمال بر فراز قطب شمال پرواز کرد. حدود 90 دقیقه بعد، پس از یک چرخش مداری و دو سوختن بریز-KM در مرحله بالایی، فضاپیمای 1052 کیلوگرمی با موفقیت در مدار قطبی دایره‌ای در ارتفاع 280 کیلومتری با شیب 96.7 درجه به سمت استوا رها شد. پرتاب از Eurockot Launch Services، یک شرکت آلمانی/روسی مستقر در برمن، آلمان تهیه شد.
تماس با GOCE از طریق ایستگاه ردیابی ESA در Kiruna، سوئد، مدت کوتاهی پس از جدایی برقرار شد. این فضاپیما اکنون تحت کنترل تیم‌های ESA در مرکز عملیات فضایی اروپا در دارمشتات آلمان است.
"GOCE اولین ماهواره علمی ESA است که از زمان Envisat در سال 2002 به رصد زمین اختصاص داده شده است. اندازه آن تغییر کرده است، اما منطق یکسان است: ارائه بهترین علمی که فناوری ما می تواند برای حداکثر سود جامعه علمی ارائه دهد. ژان ژاک دوردن، مدیر کل ESA گفت: و در نهایت شهروندان اروپا و جهان.
GOCE در سال 1999 به عنوان اولین ماموریت هسته کاوشگر زمین تحت برنامه سیاره زنده ESA انتخاب شد. این ماهواره توسط یک تیم صنعتی به رهبری Thales Alenia Space در تورین ایتالیا ساخته شده است. فضای آستریوم EADS در فردریشهافن، آلمان، این پلتفرم را فراهم کرد. Thales Alenia Space در کن، فرانسه، ابزار اصلی را با استفاده از حسگرهای بسیار دقیق توسعه یافته توسط Onera فرانسه توسعه داده و یکپارچه کرده است. در مجموع 45 شرکت اروپایی در ساخت این ماهواره مشارکت داشته اند.
به مدت 24 ماه، GOCE داده های گرانش سه بعدی را در سراسر جهان جمع آوری خواهد کرد. داده‌های خام روی زمین پردازش می‌شوند تا دقیق‌ترین نقشه میدان گرانشی زمین را تا به امروز تهیه کنند و ژئوید را اصلاح کنند: شکل مرجع واقعی سیاره ما. دانش دقیق ژئوئید، که می تواند به عنوان سطح یک اقیانوس ایده آل جهانی در حالت استراحت در نظر گرفته شود، نقش بسیار مهمی در مطالعه بیشتر سیاره ما، اقیانوس ها و جو آن خواهد داشت.این به عنوان مدل مرجع برای اندازه‌گیری و مدل‌سازی تغییرات سطح دریا، گردش اقیانوس و دینامیک کلاهک یخ قطبی ما عمل خواهد کرد.
محموله منحصر به فرد در یک فضاپیمای منحصر به فرد
ابزار اصلی محموله یک گرادیومتر گرانشی الکترواستاتیک پیشرفته است که دارای شش شتاب سنج بسیار حساس است که به صورت جفت در امتداد سه محور عمود بر یک ساختار کربن-کربن فوق العاده پایدار نصب شده اند. این ماموریت نه خود گرانش، بلکه تفاوت‌های کوچک گرانش بین جفت‌های شتاب‌سنج را با فاصله 50 سانتی‌متری از هم اندازه‌گیری می‌کند.
داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط GOCE دقت 1 تا 2 سانتی‌متر در ارتفاع ژئوئیدی و 1 میلی‌گال برای تشخیص ناهنجاری‌های میدان گرانشی به دست می‌آورند (به عنوان مثال، کوه‌ها معمولاً باعث تغییرات گرانشی محلی از ده‌ها میلی‌گال تا تقریباً صد). وضوح فضایی از چند صد یا هزاران کیلومتر در ماموریت های قبلی به 100 کیلومتر با GOCE بهبود خواهد یافت.
برای به دست آوردن حداکثر عملکرد از گرادیومتر، GOCE به گونه ای طراحی شده است که با وجود مدار در ارتفاع پایین، محیطی بسیار پایدار و دست نخورده را فراهم کند که فضاپیما را مجبور به تحمل کشش جزئی اما قابل توجه از بالاترین لایه ها می کند. جو این دلیل اصلی طراحی شکل آیرودینامیکی سر پیکان باریک آن به طول 5 متر است.
