Trzy europejskie satelity naukowe projektu SWARM zostały pomyślnie wystrzelone z rosyjskiego kosmodromu Plesetsk w dniu 22 listopada 2013 r. za pomocą konwersyjnej rakiety nośnej Rokot wyposażonej w górny stopień Briz-KM. Głównym zadaniem flotylli 3 satelitów będzie pomiar parametrów pola magnetycznego naszej planety. Cel: aby lepiej zrozumieć, jak to pole rodzi się we wnętrzu Ziemi. Projekt Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) SWARM (przetłumaczony z angielskiego „swarm”) obejmuje 3 identyczne satelity kosmiczne, z których każdy przenosi ładunek w postaci 7 przyrządów (usługowych i naukowych).
Należy zauważyć, że start 22 listopada jest już trzecim startem rakiety nośnej Rokot, który jest realizowany przez rosyjskie siły kosmiczne z kosmodromu Plesieck. Początkowo planowano, że wystrzelenie satelitów nastąpi w 2012 roku, ale w ostatniej chwili ESA przesunęła wystrzelenie satelitów na listopad 2013 roku. Wodowaniem dowodził generał dywizji regionu wschodniego Kazachstanu Aleksander Gołowko. Po zaledwie 1,5 godziny lotu europejskie satelity kosmiczne zostały wystrzelone na daną orbitę okołoziemską, na której będą wykonywać swoją pracę.
Należy zauważyć, że rakieta Rokot należy do klasy lekkiej i została zbudowana na bazie międzykontynentalnego pocisku balistycznego RS-18. Obecnie ten ICBM przechodzi procedurę likwidacji armii rosyjskiej. Same satelity SWARM należą do projektu Living Planet, którego celem jest badanie Ziemi. Te satelity na orbicie dołączą do już działających statków kosmicznych SMOC, GOCE i innych satelitów, które zajmują się badaniem oceanów, lodu morskiego i grawitacji Ziemi. Same sondy kosmiczne Swarm są przeznaczone do prowadzenia badań w celu zbadania pola magnetycznego planety.
Wystrzelenie rakiety nośnej Rokot
W sobotę i niedzielę Europejska Agencja Kosmiczna przeprowadziła liczne testy sprzętu pokładowego zainstalowanego na satelitach i upewniła się, że działa on zgodnie z planem. Następnie satelity bezpiecznie rozmieściły specjalne metalowe pręty, na których zainstalowane są czujniki magnetometryczne. Dane uzyskane przez specjalistów ESA wykazały, że uzyskany stosunek sygnału do szumu jest jeszcze lepszy niż wcześniej zakładano. Obecnie misja kosmiczna weszła w etap przygotowania pojazdów do regularnej eksploatacji, faza ta potrwa 3 miesiące.
Globalnym zadaniem stojącym przed tą grupą statków kosmicznych jest badanie zmian parametrów pola magnetycznego planety, a także jej środowiska plazmowego oraz korelacji tych wskaźników ze zmianami w ziemskim krajobrazie. Celem projektu jest zrozumienie, jak dokładnie jest zorganizowana „maszyna” do generowania pola magnetycznego naszej planety. Dziś naukowcy sugerują, że pojawia się on w wyniku konwekcyjnych przepływów materii w ciekłym zewnętrznym jądrze Ziemi. Ponadto może mieć na to wpływ skład skorupy i płaszcza planety, jonosfery, magnetosfery i prądy oceaniczne.
Zainteresowania badaniem pola magnetycznego Ziemi nie można nazwać bezczynnością. Oprócz tego, że pole magnetyczne naszej planety orientuje igłę kompasu, chroni nas również przed przepływem naładowanych cząstek, które pędzą do nas ze Słońca – tzw. wiatrem słonecznym. W przypadku zakłócenia pola geomagnetycznego Ziemi, na planecie pojawiają się burze geomagnetyczne, które często zagrażają statkom kosmicznym i wielu układom technologicznym na planecie. Twórcy tej misji mają nadzieję ustalić, co obecnie dzieje się z ziemskim polem magnetycznym, którego wielkość od 1840 roku zmniejszyła się o 10-15%, a także ustalić, czy należy się spodziewać np. zmiany biegunów.
Eksperci nazywają główną aparaturę naukową na pokładzie statku kosmicznego SWARM magnetometr przeznaczony do pomiaru kierunku i amplitudy pola magnetycznego (jego wektora, stąd nazwa urządzenia - Magnetometr Pola Wektorowego). Drugi magnetometr, zaprojektowany do pomiaru wielkości pola magnetycznego (ale nie jego kierunku) - Magnetometr Absolute Scalar, powinien pomóc mu w odczytywaniu. Obydwa magnetometry są umieszczone na specjalnym wystarczająco długim pręcie wysięgnika, który stanowi większość satelity na całej jego długości (około 4 metry na 9).
Również na satelitach znajduje się przyrząd przeznaczony do pomiaru pól elektrycznych (tzw. Electric Field Instrument). Zajmie się rejestracją parametrów plazmy przyziemnej: dryfu, prędkości naładowanych cząstek w pobliżu planety, gęstości. Ponadto statki kosmiczne są wyposażone w akcelerometry przeznaczone do pomiaru przyspieszeń niezwiązanych z grawitacją naszej planety. Uzyskanie tych danych jest ważne dla oceny gęstości atmosfery na wysokości satelitów (około 300-500 km) i zorientowania się w dominujących tam ruchach. Ponadto urządzenia będą wyposażone w odbiornik GPS oraz reflektor laserowy, co powinno zapewnić najwyższą dokładność wyznaczania współrzędnych satelitów. Dokładność pomiaru jest jednym z kluczowych pojęć we wszystkich współczesnych eksperymentach naukowych, gdy nie chodzi już o odkrywanie czegoś naprawdę nowego, ale dosłownie „cegła po cegle”, aby spróbować zdemontować znane mechanizmy fizyczne zjawisk wokół ludzi.
