Explorador de campo gravitacional e circulação oceânica em estado estacionário - Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer
 Visão artística do GOCE. Seu design aerodinâmico e elegante o levou a ser apelidado de "Ferrari do espaço"
| |||||||||
| Tipo de missão | Pesquisa gravitacional | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Operador | ESA | ||||||||
| COSPAR ID | 2009-013A | ||||||||
| SATCAT nº | 34602 | ||||||||
| Local na rede Internet | http://www.esa.int/GOCE | ||||||||
| Duração da missão | Planejado: 20 meses Final: 4 anos, 7 meses, 3 dias |
||||||||
| Propriedades da espaçonave | |||||||||
| Fabricante |
Thales Alenia Space EADS Astrium |
||||||||
| Massa de lançamento | 1.077 kg (2.374 lb) | ||||||||
| Massa seca | 872 kg (1.922 lb) | ||||||||
| Dimensões | 5,3 m × 2,3 m (17,4 pés x 7,5 pés) | ||||||||
| Poder | 1.600 watts | ||||||||
| Início da missão | |||||||||
| Data de lançamento | 17 de março de 2009, 14:21 UTC | ||||||||
| Foguete | Rockot / Briz-KM | ||||||||
| Local de lançamento | Plesetsk Cosmodrome | ||||||||
| Contratante | Eurockot Launch Services GmbH | ||||||||
| Fim da missão | |||||||||
| Disposição | Decadência orbital | ||||||||
| Declarado | 21 de outubro de 2013 UTC | ||||||||
| Último contato | 10 de novembro de 2013, 22:42 UTC | ||||||||
| Data de decadência | 11 de novembro de 2013, 00:16 UTC | ||||||||
| Parâmetros orbitais | |||||||||
| Sistema de referência | Geocêntrico | ||||||||
| Regime | Sincronizado com o Sol | ||||||||
| Altitude do perigeu | 254,9 km (158,4 mi) | ||||||||
| Altitude de apogeu | 254,9 km (158,4 mi) | ||||||||
| Inclinação | 96,7 graus | ||||||||
| Época | 29 de junho de 2010 | ||||||||
| Transponders | |||||||||
| Banda | Banda S | ||||||||
| Frequência | 2 GHz | ||||||||
| Largura de banda | até 1,2 Mbit / s download até 4 kbit / s upload |
||||||||
| |||||||||
 Insígnia para a missão GOCE | |||||||||
O campo de gravidade e Steady-State Circulação Oceânica Explorador ( GOCE ) foi o primeiro da ESA 's vivo planeta programa satélites pretende mapear em detalhes sem precedentes o campo de gravidade da Terra . A instrumentação primária da espaçonave era um gradiômetro gravitacional altamente sensível que consistia em três pares de acelerômetros que mediam gradientes gravitacionais ao longo de três eixos ortogonais .
Lançado em 17 de março de 2009, o GOCE mapeou a estrutura profunda do manto da Terra e investigou regiões vulcânicas perigosas. Trouxe um novo insight sobre o comportamento do oceano; isto em particular, foi um dos principais impulsionadores da missão. Ao combinar os dados de gravidade com informações sobre a altura da superfície do mar coletadas por outros altímetros de satélite, os cientistas foram capazes de rastrear a direção e a velocidade das correntes oceânicas geostróficas . A baixa órbita e a alta precisão do sistema melhoraram muito a precisão conhecida e a resolução espacial do geóide (a superfície teórica de potencial gravitacional igual na Terra).
A forma de seta e as nadadeiras exclusivas do satélite ajudaram a manter o GOCE estável enquanto ele voava pela termosfera a uma altitude comparativamente baixa de 255 quilômetros (158 milhas). Além disso, um sistema de propulsão iônica compensou continuamente a desaceleração variável devido ao arrasto do ar sem a vibração de um motor de foguete convencional quimicamente alimentado , limitando assim os erros nas medições de gradiente de gravidade causados por forças não gravitacionais e restaurando o caminho da nave o mais próximo possível quanto possível para uma trajetória puramente inercial .
Depois de ficar sem propulsor, o satélite começou a sair de órbita e fez uma reentrada descontrolada em 11 de novembro de 2013.
Descobertas e aplicações
Objetivos da missão
- Para determinar anomalias de campo gravitacional com uma precisão de 10 −5 m / s 2 (1 mGal ). Para aumentar a resolução, o satélite voou em uma órbita anormalmente baixa.
