Спутник GOCE: миссия на орбите завершена, исследования продолжаются

С помощью GOCE более точно определена форма нашей планеты, измерена сила тяготения в различных районах Земли и плотность земной коры.

Десять дней назад информационные агентства мира сообщили о прекращении работы научного спутника GOCE Европейского космического агентства (ESA), который выработал ресурс запасов топлива, вошел в верхние слои атмосферы и сгорел в плотных слоях над территорией, охватывающей западную часть Тихого океана.

Космический аппарат GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) ESA весом в 1 тонну был выведен с российского космодрома Плесецк ракетой-носителем «Рокот» на низкую околоземную солнечно-синхронную орбиту  17 марта 2009 года.
Этот аппарат, научной миссией которого стало изучение гравитационного поля и установившихся океанических течений нашей планеты,   стал одним из исследовательских аппаратов в ряду спутников, запускаемых в рамках европейской программы Earth Explorer («Исследователь Земли»),
Надо сказать, что в соответствии с этой программой были также запущены и другие научные спутники ЕКА - «Смос»  (SMOS – с целью исследования влажности почв и уровня солености вод мирового океана) и спутник «Криосат»  (CryoSat – для изучения ледового покрова приполярных областей земного шара).
В рамках программы уже в ближайшее время планируется запуск еще одного европейского спутника  «Сворм» (Swarm) для изучения магнитного поля Земли

Основной задачей космического аппарата GOCE во время его штатной работы, было исследование и проведение высокоточного картографирования гравитационного поля Земли. Здесь речь идет, прежде всего, о неравномерном распределении гравитирующих  масс внутри нашего небесного тела. Для проведения процесса картографирования с максимально возможной  точностью, разработчики выбрали весьма низкую орбиту в 260 км над поверхностью Земли (примерно на 500 км ниже, чем обычно орбиты научных спутников).

Выбор такой орбиты и поставленные научные задачи определили и конструктивный облик самого аппарата. Дело в том, что на такой высоте еще проявляются тормозное воздействие, хотя и весьма разреженной земной атмосферы. Это в известной мере определило выбор аэродинамической формы GOCE. Кроме этого установленный на борту аппарата  ионный двигатель, работающий на ксеноне, обеспечивал требуемые программой небольшие изменения орбиты для проведения коррекций и запланированных орбитальных маневров. В частности, в августе 2012 – феврале 2013 года было осуществлено постепенное снижение высоты орбиты до 235 км, что позволило провести уточнение параметров гравитационного поля нашей планеты.

Уже первые два месяца работы на орбите дали возможность   построить модель геоида, которая обеспечивала оценку гравитации Земли с недостижимой ранее точностью и которая с каждым месяцем дальнейших измерений становилась все более высокой.
 В результате на основании гравиметрических данных полученных спутником, специалисты смогли составить новую сверхточную гравитационную карту Земли. Также, благодаря данным собранным орбитальным аппаратом, ученые смогли получить карту границы литосферы и мантии нашей планеты с более высоким разрешением.

Таким образом, спутник GOCE позволил исследовать не только силу тяготения в различных районах Земли, но и связанные с ней явления – океанические течения, полости земной коры и поведение в них жидких и газовых сред (подземных вод,  нефти, газов и т.д.).

В процессе работы спутника на орбите не менее актуальной стала и вторая цель миссии – исследование океанической топографии и течений мирового океана. Созданная на основе проведенных исследованиях точная модель геоида дала возможность ученым получить более ясное представление о форме океанов и специфике океанических течений, циркуляции океанических вод, уровня моря и динамики движения льдов.

Новый вклад спутник  GOCE сделал в исследовании верхних слоев атмосферы Земли. По словам одного из руководителей научной программы миссии Dr. Eelco Doornbos (Delft University of Technology), точные измерения бортовых акселерометров, которые являются частью гравитационного градиометра научного аппарата, были использованы для определения аэродинамических сил, действующих на спутник, с целью  изучения сложной зависимости между солнечной активностью, плотностью и скоростью ветра в верхних слоях атмосферы.

Специалисты-сейсмологи отмечают также возможности GOCE как своеобразного  «космического сейсмометра» - высокочувствительные датчики позволили, используя данные об изменениях в плотности верхних слоев атмосферы, не только уловить, но  и измерить низкочастотные колебания атмосферы Земли, вызываемые землетрясением.

Конечно, это пока лишь первые  шаги в изучении, анализе внушительного объема данных, полученных в ходе завершившейся космической миссии.   «Для нас, ESA,  GOCE стала фантастической миссией,  - говорит Volker Liebig, ЕКА директор «Программ Наблюдения за Землей»… В дальнейшем последуют новые исследования в области гравитации на основе на полученных данных высокого разрешения ».

Результаты миссии  GOCE ЕКА имеют большое значение не только для ученых-специалистов:  физиков и  астрономов, климатологов и геологов, океанологов,  сейсмологов. Информация, которая получена с борта  спутника, а сейчас обрабатывается и анализируется, будет интересна и может быть использована во многих сферах – в практической космонавтике и авиации, в отраслях горно-, нефте- и газодобывающей промышленности, в работе гидрометеорологических служб, транспортном судоходстве и др. А также, в перспективе, - для визуализации процессов, происходящих под поверхностью Земли - при прогнозировании и предупреждении опасных природных ситуаций и катаклизмов на нашей планете.

Иллюстрации  ESA