중력장 및 정상상태 해양순환탐사기

Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer
중력장 및 정상상태 해양순환탐사기
GOCE.jpg
GOCE에 대한 아티스트의 견해.날렵하고 공기역학적인 디자인으로 인해 '우주의 페라리'[1]로 불리게 되었습니다.
미션 타입중력 연구
교환입니다.ESA
COSPAR ID2009-013a Edit this at Wikidata
새캣34602
웹 사이트http://www.esa.int/GOCE
미션 기간예정일 : 20개월
최종: 4년 7개월 3일
우주선 속성
제조원탈레스 알레니아 공간
EADS 아스트리움
발사 질량1,077 kg (2,374파운드)
건조 질량872 kg (1,922파운드)
치수5.3 m × 2.3 m (17.4 ft × 7.5 ft)
1,600 와트
임무 개시
발매일2009년 3월 17일 14:21 (2009-03-17)UTC 14:21[2]) UTC
로켓/브리즈-KM
발사장소플레셋츠크 우주기지
청부업자Eurockot 출시 서비스 Gmbh
임무 종료
처리.궤도 붕괴
선언된2013년 10월 21일(2013-10-22) UTC[3]
마지막 연락처2013년 11월 10일 22:42[4] UTC
붕괴일자2013년 11월 11일 00:16[5] UTC
궤도 파라미터
레퍼런스 시스템지구 중심
정권태양 동기식[6]
근지 고도254.9km(140.4mi)[6]
아포기 고도254.9km(140.4mi)[6]
기울기96.7도
에폭2010년 6월[6] 29일
트랜스폰더
밴드S밴드
빈도수.2 GHz
대역폭최대 1.2 Mbit/s 다운로드
최대 4 kbit/s 업로드
GOCE mission insignia
GOCE 미션용 배지
SMOS

중력장과 정상 상태 해양 순환 탐색기(GOCE)는 지구 중력장을 전례 없이 상세하게 지도화하기 위한 ESA최초의 살아있는 행성 프로그램 위성이었다.이 우주선의 주요 장비는 세 개의 직교 축을 따라 중력 구배를 측정하는 세 쌍의 가속도계로 구성된 매우 민감한 중력 경사계였다.

2009년 3월 17일 발사된 GOCE는 지구 맨틀의 깊은 구조를 지도화하고 위험한 화산 지역을 조사했다.그것은 해양 행동에 대한 새로운 통찰력을 가져왔다; 특히, 이것이 임무의 주요 원동력이었다.중력 데이터를 다른 위성 고도계에 의해 수집된 해수면 높이에 대한 정보와 결합함으로써 과학자들은 지질학적 해류의 방향과 속도를 추적할 수 있었다.이 시스템의 낮은 궤도와 높은 정확도는 지오이드의 알려진 정확도와 공간 분해능을 크게 향상시켰다.

이 위성의 독특한 화살 모양과 지느러미는 GOCE가 비교적 낮은 고도인 255 킬로미터 (158 mi)로 열권을 통과하면서 안정적인 상태를 유지하는데 도움을 주었다.또한 기존화학추진 로켓 엔진의 진동 없이 공기 항력에 의한 가변 감속도를 연속적으로 보상함으로써 비중력에 의한 중력 구배 측정의 오차를 제한하고 비행체의 경로를 순수 i에 최대한 가깝게 복원했다.네티얼 궤도

추진체가 [1]다 떨어진 후, 위성은 궤도에서 떨어지기 시작했고 2013년 11월 11일 통제되지 않은 채 재진입했다.

검색 및 응용 프로그램

미션 목표

  • 10m/s2(1mGal)[7][8][9][10]−5 정확도로 중력장 이상을 판단한다.해상도를 높이기 위해 위성은 이례적으로 낮은 궤도로 비행했다.
  • 1~2cm의 정확도로 지오이드를 판별한다.
  • 100km 이상의 공간 분해능에서 위 사항을 달성한다.

중력도 및 모형

지오이드의 최종 중력 지도와 모델은 전세계 사용자에게 다음과 같은 명확한 데이터 제품을 제공합니다.

