Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 38 – vyšlo 12. září, ročník 6 (2008) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

38/2008

GOCE – mapovanie zemského gravitačného poľa

Michal Marčišovský

Pod vlajkou Európskej kozmickej agentúry ESAESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008. bude zanedlho vypustená družica GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer), ktorá má mapovať zemské gravitačné pole v dosiaľ bezprecedentných detailoch. Jej hlavným inštrumentom je elektrostatický gravitačný gradientometer (EGG), ktorý pracuje na princípe merania rozdielov v zrýchlení na malých vzdialenostiach medzi sústavou testovacích etalónov vo vnútri satelitu. Šesť extrémne citlivých akcelerometrov je rozmiestnených v troch priestorových osách 50 cm od seba a meria malé rozdiely v gravitačnom potenciálu Zeme. Na družici sa nachádza aj GPSGPS – globální polohovací systém, navigace pomocí družic umístěných na oběžné dráze Země. Oficiální název je NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System). Systém je vyvíjen 30 let a v roce 2007 byla na oběžné dráze umístěna již čtvrtá generace polohovacích družic. prijímač ktorý pomáha pri navigácii a laserovýLASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, zesílení světla pomocí stimulované emise záření. Roku 1958 ukázal Charles Hard Townes spolu s Arthurem Leonardem Schawlowem, že je možné zkonstruovat podobné zařízení jako již existující MASER (pracuje v mikrovlnné oblasti) také pro světlo. První laser zkonstruoval Theodore Harold Maiman v roce 1960. Aktivním prostředím byly ionty chrómu v syntetickém rubínovém krystalu. odrážač na zisťovanie vzdialenosti od ZemeZemě – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičiæovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru..

GOCE so svojim iontovým motorom.

ESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008. GPS – globální polohovací systém, navigace pomocí družic umístěných na oběžné dráze Země. Oficiální název je NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System). Systém je vyvíjen 30 let a v roce 2007 byla na oběžné dráze umístěna již čtvrtá generace polohovacích družic. Země – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičiæovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru. Geoid – tvar Země daný gravitační ekvipotenciálou. Jde o povrch, který by zaujaly oceány bez existence větrů a mořských proudů. Tento tvar je určován podpovrchovými útvary a tvoří přirozený referenční systém pro odečítání výšky. Pokud se na geoidu vyskytne místní vypouklina nebo propadlina, kulička položená na její stěny by se nezačala kutálet, neboť jde o ekvipotenciálu.

Družice GOCE je súčasť iniciatívy ESAESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008. nazvanom „Living planet“, teda živá planéta. Jej časť tvoria družice zo série prieskumníkov ZemeZemě – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičiæovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru. („Earth Explorers“), kde nájdeme mimo GOCE aj SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity), ADM-Aeoulus (Atmospheric Dynamics mission), CryoSat-2, Swarm, EarthCARE (Earth Cloud Aerosols and Radiation Explorer) a podobne.

Družica je dlhá asi 5 m a váži 1050 kg. GOCE by mala byť stále jednou stranou privrátená k SlnkuSlunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×10⁶ km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×10⁶ km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×10⁶ K a zářivým výkonem 3,846×10²⁶ W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium. a tam sú umiestnené na tele a stabilizátoroch GaAs solárne články. Skladá sa z centrálneho osemstenu z plastu zosilneného uhlíkovýmiUhlík – Carboneum, chemický prvek, tvořící základní stavební kámen všech organismů. Sloučeniny uhlíku jsou jedním ze základů světové energetiky, kde především fosilní paliva jako zemní plyn a uhlí slouží jako energetický zdroj pro výrobu elektřiny a vytápění, produkty zpracování ropy jsou nezbytné pro pohon spalovacích motorů a silniční dopravu. Výrobky chemického průmyslu na bázi uhlíku jsou součástí našeho každodenního života ať jde o plastické hmoty, umělá vlákna, nátěrové hmoty, léčiva a mnoho dalších. nanovláknami ktorý ma 7 „oddelení“, v strede blízko ťažiska sa nachádza gradientometer EGG. Na povrchu osemstenu vlastnej konštrukcie sa nachádza pár stabilizátorov a pár slnečných panelov.

