science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Zwaartekracht van kracht naar kracht nemen

in een baan, dezelfde kant van de GOCE-satelliet blijft naar de zon gericht. Het ruimtevaartuig is uitgerust met vier op het lichaam gemonteerde en twee op de vleugels gemonteerde zonnepanelen. Door de configuratie in een baan om de aarde, de zonnepanelen zullen extreme temperatuurschommelingen ervaren, dus het was noodzakelijk om materialen te gebruiken die temperaturen tot 160ºC en zo laag als -170ºC kunnen verdragen. Krediet:ESA-AOES-Medialab

Tien jaar geleden, ESA heeft een van haar meest innovatieve satellieten gelanceerd. GOCE heeft vier jaar lang een fundamentele natuurkracht gemeten:de zwaartekracht. Deze buitengewone missie leverde niet alleen nieuwe inzichten op in ons zwaartekrachtveld, maar leidde tot enkele verbazingwekkende ontdekkingen over onze planeet, van diep onder het oppervlak tot hoog in de atmosfeer en daarbuiten. En, deze opmerkelijke missie blijft vandaag nieuwe wetenschap realiseren.

Door factoren zoals de rotatie van de planeet, de positie van bergen en oceaangeulen en verschillende dichtheden in materialen in het binnenste van de aarde, de zwaartekracht aan het aardoppervlak varieert van plaats tot plaats.

Het in kaart brengen van deze verschillen is belangrijk voor het meten van de oceaancirculatie, verandering op zeeniveau en voor het begrijpen van anderszins verborgen processen die diep in de planeet plaatsvinden, bijvoorbeeld.

Zo dicht mogelijk bij de aarde draaiend, GOCE bracht deze subtiele variaties met extreme details en nauwkeurigheid in kaart.

Slechts twee jaar na de lancering, GOCE had genoeg gegevens verzameld om ons zwaartekrachtveld met ongeëvenaarde precisie in kaart te brengen, wat resulteert in het meest nauwkeurige model van de 'geoïde' - het oppervlak van een ideale mondiale oceaan in rust.

In feite resulteerden de vier jaar in een baan van GOCE in een reeks zwaartekrachtmodellen, elk nauwkeuriger dan de vorige. En, belangrijk, nog een ander, nog nauwkeuriger model zal binnenkort voor het publiek worden vrijgegeven.

ESA's GOCE-missiemanager, Rune Floberghagen, zei, "GOCE was een waar wonder, zowel technisch als wetenschappelijk. Experts herzien de gegevens opnieuw en gebruiken een aantal zeer slimme technieken om een ​​ander zwaartekrachtmodel te regenereren dat 20% nauwkeuriger is dan het vorige, en die we van plan zijn in mei te presenteren."

Beste zicht tot nu toe van de wereldwijde zwaartekracht. Krediet:ESA/HPF/DLR

Sinds de lancering, wetenschappers over de hele wereld gebruiken GOCE-gegevens om meer over onze planeet te ontdekken.

Bijvoorbeeld, door de nieuwe GOCE-modellen te combineren met satelliethoogtemetingsgegevens, die de werkelijke hoogte van het zeeoppervlak geven, het verschil tussen de geoïdehoogte en de zeespiegelhoogte kan worden gevonden.

Dit onthult meer inzicht in stromingen zoals de Golfstroom, verschillende takken van de Noord-Atlantische stroom, de Kuroshio in de noordelijke Stille Oceaan, en de Antarctische circumpolaire stroom.

Terwijl de GOCE-geoïde wordt gebruikt om te begrijpen hoe oceanen enorme hoeveelheden warmte over de planeet transporteren en wordt gebruikt om een ​​wereldwijd hoogtereferentiesysteem te ontwikkelen, de zwaartekrachtveldmetingen van de missie werpen ook nieuw licht op het binnenste van de aarde.

Geofysici gebruiken GOCE zwaartekrachtgradiëntmetingen om te winnen, bijvoorbeeld, nieuwe inzichten in de geodynamica van de lithosfeer. GOCE is ook gebruikt om de eerste wereldwijde kaart met hoge resolutie te maken van de grens tussen aardkorst en mantel - de Moho, biedt nieuwe aanwijzingen voor de dynamiek van het binnenste van de aarde.

Oceaanstromingen 1993-2011. Krediet:ESA / CNES / CLS

Het heeft ons ook een nieuwe kijk gegeven op de overblijfselen van verloren continenten die diep onder de ijskap van Antarctica verborgen liggen.

En, hoewel het niet is ontworpen om veranderingen in zwaartekracht in de loop van de tijd in kaart te brengen, ijs dat verloren ging uit delen van Antarctica werd weerspiegeld in de metingen van GOCE, het helpen van wetenschappers om de glaciale dynamiek beter te begrijpen.

GOCE werd de eerste seismometer in een baan om de aarde toen het geluidsgolven detecteerde van de enorme aardbeving die Japan in maart 2011 trof. Nooit eerder waren geluidsgolven van een aardbeving direct in de ruimte waargenomen.

En, dankzij zijn uitzonderlijk lage baan en ionenmotor die reageerde op kleine veranderingen in luchtweerstand, wetenschappers waren ook in staat om de stuwkracht- en accelerometermetingen te gebruiken om een ​​volledig nieuwe dataset van hogere dichtheid en windsnelheden te creëren.

Hoewel dit slechts enkele van de wetenschappelijke succesverhalen van GOCE zijn, het strakke ontwerp van de satelliet, zijn gradiometerinstrument en geavanceerde elektrische voortstuwing waren allemaal primeurs in de geschiedenis van satelliettechnologie.

GOCE onthult Antarctische tektoniek. Krediet:Kiel University-P. Haas

Danilo Muzi, ESA's Earth Explorers-programmamanager, zei, "GOCE was de belichaming van een ESA Earth Explorer. Elk van deze onderzoeksmissies maakt gebruik van volledig nieuwe technologie om informatie te leveren die hiaten opvult in onze kennis van hoe onze wereld functioneert.

"Het was een opmerkelijk succes in termen van wetenschap en ook in termen van technologie. Meer dan een verdubbeling van de geplande levensduur in een baan om de aarde en belichaamde een aantal opmerkelijke primeurs, de missie biedt een solide erfgoed waarop toekomstige satellietsystemen kunnen worden gebaseerd.

"GOCE was de eerste Earth Explorer in een baan om de aarde en we zijn echt trots dat we zo'n baanbrekende missie hebben afgeleverd.

GOCE voelt veranderende zwaartekracht. Credit:ESA/DGFI/Planetaire visies

"Terwijl in 2013 een natuurlijk einde kwam aan het leven van GOCE we hebben momenteel vier andere Earth Explorer-missies in een baan om de aarde, nog drie worden gebouwd en twee concepten worden beoordeeld - ze zijn allemaal uniek.

"Deze familie van vlaggenschipmissies zijn de meest geavanceerde van onze tijd, beantwoorden van belangrijke wetenschappelijke vragen en laten zien hoe geavanceerde technologie in de ruimte kan worden gebruikt - en waar we enorm trots op zijn."