Születésnap az űrben: 10 éves CHAMP misszió

A GFZ összefoglalja a műholdas életet

A CHAMP geofizikai kutatási műholdas modellképe © T. Althaus / GFZ Potsdam, NASA Image Archive
felolvasta

Ma 14:32 közép-európai nyári időszámítás szerint a CHAMP geofizikai műholda 57 217 alkalommal kering a földön, tizedik évfordulóját ünnepli. "A CHAMP manapság vitathatatlanul a Föld rendszer felfedezésének egyik legsikeresebb küldetése" - mondta Reinhard Hüttl professzor, a GFZ Német Földtudományi Kutatóközpontjának vezérigazgatója.

"Tíz évvel ezelőtt tudósaink meg voltak győződve e küldetés tudományos értékéről. Milyen sok adat és új betekintés történt a misszió során, ami mindannyian meglepte. A CHAMP úttörő újabb ismereteket tett lehetővé három küldetési területén "- folytatta Hüttl.

1995-ben a Szövetségi Oktatási és Kutatási Minisztérium műholdas missziót kezdeményezett az űrtechnológiával kapcsolatos ismeretek előmozdítása érdekében Kelet-Németországban. A projekt megvalósításához a GFZ CHAMP által javasolt koncepciót - a CHAlling mini műholdas hasznos teherét - választották. Az eredmény egy 522 kilogrammos műholdas teljes hossza 8, 33 méter volt a Föld gravitációs mezőjének, a földi mágneses mezőnek a mérésére és a légköri hangzás mérésére.

Pontosan egy évtizeddel ezelőtt a műholdat közel poláris pályára hozta egy képeskönyv elindításával egy orosz COSMOS rakéta fejében a Plesetsk indulási helyéről.

Jobb kép a föld gravitációjáról

Mint az összes műhold, amely a Föld közelében repül, a CHAMP nem pontosan elliptikus pályán repül a föld körül, hanem szabálytalan pályán: a Földön és a Földön tapasztalható egyenetlen tömegeloszlás miatt a műholdat néha több, máskor kevesebb vonzza. A pálya mérése alapján tehát következtetni lehet az alapul szolgáló, változó föld gravitációra. kijelző

A GFZ szerint a CHAMP volt az első, amely lehetővé tette a műholdak folyamatos, másodpercenkénti pontosságú követését. A napsugárzás nyomása és a maradék légkör miatt a CHAMP magasságkilométerben az eredmény zavaró gyorsulásokat eredményez; A CHAMP-nál azonban először közvetlenül és nagyon pontosan meg lehet mérni egy 3D-s gyorsulásmérővel, amely pontosan a műholdas súlypontjában található.

A műholdas helyzetét a helyiségben csillagérzékelők is szabályozzák. Ezzel az egyedülálló és innovatív műszer-konfigurációval a CHAMP először képes volt a Föld gravitációs mezőjét az egyetlen műhold pályafutási zavaraitól kiszámítani. Ennek eredményeként a térbeli felbontás 1500 kilométerről 300 kilométerre nőtt.

A föld fizikai felületének eltérései GFZ Potsdam

Dudorok és horpadások a föld testében

A dudorok és bemélyedések detektálását a föld testében gyökeresen jobban detektálták a CHAMP műholdak, így a föld gravitációjának képét világszerte "burgonya nehéz burgonya" néven ismerték. Ezen adatok felhasználása nagyon változatos, a geofizikától az óceánföldrajzig és a pontos műholdas navigációig terjed a Földön.

A GFZ szerint a CHAMP alkalmazásával először volt észlelhető a gravitációs mező időbeli és nagymértékű változása. Ez a műholdat tette a német / amerikai GRACE - Gravity Recovery And Climate Experiment - misszió elődjének, amely két azonos iker műholdból áll, CHAMP-szerű műszerekkel és egy mikrohullámú mérőrendszerből a nagy pontosságú interszatellit távolságméréshez.

CHAMP mágneses mező mérések

A többtulajdonos CHAMP emellett új betekintést nyert a geomágneses mezőbe - folytatja a GFZ. A Föld mágneses mezőjének az elmúlt tíz évben bekövetkezett változása fontos eredményként mutatja a mágneses mező erősségének jelenlegi csökkenését, amely különösen az Atlanti-óceán déli részén mutatható ki. A Föld mező gyengeségének ezen zónájában az elmúlt 30 évben tizenkét százalékos csökkenést regisztráltak. A sugárzás hatása miatt már megfigyelhető a műholdas működés zavarainak növekedése.

A föld mágneses mezőjének szerkezete - GFZ Potsdam

A nagy előrehaladás lehetővé tette a CHAMP misszió számára a kéreg kőzetének mágnesesedésének mérését. Készíthető példátlan felbontású mágneses jelek globális térképe, amely bemutatja a fontos ásványok és ércek lerakódásait. Különösen figyelemre méltó az orosz vasérc-lerakódás Kurszkban, de Nyugat-Afrikában a gyémánttartó rétegek is láthatók. Ezenkívül a térkép megmutatja az óceánok sebességét a különböző régiókban, valamint azokat a zónákat, amelyekben a kéreg belemerül a köpenybe.

