Explorador de circulación oceánica en estado estable y campo de gravedad

Explorador de circulación oceánica en estado estable y campo de gravedad
GOCE Descripción de esta imagen, también comentada a continuación Modelo del satélite GOCE ( DLR ). Datos generales
Organización Agencia Espacial Europea
Constructor Alenia Spazio, luego Thales Alenia Space
Programa Planeta viviente (Explorador de la Tierra)
Campo Medición del campo gravitacional de la Tierra.
Estado Misión completada
Lanzamiento 17 de marzo de 2009
Lanzacohetes Rokot
Fin de la misión 10 de noviembre de 2013
Duración 2 años (misión principal)
Desorbitando 11 de noviembre de 2013
Identificador de COSPAR 2009-013A
Sitio ESA
Características técnicas
Misa en el lanzamiento 1.100  kilogramos
Propulsión Motor iónico
Control de actitud Estabilizado en 3 ejes
Energia electrica 1.300 vatios
Orbita
Orbita Órbita sincrónica con el sol
Periapsis 250  kilometros
Inclinación 96,5 °
Instrumentos principales
HUEVO Gradiómetro
GPS Receptor GPS
LRR Retrorreflector láser

Campo de gravedad y el estado de equilibrio del océano Explorador de la Circulación (GOCE) es unsatélite científicode laAgencia Espacial Europealanzó17 de marzo de 2009, destinado a medir con una resolución de 2  cm , el campo gravitacional ( geoide ) de la Tierra . Para cumplir este objetivo, el satélite se coloca en una órbita particularmente baja a una altitud de 260 kilómetros y está equipado con acelerómetros de muy alta precisión. La misión termina en11 de noviembre de 2013 por haber cumplido todos sus objetivos

Contexto

GOCE es la primera misión científica Earth Explorer del programa Living Planet de la Agencia Espacial Europea . Este programa está dedicado al estudio de la Tierra desde el espacio y está compuesto por misiones científicas y misiones destinadas a recopilar datos para uso operativo, agrupadas bajo el nombre Earth Watch . GOCE fue seleccionada en 1999 y luego de una fase de estudio de viabilidad, se encomendó su desarrollo industrial aFebrero de 2001a la empresa italiana Alenia Spazio con el objetivo de su lanzamiento en 2005.

Metas

El campo gravitacional de la Tierra no es homogéneo: con un valor promedio de 9.800 m / s 2 , es de solo 9.788 m / s 2 a nivel del ecuador y 9.838 m / s 2 en los polos. Esta desviación se debe a la forma ligeramente aplanada de la Tierra generada por la rotación del planeta. La intensidad de la gravedad también está influenciada por el relieve sobre y debajo del mar. Finalmente, la gravedad se ve afectada por la distribución de materiales dentro de la Tierra, que no es uniforme: no solo varía el grosor de la corteza y el manto terrestres , sino que estas capas en sí mismas no son homogéneas. La presencia de agua o petróleo en el subsuelo, así como el aumento del nivel del mar debido a las corrientes marinas o la marea , los cambios que afectan el hielo marino o las erupciones volcánicas también pueden modificar el campo en menor escala.

GOCE es una misión de geodesia que tiene como objetivo mapear con precisión el campo gravitacional de la Tierra y así medir todos los factores que contribuyen a su valor. El satélite debe permitir modelar un geoide (forma geométrica de la Tierra que refleja la intensidad del campo gravitacional) de la Tierra con una precisión de 2-3  cm para una resolución de 100  km, es decir , una mejora de un orden de magnitud. en comparación con los modelos existentes. El satélite debe medir las anomalías del campo gravitacional local con una precisión de 1  miligal ( 10-5  m / s 2 ). Las mediciones realizadas por GOCE deberían mejorar nuestro conocimiento de la estructura interna de la Tierra y los mecanismos sísmicos. Estos datos deberían permitir evaluar fenómenos globales como las grandes corrientes oceánicas , la topografía y la evolución de los casquetes polares, que son factores que contribuyen al cambio en el nivel de los océanos.

Diseño de misión

Para lograr el objetivo fijado para la misión, los jefes de proyecto diseñaron un satélite que viaja a una altitud particularmente baja, mejorando así su sensibilidad a las variaciones en el campo gravitacional: GOCE viajando en una órbita síncrona con el sol de 250  km con una inclinación de 96,5 ° . Pero a esta altitud, el satélite está sometido a una importante resistencia de la atmósfera residual que debe ser compensada por la propulsión con gran precisión para no distorsionar las mediciones. La sensibilidad de los acelerómetros utilizados constituye el segundo factor que permite alcanzar los objetivos marcados para la misión.

Desarrollo

El contratista principal para el desarrollo de GOCE está a cargo de la empresa italiana Alenia Spazio (parte del grupo Thales Alenia Space ). EADS Astrium proporciona la plataforma mientras que Alcatel Space es responsable de la realización del instrumento principal, el gradiómetro , que incorpora los acelerómetros desarrollados por la Oficina Nacional de Estudios e Investigación Aeroespacial (ONERA).

