ESA lähetti GOCE-satelliitin avaruuteen

Tämän laukaisun myötä alkaa uusi luku eurooppalaisessa Maan tutkimuksen historiassa. GOCE on ensimmäinen ESA:n uudesta satelliittisarjasta , jonka tarkoituksena on tutkia planeettaamme ja sen ympäristöä, sen eri järjestelmiä ja niiden kehitystä. Tämä lisää omaa kotiplaneettaamme koskevaa tietämyksemme ja ymmärtämyksemme, minkä avulla pystymme paremmin hallitsemaan maailmanlaajuisen ilmastonmuutoksen tuomia haasteita. GOCE on erityisesti kehitetty mittaamaan Maan painovoimakentässä ympäri maapalloa olevia pieniä eroavaisuuksia.

Venäläinen ballistisesta ohjuksesta muunnettu Rockot-kantoraketti nousi lentoon klo 16.21 Suomen aikaa (14:21 GMT) ja lensi pohjoiseen päin pohjoisten napaseutujen ylitse. Suunnilleen 90 minuutin kuluttua, eli yhden Maan ympäri tehdyn kierroksen ja kahden Breeze-KM-vaiheen rakettimoottorin tekemän ratapolton jälkeen 1052-kiloinen satellitti jäi suunnitelmien mukaisesti kiertämään Maan napojen yli kulkevaa rataansa 280 kilometrin korkeudella 96,7 asteen kulmassa päiväntasaajaan nähden. Laukaisusta on vastannut saksalais-venäläinen Saksan Bremenissä sijaiseva yhtiö Eurockot Launch Services.

Yhteys GOCE:een saatiin ESA:n Ruotsin Kiirunassa sijaitsevan satelliittiseuranta-aseman kautta pian kantoraketista irtoamisen jälkeen. Satelliitti on nyt Saksan Darmstadtissa sijaitsevan Euroopan avaruusoperaatiokeskuksen lennonjohtoryhmien hallinnassa.

”GOCE on ESA:n ensimmäinen Maan tarkkailulle omistettu tiedesatelliitti sitten vuonna 2002 laukaistun Envisatin. Koko on muuttunut, mutta perustelut ovat pysyneet samoina: tarkoituksena on tukea tiedettä nykyteknologian sallimalla parhaalla mahdollisella tavalla tiedeyhteisön ja siten myös Euroopan ja koko maailman kansalaisten hyödyttämiseksi”, totesi ESA:n pääjohtaja Jean-Jacques Dordain.

GOCE valittiin 1999 ensimmäiseksi Maata tutkivaksi peruslennoksi ESA:n Elävä planeetta -ohjelman puitteissa. Satelliitin on kehittänyt teollisuusryhmä, jota on johtanut Italian Torinossa toimiva Thales Alenia Space. Satelliitin perusosat ja rungon on toimittanut Saksan Friedrichshafenissa toimiva EADS Astrium Space. Pääinstrumentin on kehittänyt ja integroinut Ranskan Cannesʼssa toimiva Thales Alenia Space, joka on käyttänyt tarkoitukseen äärimmäisen tarkkoja, Ranskan ONERA:n kehittämiä antureita. Satelliitin rakentamiseen on osallistunut yhteensä 45 eurooppalaista yritystä.

GOCE tulee keräämään 24 kuukauden ajan kolmiulotteisia painovoimakentän mittaustietoja ympäri maapalloa. Tiedot käsitellään Maan pinnalla ja niiden perusteella laaditaan tähän saakka tarkin kartta Maan painovoimakentästä ja geoidista, planeettamme todellisesta muodosta. Geoidi voidaan myös määritellä lepotilasssa olevaksi, ihanteelliseksi globaaliksi merenpinnaksi, ja sen tarkalla tuntemisella on hyvin tärkeä osa planeettamme, sen valtamerien ja ilmakehän myöhemmissä tutkimuksissa. Geoidi toimii merenpinnan tason, merivesien kierron ja napaseutujen jääpeitteen kehittymiseen liittyvien mittausten ja mallinnuksen viitemallina.

Ainutlaatuisen avaruusaluksen ainutlaatuinen hyötykuorma

Satelliitin pääasiallinen instrumentti on huipputeknologiaa edustava sähköstaattinen painovoimaa kartoittava gradiometri, jossa on kuusi äärimmäisen herkkää kiihtyvyysmittaria asennettuina pareittain kolmelle kohtisuoralle akselille hyvin vakaaseen hiilikuiturakenteeseen. Tutkimuslennon tarkoituksena ei ole mitata itse painovoimaa, vaan painovoimassa havaittavia pienen pieniä eroja 50 senttimetrin etäisyydellä toisistaan olevilla kiihtyvyysmittaripareilla.

GOCE:n keräämien tietojen perusteella saadaan selville geoidin korkeus 1 - 2 senttimetrin tarkkuudella ja painovoimakentän poikkeamat 1 milligalin (mGal) tarkkuudella (esim. vuoret aiheuttavat monesti paikallisia painovoiman vaihteluita vaihdellen kymmenistä milligaleista noin sataan milligaliin). Alueellinen tarkkuus paranee GOCE-satelliitin ansiosta edellisiin tutkimuslentoihin nähden sadoista tai tuhansista kilometreistä sataan kilometriin.