Szabálytalanságok kimutatása az ionoszférában

A GFZ szerint egy teljesen új alkalmazás az ionoszféra rendellenességeinek észlelése. Ezek érzékenyek a GPS jelek vételére. A CHAMP tíz éves mágneses mező adatai alapján a szabálytalanságok egyfajta klimatológiáját lehet létrehozni. A szabálytalanság eloszlása ​​egyértelműen megoszlik, amely erősen függ az évszaktól, a napszakotól, valamint a hely hosszától és szélességétől. A GFZ szerint ezek az eredmények rendkívül érdekesek a GPS-alkalmazások növekvő fontossága miatt.

A CHAMP küldetés nagyon meglepő eredménye az óceáni dagályok által generált mágneses jelek azonosítása. Ha a vezető folyadékot merőlegesen mozgatják a mágneses mezőre, akkor egy elektromos mező jön létre, amely viszont nagyon gyenge mágneses mezőt generál. A CHAMP magasságában az érték csak a Föld főmezőjének 1 / 50.000 volt.

A CHAMP szabványokat is meghatároz a mágneses mező mérésében: a 2012-re tervezett SWARM ESA misszió három CHAMP eredetű műholdból áll.

A légkör és az ionoszféra GPS-alapú távérzékelése

A CHAMP az első olyan műholdas küldetés, amely az innovatív GPS rádió-okkulációs módszert használja a Föld légkörének és az ionoszféra globális tesztelésére. Amikor a CHAMP látása szerint az egyik GPS-műhold lement a Föld mögött, akkor a Föld mögött eltűnő műholdak jelei megváltoznak, amikor áthaladnak a Föld légkörén. Ebből származhat a hőmérséklet, a vízgőz-tartalom vagy akár az elektron sűrűsége az ionoszférában a légkör vertikális profilja.

A GFZ szerint a CHAMP a poláris pályájának köszönhetően lehetővé teszi ezen változók globális lefedettségét, amelyeket beépítenek az időjárás-előrejelzésbe és az éghajlati kutatásokba. Kimutatták, hogy még a körülbelül 160 napi CHAMP mérés is bizonyíthatóan javítja a globális előrejelzéseket. 2006-ban a GFTP által generált CHAMP méréseket működés közben és folyamatosan használták a globális időjárás-előrejelzéshez az Egyesült Királyság Met Office-ban. Más európai, japán és kanadai időjárási központok hamarosan követik a Met Office-t.

A CHAMP által létrehozott GPS rádió-tenyésztési mérések idősorjai az egyetlen és leghosszabb GPS-RO adatkészlet. Az első klimatológiai vizsgálatok a nagyon pontos CHAMP adatokkal megerősítik az egyéb légköri adatokkal vagy éghajlati modellekkel kapott eredményeket. Például az öt és 25 kilométeres tengerszint feletti magasság hőmérsékleti trend-elemzése egyértelműen a troposzféra enyhe felmelegedését mutatja, miközben a sztratoszféra nagy részein hűtést figyeltek meg.

GPS reflektometria és az időjárási viszonyok

Váratlan, de rendkívül megengedő eredményként a CHAMP képes volt rögzíteni a tenger és a jég felszínéről visszavert GPS jeleket is. Ezek a jelek információkat tartalmaznak a tükröződő víz- és jégfelületekről, és nagy a távoli érzékelés lehetősége. A jövőben a GPS reflektometria várhatóan meghatározza például a tengeri felületek feletti hullámmagasságokat, amelyek összekapcsolhatók a szél sebességével és a szél irányával.

A folyamatos megfigyelés a GFZ szerint lehetővé teszi az úgynevezett űrjárási időjárások észlelését is. Az ionoszférában zajló folyamatok, mint az űr időjárási elemei, fontos szerepet játszanak a telekommunikációban, a műholdas navigációban és a rádiós radar rendszerekben. Az ionoszféra vihar jelentősen csökkentheti e rendszerek megbízhatóságát. Az űrjárási időjárás szisztematikus monitorozása a CHAMP segítségével elősegíti a potenciális veszélyek korai felismerését és a megfelelő előrejelzések vagy figyelmeztetések kiadását.

Üzleti út vége

A CHAMP tíz évvel ezelőtt elhagyták a körülbelül 460 kilométer tengerszint feletti magasságban. Azóta folyamatosan süllyed. Hosszú élettartama annak is köszönhető, hogy a hideggáz hozzáállás-ellenőrző gázát háromszor megemelték. Most azonban a CHAMP elérte a 265 kilométer magasságát, és a vékony légkör, amely egyre sűrűbbé válik a talaj felé, egyre tovább lassítja azt. Ez a sűrűbb légkör a műholdat aerodinamikai alakjának következtében többször hátrafelé fordult.

Ennek eredményeként az Űrvezérlő Központ irányítói az elmúlt hónapokban visszafordították őket, és a CHAMP most úgy repül hátra. De ez a Man is sokáig nem fog segíteni a GFZ adatai szerint: feltehetően az éves szeptemberben a CHAMP műholdas elégedett lesz a teljesített és rendkívül sikeres küldetés után.

(idw - Helmholtz Center Potsdam GFZ Német Földtudományi Kutatóközpont, 2010. július 15 - DLO)