  • 암석권, 맨틀 구성 및 레올로지, 융기 및 침강 과정과 관련된 지구역학에 대한 새로운 통찰력을 얻기 위해 지구 내부의 물리학을 더 잘 이해할 수 있습니다.
  • 해류와 열수송에 대한 더 나은 이해
  • 지형 과정 및 해수면 변화를 연구하기 위한 기준 지표면 역할을 할 수 있는 전역 높이 기준 시스템입니다.
  • 극지방 빙판의 두께와 [11]이동에 대한 더 나은 추정치.

조사 결과

GOCE 데이터를 기반으로 한 최초의 지구 중력 모델은 2010년 [6]6월 ESA의 살아있는 행성 심포지엄에서 발표되었습니다.

GOCE 위성 임무의 초기 결과는 영국 뉴캐슬 대학의 로리 빙엄 박사가 미국 지구물리학 연합(AGU) 2010 가을(가을) 회의에서 발표했다.GOCE 데이터로부터 작성된 지도는 이전에 이용 [12]가능했던 것보다 훨씬 더 세밀하게 해류를 보여준다.2010년 [14]허리케인 이고르의 영향과 마찬가지로 북대서양만 에디와 같은 아주 작은 세부 사항도 데이터에서 [13]볼 수 있었다.GOCE의 추진력과 가속도계 데이터에 대한 상세한 분석 결과, 2011년 도호쿠 지진에 의해 발생한 초저주파를 검출한 것이 우연히 밝혀졌다(그 결과 의도치 않게 [15]궤도에 오른 최초의 지진계가 되었다).

이후 GOCE 자료에서 나온 결과는 맨틀 플룸, 고대 섭입대, 테티스 [16]해의 잔존물 등 지구 맨틀의 세부사항을 폭로했다.

GOCE 데이터의 후속 분석은 또한 고대 대륙 잔해와 남극 [17][18][19]얼음 아래에 있는 최소 세 의 크래톤을 발견하는 것을 포함하여 남극 대륙의 지질 구조에 대한 새로운 정보를 제공했다.

운용

시작하다

2009년 3월 16일 첫 번째 발사 시도는 [20]발사탑의 오작동으로 인해 중단되었다.

GOCE는 2009년 3월 17일 14:21 UTC에 러시아 북부 플레셋츠크 우주기지에서 로콧/[21]브리즈-KM으로 발사되었다.로콧은 전략무기감축조약 이후 폐기된 개량형 UR-100N 대륙간탄도미사일이다.이 발사기는 원래 미사일의 낮은 액체 연료 2단을 사용했으며 정확한 궤도 분사를 위해 개발된 Briz-KM 3단을 장착했다.GOCE는 96.7°의 기울기와 18:00에 상승 노드로 태양 동기 황혼 궤도로 발사되었다.발사대와의 거리는 295km였다.이후 위성의 궤도는 45일 동안 270km 상공에서 작동 가능한 고도로 붕괴됐다.이 기간 동안, 우주선은 취역되었고 전기 추진 시스템은 자세[needs update] [22]제어의 신뢰성을 점검했다.

작동

GOCE 모델

2010년 2월, 위성의 컴퓨터에 장해가 발견되어 컨트롤러가 백업 컴퓨터로 제어를 전환하지 않을 수 없게 되었습니다.

2010년 7월, GOCE는 위성이 갑자기 과학 데이터를 수신국에 다운로드하지 못하면서 심각한 통신 장애를 겪었다.ESA 및 업계 전문가들의 광범위한 조사에 따르면 이 문제는 프로세서 모듈과 메인 [23]컴퓨터의 원격 측정 모듈 간의 통신 링크와 관련이 있는 것이 거의 확실합니다.2010년 9월에 복구가 완료되었습니다.액션 계획의 일환으로서 컴퓨터를 호스트 하는 플로어의 온도를 약 7°C(13°F) 상승시켜,[24] 통상의 통신을 회복했습니다.

