Föld körül keringő hármas ikrek vizsgálják a bolygónkat

2013.12.13. 10:01

November vége óta három új európai műhold kering a Föld körül. A szinkronban működő szerkezetek négy év alatt minden eddiginél pontosabban fogják feltérképezni bolygónk mágneses terét.

Az Európai Űrügynökség (ESA) 220 millió euró költséggel megépített Swarm (magyarul: raj) műholdjait november 22-én az oroszországi Pleszeckből (Arhangelszki Terület), Rokot hordozórakétával állították Föld körüli pályára. A három, egymással tökéletesen megegyező szerkezet közül kettő 460 kilométer magasan, a harmadik pedig mintegy 70 kilométerrel felettük fog keringeni, a pályák pontos beállítása mintegy három hónapot vesz igénybe. A Swarm hármas ikrek mindegyike 473 kilogramm tömegű és 9 méter hosszú, bár ennek csaknem felét egy érzékeny magnetométert tartó, kitolható, hosszú rúd teszi ki. Műszereik érzékenységére jellemző, hogy ha nagyobb vasérclelőhely fölött repülnek el, csaknem 500 kilométer magasból is észreveszik.

A hármas ikrek a szerelőcsarnokban, a rakétába történő beépítés előttForrás: ESA

A Swarm a negyedik az ESA kisebb földmegfigyelő küldetéseinek, az úgynevezett földfelderítő küldetések (Earth Explorer) sorában. Földmegfigyelő társai közé tartozott például a felettébb sikeres gravimetriai küldetése után nemrég lezuhant GOCE vagy a sarkvidékek jégtakaróját kutató CryoSat, illetve a tengervíz sótartalmát és a talajnedvességet vizsgáló SMOS. Kutatási területét tekintve a Német Földtudományi Kutatóközpont Champ küldetése volt a Swarm előfutára.

Az indítást követően egy Föld körüli fordulat megtétele után, azaz másfél óra elteltével a Briz-KM rakétafokozat 490 kilométer magas, poláris (az Egyenlítő síkjával 87,55 fokos szöget bezáró) körpályára állította a triót. A műholdak kapcsolatba léptek a kirunai (Svédország) és a Spitzbergákon lévő (Norvégia) követőállomásokkal, amelyek megerősítették a manőver sikeres végrehajtását. A műholdak első dolga az volt, hogy kinyújtották 4 méteres csápjaikat a magnetométerekkel.

A Swarm küldetés irányítását az ESA darmstadti központja (ESOC) végzi. Az elkövetkező három hónapban két műholdat valamivel alacsonyabb, 460 kilométer keringési magasságú, míg a harmadikat magasabb, 530 kilométeres körpályára vezérlik. Az előbbiek ettől kezdve egymástól 150 kilométeres távolságot tartva kötelékben repülnek, ami a gyors időbeli változások mérését teszi lehetővé. A harmadik műhold pályasíkja az idő múlásával a Föld lapultságának hatására lassan elfordul társaiéhoz képest, ez viszont a mágneses térről alkotott térbeli képet teszi gazdagabbá. A két alacsonyabban és a magasabban keringő műhold pályahajlása 0,6 fokkal eltér egymástól, ennek következtében a pályasíkok eltérése a működés harmadik évére eléri a 90 fokot.

A műholdak pályára állítása

A Swarmok érzékeny műszerei a Föld körüli térségben lévő elektromos és mágneses tereket mérik majd. A küldetés tudományos vezetője, Rune Floberghagen a Nature-nek elmondta, hogy különválasztják a Föld belső eredetű geomágneses terét attól a mágneses tértől, amelyet a Földet körülvevő magnetoszférában a Napból érkező elektromosan töltött részecskék hoznak létre. Más műholdak éppen a napszél kutatásával foglalkoznak, azonban ami egyesek számára kutatási téma, az nekik csak a geomágneses mérésekről leválasztandó zajt jelenti. A műszerek érzékenységét Eigil Friis-Christensen, a Swarm küldetés tanácsadó testületének vezetője azzal érzékeltette, hogy a földkéreg mágnességét olyan pontossággal tudják majd feltérképezni, ami lehetővé teszi a nagyobb érclelőhelyek azonosítását.