Prístroje vnútri družice

Družica by mala fungovať 20 mesiacov, z ktorých sú naplánované 3 na oživenie a kalibráciu. V tomto čase by družica mala monitorovať lokálne zmeny gravitačného poľa s vysokou presnosťou až 10^–5 ms^–2 (asi 100krát presnejšie ako predchádzajúce merania, napríklad projekt GRACEGRACE – Gravity Recovery and Climate Experiment. Dvojice družic NASA vypuštěných v roce 2002, které detailně měří gravitační pole Země. Družice byly vyvinuty Texaskou univerzitou za přispění německých odborníků. Přesnost měření tíhového zrychlení dosáhla 10⁻³ m/s².), výsledkom čoho bude unikátny model zemského geoiduGeoid – tvar Země daný gravitační ekvipotenciálou. Jde o povrch, který by zaujaly oceány bez existence větrů a mořských proudů. Tento tvar je určován podpovrchovými útvary a tvoří přirozený referenční systém pro odečítání výšky. Pokud se na geoidu vyskytne místní vypouklina nebo propadlina, kulička položená na její stěny by se nezačala kutálet, neboť jde o ekvipotenciálu. s presnosťou asi na 1÷2 cm s priestorovým rozlíšením útvarov asi 100 km. Spoločne s ostatnými družicami podobného zamerania pomôže zmapovať aj morské prúdy a procesy prebiehajúce pod zemskou kôrou.

Rozdiel medzi zemským elipsoidom a geoidom. GOCE zmeria odchýlku
geoidu od elipsoidu s presnosťou 2 cm.

Tvar družice nie je náhodný, jej šípovitý tvar a stabilizátory jej umožňujú stabilný prelet riedkymi zvyškami atmosféryAtmosféra – plynný obal vesmírného tělesa, který si těleso drží vlastní gravitací. Atmosféru mají především planety. Málo hmotné atomy z atmosféry relativně snadno unikají do meziplanetárního prostoru. vo výške asi 260 km. Je vybavená elektrostatickým iónovým pohonom ktorý jej pomôže kompenzovať stratu výšky spôsobenú trením o vrchné vrstvy atmosféry.

Pôvodne mala byť družica vypustená v stredu 10. 9.2008 na kozmodróme pri meste Plesetsk na severe Ruska na nosiči Rockot, čo je v podstate modifikovaná verzia interkontinentálnej balistickej rakety (ICBM) SS-19 v západnom značení. Rockot využíva dve pôvodné stupne nosiča na kvapalné palivo a pridáva tretí na presné umiestnenie užitočného nákladu na orbitu. Pri predštartových prípravách sa však 7. Septembra zistila anomália v jednej z navádzacích a navigačných jednotiek v treťom stupni rakety. Oprava problému zahŕňa výmenu defektnej jednotky, čo je však úkon spojený s demontážou celého stupňa rakety a presunom späť do laboratória. Je to činnosť časovo zdĺhavá a štart bol presunutý na 5. 10. 2008 o 16:21 stredoeurópskeho letného časuSELČ – středoevropský letní čas. Označení pro středoevropské časové pásmo v období od poslední březnové neděle do poslední říjnové neděle. SELČ je roven světovému času + 2 hodiny.. Nepredpokladá sa že zmena termínu ovplyvní vedeckú činnosť družice. Nosič by mal dopraviť družicu do výšky 295 km nad zemský povrch, za 45 dní by mala orbita klesnúť asi na 270 km, kde začne družica fungovať.

plánovaný štart	5. 10. 2008
nosná raketa	Rockot
kozmodróm	Plesetsk, Rusko
riadiace stredisko	ESOC, Darmstadt, Nemecko
počet prístrojov	3
životnosť	20 mesiacov
cena	240 miliónov €
dráha	polárna, 270 km nad Zemou
hmotnost	1 100 kg
veľkosť	5,3×1 m
ciel	meranie geoidu s vertikálnou presnosťou 1÷2 cm

Klip týdne: GOCE

GOCE. GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) je nová družice Evropské kosmické agentury, která bude proměřovat tvar zemského geoidu s mimořádnou přesností 2 cm. To odpovídá velikosti podpovrchových útvarů přibližně 100 kilometrů. Geoid je gravitační ekvipotenciála, kterou by zaujaly oceány bez přítomnosti větrů a mořských proudů. GOCE bude startovat v říjnu 2008 a stane se dosud nejpřesnějším přístrojem tohoto druhu. Svou polohu bude korigovat iontovým motorem a nejcennějším přístrojem je zařízení EGG schopné měřit gradient gravitačního pole z měření zrychlení několika testovacích těles uvnitř družice. Zdroj: ESA, 2008. (avi/xvid, 7 MB)

Odkazy