2010년 11월, 결함으로 인해 지연되기 전에 원래 20개월의 임무의 완료 예정일을 2012년 말까지 연장하기로 결정되어 원래 작업을 완료하고 수집된 [25]데이터를 개선하기 위한 18개월의 임무를 추가로 수행하게 되었습니다.

2012년 11월에는 고해상도 데이터를 얻기 위해 궤도를 255km에서 235km(158~146mi)로 낮췄다. 이때 연료는 50주 동안 [26]더 남아 있었다.

임무 종료 및 재진입

2013년 5월에는 229km(142mi)로 더 낮아졌다.

이 위성은 2013년 10월에 제논 추진체를 다 써버렸고, 이 시점에 [27]재진입하는데 2~3주가 걸릴 것이다.2013년 10월 18일, ESA는 GOCE 이온 엔진의 연료 시스템 압력이 엔진을 [28]점화하기 위해 필요한 공칭 작동 압력인 2.5bar 이하로 떨어졌다고 보고했다.그 후, 10월 21일 우주선의 연료가 바닥나자 임무 종료가 공식적으로 선언되었다; 제논을 빼앗기고, 이온 구동 장치는 03:16 [3][29]UTC에 작동을 멈췄다.

2013년 11월 9일 발표된 보고서에 따르면 위성은 하루나 [30][31]이틀 안에 다시 진입할 것으로 예상된다.이때까지 근지 고도는 155km(96mi)[32]로 낮아졌다.

11월 10일, ESA는 UTC 18:30-24:00 사이에 재진입이 일어날 것으로 예상했으며, 가장 가능성이 높은 지반이 주로 해양과 [33]극지방에서 운행될 것으로 예상했다.

2013년 11월 11일 하강 궤도는 시베리아, 서태평양, 동인도양,[34][35] 남극을 통과했다.위성은 마침내 11월 11일 00시 16분경 포클랜드 [5][36]제도 근처에서 분해되었다.

설계.

페이로드

이 위성의 주요 탑재물은 지구의 중력장을 측정하기 위한 정전기 중력 경사계였다.이 기구는 3개의 용량성 가속도계를 3차원으로 배열하여, 지구가 궤도 경로를 따라 이동할 때 '중력 예인'의 미세한 변화에 반응하도록 구성되었다.중력장에서의 다른 위치 때문에 그들은 지구의 중력 가속도를 약간 다르게 경험했다.그라디오미터의 세 은 중력 경사 텐서의 5가지 독립 성분을 동시에 측정할 수 있게 했다.

또 다른 탑재물은 우주선에 작용하는 모든 비중력력에 대한 보상 시스템인 위성 대 위성 추적 기구(SSTI)로 사용되는 탑재 GPS 수신기였다.이 위성은 또한 지상 위성 레이저 측거 [37]스테이션에 의한 추적을 가능하게 하는 레이저 역반사기를 갖추고 있었다.

파워와 추진력

GOCE는 67.5도의 태양 전지판이 잠시 햇빛을 반사함에 따라 매그니튜드 +2(2010년 1월 3일, 17:24:23.15)로 폭발한다.

GOCE의 5 × 1.1 m (16 × 4 ft) 프레임은 태양 쪽을 덮는 고정된 태양 전지판이 있어 1,300 와트의 전력을 생산했다.[38]이 패널들은 지느러미처럼 생겼고, 우주선이 열권의 남은 공기를 통해 궤도를 도는 동안 우주선을 안정시켰다.

영국 판버러에 있는 QinetiQ의 우주 센터에서 설계되고 제작된 이온 추진 전기 엔진은 제논 이온을 40,000 m/s (140,000 km/h; 89,000 mph)를 초과하는 속도로 방출하여 궤도 붕괴 손실을 보상했다.GOCE의 임무는 40kg(88lb) 크세논 연료 탱크가 [7]비워지면서 종료되었습니다.이중 카우프만형 이온 추진기는 최대 20밀리뉴턴(0.0045lbf)의 [39]추력을 낼 수 있다.