- Para determinar o geóide com uma precisão de 1–2 cm.
- Para alcançar o acima em uma resolução espacial melhor que 100 km.
Mapa e modelo de gravidade
O mapa de gravidade final e o modelo do geóide fornecerão aos usuários em todo o mundo produtos de dados bem definidos que levarão a:
- Uma melhor compreensão da física do interior da Terra para obter novos insights sobre a geodinâmica associada à litosfera, composição do manto e reologia, processos de elevação e subducção.
- Uma melhor compreensão das correntes oceânicas e do transporte de calor.
- Um sistema de referência de altura global, que pode servir como uma superfície de referência para o estudo dos processos topográficos e da mudança do nível do mar.
- Melhores estimativas da espessura dos mantos de gelo polares e seu movimento.
Achados
O primeiro modelo de gravidade global da Terra baseado em dados GOCE foi apresentado no Simpósio Planeta Vivo da ESA, em Junho de 2010.
Os resultados iniciais da missão do satélite GOCE foram apresentados no Encontro da União Geofísica Americana (AGU) 2010, outono (outono), pelo Dr. Rory Bingham da Universidade de Newcastle, no Reino Unido. Os mapas produzidos a partir dos dados do GOCE mostram as correntes oceânicas com muito mais detalhes do que estavam disponíveis anteriormente. Mesmo detalhes muito pequenos como o Mann Eddy no Atlântico Norte eram visíveis nos dados, assim como o efeito do furacão Igor em 2010. A análise detalhada dos dados do propulsor e do acelerômetro do GOCE revelou por acaso que ele havia detectado as ondas infra - som geradas pelo Tōhoku 2011 terremoto (após o qual inadvertidamente se tornou o primeiro sismógrafo em órbita).
Os resultados posteriores dos dados do GOCE expuseram detalhes no manto da Terra, incluindo plumas do manto, antigas zonas de subducção e remanescentes do oceano Tethys .
A análise subsequente dos dados do GOCE também forneceu novas informações sobre a composição geológica do continente Antártico, incluindo a detecção de remanescentes de continentes antigos e pelo menos três crátons abaixo do gelo antártico.
Operações
Lançar
A primeira tentativa de lançamento em 16 de março de 2009 foi abortada devido a um mau funcionamento da torre de lançamento.
O GOCE foi lançado em 17 de março de 2009 às 14:21 UTC do Plesetsk Cosmodrome no norte da Rússia a bordo de um veículo Rokot / Briz-KM . O Rokot é um míssil balístico intercontinental UR-100N modificado que foi desativado após o Tratado de Redução de Armas Estratégicas. O lançador usava os dois estágios inferiores de combustível líquido do míssil original e estava equipado com um terceiro estágio Briz-KM desenvolvido para injeção orbital precisa. GOCE foi lançado em uma órbita crepuscular-amanhecer sincronizada com o Sol com uma inclinação de 96,7 ° e um nó ascendente às 18:00. A separação do lançador foi de 295 km. A órbita do satélite decaiu ao longo de um período de 45 dias para uma altitude operacional, planejada para 270 km. Durante este tempo, a espaçonave foi comissionada e o sistema de propulsão elétrica verificado quanto à confiabilidade no controle de atitude .
Operação
_(2).jpg)
Em fevereiro de 2010, uma falha foi descoberta no computador do satélite, o que significa que os controladores foram forçados a alternar o controle para o computador de backup.
Em julho de 2010, o GOCE sofreu um sério problema de comunicação, quando o satélite repentinamente não conseguiu fazer o downlink de dados científicos para suas estações receptoras. Investigações extensas por especialistas da ESA e da indústria revelaram que o problema estava quase certamente relacionado a um link de comunicação entre o módulo do processador e os módulos de telemetria do computador principal. A recuperação foi concluída em setembro de 2010: como parte do plano de ação, a temperatura do piso que hospeda os computadores foi elevada em cerca de 7 ° C (13 ° F), resultando na restauração das comunicações normais.
Em novembro de 2010, a data de conclusão prevista para a missão original de 20 meses antes de ser adiada pelas falhas, foi decidido estender a vida útil da missão até o final de 2012, a fim de concluir o trabalho original e realizar mais 18- missão do mês para melhorar os dados coletados.