Należy zauważyć, że magnetosfera Ziemi jest nie tylko dość złożona, ale także zmienna w czasie i przestrzeni. Dlatego dość szybko po rozpoczęciu ery kosmicznej w historii ludzkości naukowcy zaczęli przeprowadzać wielosatelitarne eksperymenty mające na celu badanie kosmosu bliskiego Ziemi. Jeśli mamy kilka identycznych instrumentów w różnych punktach, to na podstawie ich odczytów możemy dość dokładnie zrozumieć, co dokładnie dzieje się w magnetosferze naszej planety, co na nią wpływa „od dołu” i jak magnetosfera reaguje na występujące zaburzenia na Słońcu.
Z dumą możemy powiedzieć, że „pionierem” tych badań był międzynarodowy projekt INTERBALL, który został przygotowany przez Rosję na początku lat 90., projekt działał do początku XXI wieku. Następnie, w 2000 roku, Europejczycy wystrzelili 4 satelity systemu Cluster, które nadal pracują w kosmosie. Kontynuacja badań magnetosfery w naszym kraju wiąże się również z realizacją projektów wielosatelitarnych. Pierwszym z nich powinien być projekt Resonance, który obejmuje 4 statki kosmiczne jednocześnie. Planuje się, że zostaną wystrzelone w kosmos parami i wykorzystane do badania wewnętrznej magnetosfery Ziemi.
Warto zauważyć, że wszystkie te projekty są zupełnie inne. Wystrzelony „rój” będzie działał na niskiej orbicie okołoziemskiej. Przede wszystkim projekt SWARM ma na celu zbadanie, jak dokładnie zachodzi generowanie ziemskiego pola magnetycznego. Statki kosmiczne Cluster znajdują się obecnie na eliptycznej orbicie polarnej, której wysokość waha się od 19 do 119 tys. km. Jednocześnie orbita robocza rosyjskich satelitów „Rezonans” (od 500 do 27 tys. Km) została wybrana w taki sposób, aby znajdowała się w określonym obszarze, który obraca się z naszą planetą. Co więcej, każdy z tych projektów przyniesie ludzkości nową wiedzę, która pomoże nam lepiej zrozumieć, co dzieje się z Ziemią.
Większość z nas ma bardzo odległe pojęcie o polu magnetycznym Ziemi, pamiętając coś, czego nas nauczono w ramach szkolnego programu nauczania. Rola pola magnetycznego jest jednak znacznie szersza niż zwykłe ugięcie igły kompasu. Pole magnetyczne chroni naszą planetę przed promieniowaniem kosmicznym, utrzymuje ziemską atmosferę w nienaruszonym stanie, oddala wiatry słoneczne i pozwala naszej planecie nie powtórzyć losu Marsa.
Pole magnetyczne naszej planety jest znacznie bardziej złożoną formacją niż to pokazują podręczniki szkolne, w których schematycznie przedstawia się je jako Ziemię z „wklejonym” w nią magnesem sztabkowym. W rzeczywistości pole magnetyczne Ziemi jest dość dynamiczne, a główną rolę w jego powstawaniu odgrywa rotacja stopionego jądra Ziemi, która działa jak ogromne dynamo. Jednocześnie dynamika zmian pola magnetycznego jest dziś przedmiotem nie tylko zainteresowań naukowych. Naruszenia środowiska geomagnetycznego są obarczone dla zwykłych ludzi zakłóceniami w działaniu systemów nawigacyjnych i komunikacyjnych, awariami systemów zasilania i systemów obliczeniowych oraz zmianami w procesach migracji zwierząt. Ponadto badanie pola magnetycznego pozwoli naukowcom lepiej zrozumieć wewnętrzną strukturę planety i tajemnice przyrody, o których dzisiaj niewiele wiemy.
Właśnie w tym celu powstała grupa satelitów SWARM. Proces projektowania i montażu przeprowadziła znana europejska firma lotnicza Astrium. Tworząc te satelity, inżynierowie byli w stanie wykorzystać całe ponad 30-letnie doświadczenie w badaniu pól magnetycznych w kosmosie, które Astrium zdołało zgromadzić podczas wdrażania licznych programów kosmicznych, na przykład Champ i Cryosat. projektowanie.
3 satelity programu SWARM są w całości wykonane z materiałów niemagnetycznych, dzięki czemu nie posiadają własnego pola magnetycznego, które mogłoby zakłócić przebieg pomiarów. Satelity zostaną wystrzelone na dwie orbity polarne. Dwa z nich będą latać obok siebie na wysokości 450 km, a trzeci będzie na orbicie 520 km. Wspólnie będą mogli w trakcie badań przeprowadzić najdokładniejsze i najdokładniejsze pomiary pola magnetycznego Ziemi, co pozwoli naukowcom na sporządzenie dokładnej mapy pola geomagnetycznego i ujawnienie jego dynamiki.
