ESA lança GOCE, a primeira missão Earth Explorer

Com este lançamento, tem início um novo capítulo na história da observação da Terra na Europa. O GOCE é o primeiro de uma nova família de satélites da ESA concebidos para estudar o nosso planeta e o seu ambiente, a fim de melhorar o conhecimento e compreensão dos processos do sistema da Terra e a sua evolução, para que possamos enfrentar os desafios das alterações climáticas globais. Em particular, o GOCE irá medir as diferenças de minutos no campo de gravidade da Terra a nível global.

O lançador russo Rockot, concebido a partir de um míssil balístico convertido, foi lançado às 15:21 CET (14:21 GMT) e voou para norte sobre o Árctico. Passados cerca de 90 minutos, após uma rotação orbital e duas explosões da plataforma superior Breeze-KM, a nave espacial de 1052 kg foi largada com sucesso numa órbita polar circular, a 280 km de altitude com uma inclinação de 96.7º para o Equador. O lançamento foi conseguido pelos Serviços de Lançamento Eurockot, uma empresa germano-russa sediada em Bremen, Alemanha.

O contacto com o GOCE foi estabelecido através da estação de rastreio da ESA em Kiruna, Suécia, imediatamente após a separação. A nave espacial está agora sob o controlo das equipas da ESA no Centro Europeu de Operações Espaciais em Darmstadt, Alemanha.

“O GOCE é o primeiro satélite científico da ESA dedicado à observação da Terra, desde o Envisat em 2002. As dimensões mudaram, mas o fundamento permanece o mesmo: para obter os melhores resultados científicos, a nossa tecnologia pode fornecer óptimos benefícios à comunidade científica e, consequentemente, aos cidadãos da Europa e do mundo”, afirmou Jean-Jacques Dordain, Director-Geral da ESA.

O GOCE foi seleccionado em 1999 como a primeira Missão Principal Earth Explorer no âmbito do Programa Living Planet da ESA. O satélite foi desenvolvido por uma equipa industrial liderada pela Thales Alenia Space em Turim, Itália. A EADS Astrium Space em Friedrichshafen, Alemanha, forneceu a plataforma. A Thales Alenia Space em Cannes, França, desenvolveu e integrou o instrumento principal utilizando sensores ultra-precisos desenvolvidos pela Onera de França. Um total de 45 empresas europeias contribuíram para a construção do satélite.

Durante 24 meses, o satélite irá recolher dados de gravidade tridimensionais em todo o planeta. Os dados em bruto serão processados em terra para produzir o mapa mais preciso de sempre do campo gravitacional da Terra e aperfeiçoar o geóide: a verdadeira forma de referência do nosso planeta. O conhecimento preciso do geóide, que pode ser considerado como a superfície de um oceano global ideal em repouso, terá um papel muito importante em estudos futuros do nosso planeta, dos oceanos e da atmosfera. Servirá de modelo de referência para medir e modelar as alterações do nível do mar, a circulação dos oceanos e a dinâmica das calotes de gelo polares.

Uma carga útil única a bordo de uma nave espacial única

O instrumento principal da carga útil é um Gradiómetro de Gravidade Electrostático de última geração que incorpora seis acelerómetros altamente sensíveis, montados aos pares ao longo de três eixos perpendiculares numa estrutura carbono-carbono ultra-estável. A missão irá medir não a gravidade propriamente dita mas as pequenas diferenças de gravidade entre os pares de acelerómetros que estão a 50 cm de distância entre si.

Os dados recolhidos pelo GOCE irão fornecer uma precisão de 1 a 2 cm na altitude do geóide e 1 mGal para a detecção de anomalias do campo de gravidade (as montanhas, por exemplo, costumam provocar variações gravitacionais locais que vão desde dezenas de miligal a aproximadamente uma centena). A resolução espacial será melhorada de várias centenas ou milhares de quilómetros em missões anteriores para 100 km com o GOCE.

Para obter o máximo desempenho do Gradiómetro, o GOCE foi concebido para proporcionar um ambiente altamente estável e sem distúrbios, apesar da sua órbita de baixa altitude que força a nave espacial a suportar um atrito ligeiro mas significativo das camadas superiores da atmosfera. Esta é a principal razão para o seu design aerodinâmico e esguio em forma de flecha com 5 metros de comprimento.