Características técnicas

A la muy baja altitud seleccionada para la misión, la resistencia de la atmósfera residual es importante. Para limitar su impacto en el desplazamiento del satélite de 1.100  kg de peso , tiene una forma alargada (5,3 metros) simétrica con una sección frontal octogonal con un área limitada a 1  m 2 . Dos aletas verticales injertadas en el cuerpo central proporcionan una estabilidad aerodinámica adicional. El satélite está estabilizado en 3 ejes . Los paneles solares con células fotovoltaicas a arseniuro de galio aportan 1300 vatios y se utiliza una batería de iones de litio con una capacidad de 78 Ah para almacenar energía eléctrica durante los periodos de eclipse. Un conjunto de motores iónicos propulsados ​​por xenón , cuyo empuje se puede modular entre 1 y 20  mili newtons , compensa constantemente el arrastre atmosférico de modo que el movimiento del satélite solo está sujeto al campo gravitacional terrestre. Las telecomunicaciones se realizan en banda S con un flujo ascendente de 4  kilobits y un flujo descendente de 850 kilobits. Las conexiones en ambas direcciones se realizan con la estación de Kiruna , en Suecia .

Carga útil

La carga útil incluye tres instrumentos:

Realización de la misión

El lanzamiento está programado para el 10 de septiembre de 2008, pero se pospone varias veces después del descubrimiento de una falla en la unidad de suministro de energía de la unidad giroscópica de la etapa superior Briz-K del lanzador Rokot, luego está programado para el16 de marzo de 2009. El satélite finalmente se puso en órbita en17 de marzo de 2009del cosmódromo de Plessetsk en Rusia . Doce meses después de su lanzamiento, el satélite recopila los datos que le permiten alcanzar sus objetivos. La8 de julio de 2010, GOCE no puede transmitir los datos científicos recopilados. Los expertos de la ESA y los fabricantes interesados ​​logran determinar que el problema radica en el vínculo entre los módulos responsables de la telemetría y el del procesador. Al descargar nuevas versiones del software del sistema y aumentar la temperatura de la partición en la que están montadas las computadoras en 7  ° C, los controladores de tierra pueden restablecer el funcionamiento normal.septiembre 2010. La misión debe terminar enabril 2011pero se prorroga por 18 meses. El consumo de xenón es menor de lo esperado y mientras la extensión de la misión de GOCE está a punto de completarse, el consejo científico del programa, tras consultar a la comunidad de usuarios, decide intentar obtener datos de mayor precisión bajando la órbita. Esto se reduce gradualmente entreAgosto 2012 y abril 2013de 255  km a 235  km . Después de tomar medidas en su nueva órbita, el21 de octubre de 2013, el satélite llega al cabo de 40  kg de xenón lo que permite operar su motor iónico . Privado de propulsión, el satélite perdió rápidamente altitud. La11 de noviembre de 2013, comienza su reentrada atmosférica pasando sobre Siberia , el Océano Pacífico occidental , el Océano Índico oriental y la Antártida . El satélite se desintegra a gran altura y alrededor del 25% de sus 1.100  kg probablemente llegue a la superficie de la Tierra a lo largo de su órbita sin causar daños. La misión cuesta 350 millones de euros incluido el coste del lanzador y la fase operativa.

Resultados científicos

Los primeros resultados desarrollados a partir de los datos de GOCE se presentan durante el Simposio Planeta Vivo de la ESA que se lleva a cabo desde28 de junio a 2 de julio de 2010en Bergen , Noruega . Se produce un primer geoide global con solo dos meses de datos. Posteriormente, la precisión se mejora con cada ciclo de 2 meses. Los datos recopilados muestran que el transporte de calor alrededor de la Tierra se realiza hasta un 70-80% a través de la atmósfera y un 20 a 30% en los océanos , mientras que los científicos estiman hasta ahora que la proporción debería ser del 50-50%. La31 de marzo de 2011, durante un congreso científico que reúne a los usuarios de GOCE que tiene lugar en Munich , Alemania , se presenta una versión exitosa del geoide. El nuevo geoide que se abstrae de las corrientes y mareas oceánicas y es un punto de referencia crucial para medir la circulación oceánica, determinar los cambios en el nivel del océano y la dinámica del hielo, todos los cuales impactan los procesos de cambio climático.

Notas y referencias

Notas

Referencias

  1. (in) "  La tarea principal del explorador de la primera Tierra se pone en marcha  " , ESA (consultado el 11 de noviembre de 2013 ) .
  2. Presentación de la misión GOCE 2010 , p.  6.
  3. (en) "  GOCE  : Satellite  " , ESA (consultado el 11 de noviembre de 2013 ) .
  4. Presentación de la misión GOCE 2010 , p.  18.
  5. (en) "  GOCE  : un logro tecnológico  " , ESA (consultado el 11 de noviembre de 2013 ) .
  6. “  GOCE cede a la gravedad  ” , Misiones científicas del CNES (consultado el 11 de noviembre de 2013 ) .
  7. Presentación de la misión GOCE 2010 , p.  12-13.
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  9. (en) "  Misión de gravedad de la ESA concedida una extensión de 18 meses  " , ESA , 25 de noviembre de 2010.
  10. (in) "  Segunda misión de GOCE Mejorando el mapa de gravedad  " , ESA , 16 de noviembre de 2012.
  11. (in) "  GOCE cede a la gravedad  " , ESA , 11 de noviembre de 2013.
  12. (in) "  GOCE hechos  " , ESA (consultado el 11 de noviembre de 2013 ) .
  13. Christian Lardier, "Planeta vivo: la Tierra bajo observación", en Air et Cosmos , n o  2226,9 de julio de 2010.
  14. Cécile Dumas, "  La Tierra en toda su gravedad  ", Sciences et Avenir ,31 de marzo de 2011.
  15. (en) "  La gravedad de la Tierra revelada con un detalle sin precedentes  " , ESA , 31 de marzo de 2011.

Fuentes

Apéndices

Artículos relacionados

enlaces externos