예측 수명이 20개월이었지만, 2010년 6월 ESA 보고서에 따르면 비정상적으로 낮은 태양 활동(대기가 더 차분한 것을 의미하며, 따라서 우주선에 대한 항력이 감소함)은 연료가 예측된 20개월보다 더 오래 지속된다는 것을 의미하며, 아마도 2014년까지 지속될 수 있다.실제로, 임무의 종료는 55개월 후인 2013년 10월 21일에 공식 선언되었으며, 마지막 11개월은 낮은 궤도에 있었다(공기 밀도가 더 높기 때문에 연료 사용량이 [40]더 많다).

「 」를 참조해 주세요.

  • GRACE(NASA; DLR, 2002-2017 궤도) 및 후속 임무 GRACE-FO
  • SLATS(JAXA)는 또한 고도를 유지하기 위해 이온 스러스터를 사용했다, 2017-2019
  • 위성 중량 측정

레퍼런스

  1. ^ a b "GOCE completes its mission". European Space Agency. Retrieved 11 November 2013.
  2. ^ "GOCE launched and in orbit". European Space Agency. 17 March 2009. Retrieved 10 October 2013.
  3. ^ a b "ESA's GOCE mission comes to an end" (Press release). European Space Agency. 21 October 2013. No. 33-2013. Retrieved 10 July 2017.
  4. ^ Scuka, Daniel (11 November 2013). "ESOC update – 23:50CET". European Space Agency. Retrieved 28 December 2016.
  5. ^ a b Scuka, Daniel (11 November 2013). "GOCE re-entry region". European Space Agency. Retrieved 28 December 2016.
  6. ^ a b c d e "GOCE giving new insights into Earth's gravity". European Space Agency. 29 June 2010. Retrieved 29 June 2010.
  7. ^ a b "ESA's Gravity Mission GOCE". European Space Agency. 16 October 2008. Archived from the original on 10 September 2014. Retrieved 26 October 2008.
  8. ^ Drinkwater, Mark; Haagmans, Roger; Kern, Michael; Muzi, Danilo; Floberghagen, Rune (February 2008). "GOCE: Obtaining a Portrait of Earth's Most Intimate Features" (PDF). Bulletin. European Space Agency (133): 4–13.
  9. ^ Drinkwater, M. R.; Floberghagen, R.; Haagmans, R.; Muzi, D.; Popescu, A. (July 2003). "GOCE: ESA's First Earth Explorer Core Mission" (PDF). Space Science Reviews. Kluwer Academic. 108 (1–2): 419–432. Bibcode:2003SSRv..108..419D. doi:10.1023/A:1026104216284. S2CID 121029480.
  10. ^ Johannessen, J. A.; Balmino, G.; Le Provost, C.; Rummel, R.; Sabadini, R.; et al. (July 2003). "The European Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer Satellite Mission: Its Impact on Geophysics" (PDF). Surveys in Geophysics. 24 (4): 339–386. Bibcode:2003SGeo...24..339J. doi:10.1023/B:GEOP.0000004264.04667.5e. hdl:1956/3796. S2CID 55391538.
  11. ^ "GOCE scientific objectives". European Space Agency. Retrieved 11 November 2013.
  12. ^ Bingham, R. J.; Knudsen, P.; Andersen, O. B.; Pail, R. (December 2010). Using GOCE to estimate the mean North Atlantic circulation (Invited). American Geophysical Union, Fall Meeting 2010. 13–17 December 2010. San Francisco, California. Bibcode:2010AGUFM.G33B..08B.
  13. ^ Amos, Jonathan (21 December 2010). "Goce gravity mission traces ocean circulation". BBC News. Retrieved 21 December 2010.
  14. ^ "ESA missions highlighted at world's largest scientific conference". European Space Agency. 17 December 2010. Retrieved 22 December 2010.
  15. ^ "1-tonne GOCE satellite falls to Earth Sunday night". CBC News. 21 March 2009. Retrieved 11 November 2013.
  16. ^ Amos, Jonathan (27 January 2014). "Europe's Goce gravity satellite probes Earth's mantle". BBC News. Retrieved 27 January 2014.
  17. ^ "ESA's gravity-mapper reveals relics of ancient continents under Antarctic ice". ESA. 7 November 2018. Retrieved 13 March 2019.