A nave espacial incorpora igualmente dois motores de iões de xénon de baixa potência, um principal e um de reserva, cada um capaz de debitar 1 a 20 mili-Newtons de impulso (a força equivalente à nossa exalação). Estes propulsores serão usados para compensar em tempo real o arrastamento atmosférico, com base na aceleração média detectada pelos dois acelerómetros montados ao longo do eixo de velocidade.

O design e a estrutura da nave espacial foram também optimizados para filtrar todo o tipo de distúrbios, utilizando materiais ultra-estáveis para limitar os efeitos térmicos cíclicos, sem quaisquer peças desdobráveis ou móveis.

Uma missão, muitos benefícios

Durante as próximas seis semanas, as equipas da ESA e os seus parceiros industriais irão verificar e comissionar o GOCE. A nave espacial será depois transferida para a sua órbita operacional a 263 km de altitude e a sua carga útil passará por mais seis semanas de comissionamento e calibragem. O início das operações da missão está previsto para o Verão de 2009.

A cartografia do campo de gravidade da Terra com esta precisão será útil para todas as áreas das ciências da Terra.

Para a geodesia, irá proporcionar um modelo de referência unificado para medições de altura em todo o mundo, eliminando as descontinuidades entre os sistemas de altura para as diversas massas terrestres, países e continentes. Isto irá permitir um melhor levantamento das alterações do nível do mar, dando margem para revisitar um historial de mais de 200 anos dos níveis do mar registados em todo o mundo.

Para a oceanografia, um melhor conhecimento do campo de gravidade irá reduzir significativamente as incertezas actuais no que respeita à transferência de massa e calor dos oceanos, que se traduzirá em enormes melhorias nos modelos globais de circulação dos oceanos e de previsão climática. O GOCE irá ainda melhorar o nosso conhecimento acerca do substrato rochoso das calotes polares na Gronelândia e Antárctida. O mapa geóide preciso permitirá uma melhor determinação orbital para satélites que monitorizam o manto de gelo e, assim, uma maior precisão das medições.

Para a geofísica, combinando os resultados do GOCE com os dados do magnetismo, da topografia e da sismologia, irá ajudar a produzir mapas detalhados em 3D das variações de densidade na crosta terrestre e no manto superior. Este será um importante contributo para a melhoria de toda a modelação de bacias sedimentares, fendas, movimentos tectónicos e alterações verticais do mar/terra, melhorando a nossa compreensão dos processos responsáveis pelas catástrofes naturais.

Uma missão Earth Explorer concluída, outras se seguirão

“O sucesso deste lançamento marca o despontar de uma nova geração de satélites de ciências da Terra na Europa,” afirmou Volker Liebig, Director dos Programas de Observação da Terra da ESA. “Trata-se do primeiro de uma nova geração de pequenos satélites científicos específicos e abre caminho para mais missões Earth Explorer. Os cientistas aguardam impacientemente os conjuntos de dados obtidos nestas missões. Temos mais quatro lançamentos previstos para os próximos dois anos; isto significa que estamos numa fase muito activa.”

O GOCE é a primeira Missão Principal Earth Explorer ao abrigo do programa Living Planet da ESA, que teve início em 1999 para promover a investigação sobre a atmosfera, biosfera, hidrosfera, criosfera interior da Terra, a sua interacção e o impacto das actividades humanas nestes processos naturais. Mais duas Missões Principais, seleccionadas para se dirigirem a temas específicos de grande interesse público, estão já em desenvolvimento: A ADM-Aeolus para a dinâmica atmosférica (2011) e a EarthCARE para investigar o equilíbrio radioactivo da Terra (2013). Estão já em preparação três pequenas Missões de Oportunidade Earth Explorer: o Cryosat 2 para medir a espessura do manto de gelo (2009), o SMOS para estudar a humidade do solo e a salinidade dos oceanos (2009) e o Swarm para analisar a evolução do campo magnético (2011).

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Franco Bonacina,
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