Em novembro de 2012, a órbita foi reduzida de 255 para 235 km (158 para 146 mi) para obter dados de maior resolução, momento em que o combustível permaneceu por mais 50 semanas.
Fim da missão e reentrada
Em maio de 2013, ocorreu uma nova redução para 229 km (142 mi).
O satélite ficou sem seu propelente de xenônio em outubro de 2013, momento em que levaria de 2 a 3 semanas para entrar novamente. Em 18 de outubro de 2013, a ESA informou que a pressão no sistema de combustível do motor iônico do GOCE havia caído para menos de 2,5 bar, que é a pressão nominal de operação necessária para acionar o motor. Posteriormente, o fim da missão foi formalmente declarado em 21 de outubro, quando a espaçonave ficou sem combustível; privado de xenônio, o íon drive parou de funcionar às 03:16 UTC.
Em 9 de novembro de 2013, um relatório publicado indicava que o satélite deveria entrar novamente em um ou dois dias. Até esta data, a altitude do perigeu decaiu para 155 km (96 mi).
Em 10 de novembro, a ESA esperava que a reentrada ocorresse entre as 18:30 e as 24:00 UTC desse dia, com a faixa de impacto mais provável sobre o oceano e as regiões polares.
Sua órbita descendente em 11 de novembro de 2013 passou sobre a Sibéria , o oeste do Oceano Pacífico , o leste do Oceano Índico e a Antártica . O satélite finalmente se desintegrou por volta das 00h16 UTC de 11 de novembro perto das Ilhas Malvinas .
Projeto
Carga útil
A principal carga útil do satélite era o Gradiômetro Eletrostático de Gravidade (EGG) para medir o campo gravitacional da Terra . Este instrumento consistia em três pares de acelerômetros capacitivos dispostos em três dimensões que respondiam a pequenas variações no "puxão gravitacional" da Terra à medida que ela viajava ao longo de seu caminho orbital. Por causa de suas posições diferentes no campo gravitacional, todos eles experimentaram a aceleração gravitacional da Terra de maneira um pouco diferente. Os três eixos do gradiômetro permitiram a medição simultânea das cinco componentes independentes do tensor gradiente de gravidade .
Outra carga útil era um receptor GPS a bordo usado como um Instrumento de Rastreamento de Satélite para Satélite (SSTI); um sistema de compensação para todas as forças não gravitacionais que atuam na espaçonave. O satélite também foi equipado com um retrorefletor a laser para permitir o rastreamento por estações de alcance a laser terrestre por satélite .
Força e propulsão
A estrutura de 5 × 1,1 m (16 × 4 pés) do GOCE tinha painéis solares fixos cobrindo seu lado voltado para o sol, o que produzia 1.300 watts de potência. Os painéis foram moldados para atuar como aletas, estabilizando a espaçonave enquanto ela orbitava pelo ar residual na termosfera .
O ião de propulsão do motor eléctrico, concebido e construído em QinetiQ centro espacial 's em Farnborough, Inglaterra, ejectado xénon iões a velocidades superiores a 40000 m / s (140,000 km / h; 89,000 mph), que compensados pelas perdas de decaimento orbitais. A missão do GOCE terminou quando o tanque de combustível de xenônio de 40 kg (88 lb) se esvaziou. Os propulsores de íons duplos do tipo Kaufman podem produzir até 20 millinewtons (0,0045 lbf) de impulso.
Embora sua vida útil prevista fosse de 20 meses, um relatório da ESA em junho de 2010 sugeriu que a atividade solar anormalmente baixa (significando uma atmosfera superior mais calma e, portanto, menos resistência à nave) significava que o combustível duraria mais do que seus 20 meses previstos - possivelmente em 2014 Na realidade, o fim da missão foi formalmente declarado em 21 de outubro de 2013 após 55 meses, com os 11 meses finais em uma órbita mais baixa (com maior densidade do ar e, portanto, maior uso de combustível).
Veja também
- GRACE (NASA; DLR; em órbita 2002-2017) e a missão de acompanhamento GRACE-FO
- SLATS (JAXA), também usou propulsores iônicos para manter a altitude, 2017-2019
- Gravimetria de satélite
Referências
links externos
- Site GOCE da Agência Espacial Europeia
- Site GOCE da ESA Earth Explorers
- Site GOCE por ESA Operations
- Site GOCE da ESA eoPortal