  18. ^ Andrews, Robin George (23 November 2018). "Beneath Antarctica's Ice Is a Graveyard of Dead Continents". New York Times. Retrieved 13 March 2019.
  19. ^ Ebbing, Jörg; Haas, Peter; Ferraccioli, Fausto; Pappa, Folker; Szwillus, Wolfgang; Bouman, Johannes (5 November 2018). "Earth tectonics as seen by GOCE - Enhanced satellite gravity gradient imaging". Scientific Reports. Nature Research. 8 (1): 16356. Bibcode:2018NatSR...816356E. doi:10.1038/s41598-018-34733-9. PMC 6218487. PMID 30397250.
  20. ^ Bonacina, Franco (16 March 2009). "Launch of ESA's gravity mapping satellite delayed". European Space Agency.
  21. ^ Bonacina, Franco (17 March 2009). "ESA launches first Earth Explorer mission GOCE". European Space Agency.
  22. ^ Fehringer, Michael; Andre, Gerard; Lamarre, Daniel; Maeusli, Damien (February 2008). "A Jewel in ESA's Crown" (PDF). Bulletin. European Space Agency (133): 14–23.
  23. ^ Amos, Jonathan (21 August 2010). "Computer blow to Europe's Goce gravity satellite". BBC News. Retrieved 22 August 2010.
  24. ^ "GOCE gravity mission back in action". European Space Agency. 7 September 2010. Retrieved 29 September 2010.
  25. ^ "ESA's gravity mission granted 18-month extension". European Space Agency. 25 November 2010.
  26. ^ Winder, Jenny (19 November 2012). "GOCE – How Low Can It Go?". Universe Today.
  27. ^ "ESA's GOCE mission to end this year". European Space Agency. 13 September 2013. Retrieved 11 November 2013.
  28. ^ Scuka, Daniel; Steiger, Christoph (18 October 2013). "GOCE fuel steadily runs out". European Space Agency. Retrieved 11 November 2013.
  29. ^ Scuka, Daniel; Steiger, Christoph (21 October 2017). "Update on GOCE". European Space Agency. Retrieved 10 July 2017.
  30. ^ Allman, Tim (9 November 2013). "'Don't panic': One-tonne satellite falling to Earth". BBC News. Retrieved 11 November 2013.
  31. ^ Henderson, Greg (9 November 2013). "'Ferrari Of Space' Crashing Back To Earth — Maybe Tomorrow". NPR. Retrieved 10 November 2013.
  32. ^ "GOCE - Orbit". Heavens Above. Retrieved 11 November 2013.
  33. ^ Scuka, Daniel; Klinkrad, Heiner (10 November 2013). "GOCE re-entry forecast from ESA's Space Debris Office". European Space Agency. Retrieved 11 November 2013.
  34. ^ "GOCE gives into gravity". European Space Agency. 11 November 2013. Retrieved 11 November 2013.
  35. ^ Smith, Matt (10 November 2013). "Falling European satellite burns up upon re-entry". CNN. Retrieved 11 November 2013.
  36. ^ O'Neill, Ian (11 November 2013). "Twitter: GOCE Burned Up Over Falkland Islands". Discovery News. Archived from the original on 12 November 2013.
  37. ^ Strugarek, Dariusz; Sosnica, Krzysztof; Jaeggi, Adrian (January 2019). "Characteristics of GOCE orbits based on Satellite Laser Ranging". Advances in Space Research. Elsevier. 63 (1): 417–431. Bibcode:2019AdSpR..63..417S. doi:10.1016/j.asr.2018.08.033. S2CID 125791718.
  38. ^ Amos, Jonathan (24 October 2008). "Goce gravity flight slips to 2009". BBC News. Retrieved 26 October 2008.
  39. ^ "GOCE Mission". European Space Agency. Retrieved 16 April 2017.
  40. ^ Amos, Jonathan (28 June 2010). "Goce satellite views Earth's gravity in high definition". BBC News. Retrieved 30 June 2010.

외부 링크