A küldetés feladat persze a legkevésbé sem az ásványkincs-kutatás, ez földi módszerekkel hatékonyabban végezhető. A kutatók sokkal inkább arra kíváncsiak, milyen kapcsolatban áll a földmágneses tér a Föld külső magját alkotó olvadt vas mozgásával, milyen összefüggés áll fenn a földköpeny vezetőképessége és kémiai összetétele között, valamint földtörténeti időskálán hogyan változott a földkéreg mágnessége.

A Swarm műholdak 460, illetve 530 kilométer magasan fognak a Föld körül mágneses méréseket végezniForrás: ESA

A mágneses tér vizsgálata azért különösen fontos, mert a világűrből érkező töltött részecskék eltérítésével fontos védőpajzsot alkot bolygónk körül. Ez védi meg a földi életet a Napból és a távoli világűrből érkező nehéz ionoktól. A Swarm méréseinek köszönhetően a tudósok remélhetőleg jobban megértik a nem teljesen ismert eredetű földmágneses tér változásait. Régóta ismert a pólusvándorlás jelensége, de azt is tudjuk, hogy a földtörténetben már sokszor előfordult az úgynevezett mágneses pólusváltás, vagyis az északi és a déli mágneses pólus felcserélődése. Tény, hogy az 1840-es évek, vagyis a földmágneses mérések kezdete óta a földi mágneses tér mintegy 10-15%-os gyengülését észlelték. Egyes kutatók szerint ez a pólusváltás előjele lehet. A geológiai vizsgálatok szerint a legutóbbi ilyen jelenségre mintegy 780 ezer évvel ezelőtt került sor, vagyis Friis-Christensen szerint már „igencsak időszerű a következő”. Véleménye szerint a gyengülés a külső földmagban a lassan áramló olvadt vasban kialakuló örvények hatásának tudható be. A Swarm adatainak köszönhetően pontosabbá lehet tenni az ezeket leíró számítógépes modelleket, így a földmágneses tér fejlődése pontosabban előre jelezhetővé válik.

A Swarm műholdak fedélzetén két magnetométer helyezkedik el. A szatellitekből hátrafelé kinyúló rúd végén az abszolút skalár magnetométer (ASM), közepén pedig a vektortér magnetométer (VFM) található. A műholdak elején kapott helyet az elektromos térerősséget mérő műszer és plazmadetektor (EFI). A műholdak mindenkori pontos helyének meghatározását – és így a mérési adatok térbeli elhelyezését – GPS vevő és lézertükör segíti. A napszél, illetve a felsőlégkör dinamikájára gyakorolt hatásainak vizsgálatát segíti a fedélzeten elhelyezett gyorsulásmérő, amely Csehországban, a Cseh Repülő- és Űripari Kutató és Tesztközpontban (VZLU) készült. Az ország már öt éve az ESA tagja, de csak most kapott először a cseh ipar megrendelést ilyen bonyolult fedélzeti berendezés elkészítésére.

Bár a magyar ipar – Magyarország nem lévén az ESA tagja – a műholdak megépítésében nem vehetett részt, ennek ellenére a későbbiekben a Swarm műholdak mérési eredményeinek feldolgozásában a Magyar Földtani és Geofizikai Intézet, valamint az MTA CSFK Geodéziai és Geofizikai Intézet kutatói is részt szeretnének venni. A műholdas adatok és saját földi észleléseik egymást jól kiegészítve a mágneses pulzációk és a mágneses erővonalak rezonanciái pontosabb tanulmányozását teszik lehetővé.

KAPCSOLÓDÓ CIKKEK