این فضاپیما همچنین دارای دو موتور یون زنون کم مصرف است، یکی اصلی و دیگری پشتیبان، که هر کدام می توانند نیروی رانش 1 تا 20 میلی نیوتن (نیروی معادل بازدم ما) را ارائه دهند. این رانشگرها بر اساس میانگین شتاب شناسایی شده توسط دو شتاب سنج که در امتداد محور سرعت نصب شده اند، برای جبران در زمان واقعی برای پسا جو استفاده خواهند شد.
ساختار و طراحی فضاپیما همچنین برای فیلتر کردن انواع اختلالات، با استفاده از مواد فوق پایدار برای محدود کردن اثرات چرخه حرارتی، بدون هیچ گونه قطعات قابل استقرار یا متحرک، بهینه شده است.
یک ماموریت، فواید بسیار
طی شش هفته آینده، تیم های ESA و شرکای صنعتی آن GOCE را بررسی و راه اندازی خواهند کرد. سپس فضاپیما به مدار عملیاتی خود در ارتفاع 263 کیلومتری منتقل خواهد شد و محموله آن شش هفته دیگر راه اندازی و کالیبره خواهد شد. عملیات ماموریت قرار است در تابستان 2009 آغاز شود.
نقشه برداری از میدان گرانش زمین با چنین دقتی به نفع همه شاخه های علوم زمین خواهد بود.
برای ژئودزی، یک مدل مرجع واحد برای اندازه گیری ارتفاع در سراسر جهان ارائه می دهد و ناپیوستگی بین سیستم های ارتفاع را برای خشکی ها، کشورها و قاره های مختلف حذف می کند. این امکان بررسی بهتر تغییرات سطح دریا را فراهم می‌کند و به گستره اجازه می‌دهد تا تاریخچه بیش از 200 سال سطح دریاهای ثبت‌شده در سراسر جهان را بازبینی کند.
برای اقیانوس شناسی، دانش بهتر از میدان گرانش به طور قابل توجهی ابهامات فعلی در مورد گرمای اقیانوس و انتقال جرم را کاهش می دهد، که به پیشرفت های فوق العاده ای در مدل های پیش بینی آب و هوا و گردش جهانی اقیانوس تبدیل می شود. GOCE همچنین دانش ما را در مورد سنگ بستر کلاهک قطبی در گرینلند و قطب جنوب بهبود خواهد بخشید. نقشه ژئوئید دقیق تعیین مدار بهتری را برای ماهواره‌هایی که ورقه یخ را رصد می‌کنند و در نتیجه دقت اندازه‌گیری را افزایش می‌دهد.
برای ژئوفیزیک، ترکیب نتایج GOCE با مغناطیس، توپوگرافی و داده های زلزله شناسی به تهیه نقشه سه بعدی دقیق از تغییرات چگالی در پوسته زمین و گوشته بالایی کمک می کند. این کمک بزرگی به بهبود همه مدل‌سازی حوضه‌های رسوبی، شکاف‌ها، حرکت تکتونیکی و تغییرات عمودی دریا/خشکی خواهد بود و درک ما از فرآیندهای مسئول خطرات طبیعی را افزایش می‌دهد.
One Earth Explorer بالا، بیشتر در راه است
فولکر لیبیگ، مدیر برنامه های رصد زمین در ESA، گفت: "این موفقیت پرتاب نشان دهنده طلوع نسل جدیدی از ماهواره های علوم زمین در اروپا است." ماهواره ها و راه را برای ماموریت های کاوشگر زمین بیشتر هموار می کند.دانشمندان فوراً منتظر مجموعه داده‌های این مأموریت‌ها هستند. ما چهار راه اندازی دیگر در دو سال آینده داریم. این بدان معناست که ما در یک زمان بسیار شلوغ هستیم."
GOCE اولین ماموریت هسته ای کاوشگر زمین تحت برنامه سیاره زنده ESA است که در سال 1999 برای تقویت تحقیقات در مورد جو زمین، بیوسفر، هیدروسفر، کرایوسفر و فضای داخلی زمین، تعامل آنها و تأثیر فعالیت های انسانی بر این طبیعت آغاز شد. فرآیندها دو ماموریت اصلی دیگر که برای پرداختن به موضوعات خاص مورد توجه عمومی انتخاب شده‌اند، در حال توسعه هستند: ADM-Aeolus برای دینامیک جوی (2011) و EarthCARE برای بررسی تعادل تشعشعی زمین (2013). سه ماموریت فرصت کاوشگر زمین کوچکتر نیز در دست آماده سازی هستند: Cryosat 2 برای اندازه گیری ضخامت ورقه یخ (2009)، SMOS برای مطالعه رطوبت خاک و شوری اقیانوس (2009) و Swarm برای بررسی تکامل میدان مغناطیسی (2011).