Jotta gradiometrit toimisivat mahdollisimman tarkasti, on GOCE on suunniteltu häiritsemään omalla toiminnallaan ja rakenteellaan mahdollisimman vähän mittauksia. Satelliitti tarjoaa erittäin vakaan ja häiriintymättömän ympäristön, vaikka lentorata on erittäin matalalla. Lentokorkeudella on hieman ilmakehää jäljellä, joten sen aikaan saama erittäin heikko ilmanvastuskin pitää ottaa huomioon. Tämä on pääsyy sen hoikkaan viisimetriseen, nuolenkärjen muotoiseen ja aerodynaamiseen rakenteeseen.

Satelliitissa on myös kaksi vähän käyttöenergiaa tarvitsevaa ksenon-ioni-moottoria, joista toinen on varsinainen moottori ja toinen varamoottori. Ne pystyvät molemmat tuottamaan 1 - 20 millinewtonin työntövoiman, mikä vastaa jotakuinkin ihmisen uloshengityksen työntövoimaa. Tämä kompensoi ohuen ohuen ilmankehän aikaan saamaa hyvin heikkoa ilmavastusta. Ilmanvastuksen hidastava vaikutus määritetään keskimääräisen kiihtyvyyden avulla, jota mitataan kahdella satelliitin pituusakselille asennettulla kiihtyvyysmittarilla.

Satelliitin rakenne ja malli on optimoitu suodattamaan kaikenlaisia häiriönlähteitä käyttämällä äärimmäisen vakaita materiaaleja, jotka rajoittavat lämpövuorottelun aiheuttamia vaikutuksia. Satelliitissa ei ole myöskään yhtään liikkuvaa tai aukeavaa osaa.

Yksi lento, monta etua

Tulevien kuuden viikon ajan ESA:n ja sen teollisten kumppaneiden työtiimit tarkastavat ja ottavat käyttöön GOCE:n toimintoja. Sen jälkeen satelliitti siirretään sen varsinaiselle toimintaradalle 263 kilometrin korkeuteen, jossa sen mittalaitteet otetaan käyttöön ja kalibroidaan toisen kuusiviikkoisen ajan kuluessa. Varsinaisten tietellisten mittausten on suunniteltu alkavan kesällä 2009.

Maan painovoimakentän kartoittaminen mainitulla tarkkuudella hyödyttää kaikkia Maan tutkimuksen eri osa-alueita.

Geodesialle se tuottaa ainutlaatuisen viitemallin koko maapallon kattavaan korkeuden mittaukseen, koska tämän jälkeen eri maa-alueita, maita ja mantereita mittaavien korkeusjärjestelmien välillä olevat epäjohdonmukaisuudet voidaan eliminoida. Siten on mahdollista tutkia aiempaa tarkemmin merenpinnan korkeuden muuttumista sekä viimeisten 200 vuoden aikaista koko maapallon merenpinnan korkeushistoriaa.

Valtameritutkimukselle puolestaan painovoimakentän parempi tuntemus merkitsee valtamerten lämpöön ja merimassan liikkumiseen liittyvien epävarmuuksien poistamista huomattavassa määrin, minkä ansiosta globaaleja valtamerten vedenkierron ja ilmastoennusteiden malleja saadaan parannettua merkittävästi. GOCE parantaa myös tietämystämme Grönlannin ja Antarktiksen jäätikköalueista. Täsmällinen geoidikartta auttaa määrittämään jäätikköjä tarkkailevien satelliittien kiertoratoja paremmin ja siten myös saamaan tarkempia mittaustuloksia.

Geofysiikassa GOCE:n välittämien tietojen yhdistäminen magnetismin, topografian ja seismologian antamaan tietämykseen auttaa laatimaan yksityiskohtaisen kolmiulotteisen kartan Maan kuoren ja vaipan tiheyksien vaihteluista. Kartta auttaa parantamaan huomattavasti kaikkea kerrostuneiden altaiden, halkeamien, mannerlaattojen tektonisten liikkeiden ja maan- ja merenpinnan pystysuorassa suunnassa tapahtuvaa muuttumista koskevaa mallintamista. Tämä lisää ymmärtämystämme kaikista luonnonkatastrofien taustalla olevista prosesseista.

Yksi Earth Explorer -satelliitti jo ylhäällä, lisää vielä tulossa

”Tämä onnistunut laukaisu merkitsee Maan tutkimukseen tähtäävien tiedesatelliittien uuden sukupolven alkua Euroopassa,” sanoo ESA:n kaukokartoitusohjelmien johtaja Volker Liebig. ”Se on ensimmäinen pienikokoisten tieteelle omistettujen satelliittien sukupolvesta, ja se uurtaa uraa tuleville maapallon tutkimuslennoille. Tutkijat odottavat kärsimättöminä näiltä lennoilta saatavia tietoja. Seuraavien kahden vuoden aikana aiomme lähettää avaruuteen vielä neljä muuta satelliittia, joten meillä on tiedossa hyvin kiireinen jakso.”

GOCE on ensimmäinen ESA:n Elävä planeetta -ohjelman puitteissa alkanut maapallon tutkimukseen tarkoitettu lento. Ohjelma käynnistettiin vuonna 1999, ja sen tarkoituksena on edistää Maan ilmakehän, biosfäärin, hydrosfäärin, kryosfäärin ja sisäosien sekä niiden vuorovaikutuksen ja ihmisen toimintaan kohdistuvien vaikutusten tutkimusta. Kehittelyn alla on jo kaksi muuta perustutkimukseen liittyvää lentoa, jotka on suunniteltu tuomaan tietoa tutkijoita yleisesti pohdituttaviin, tärkeisiin asioihin, joista kaivataan kipeästi lisää havaintoja: ADM-Aeolus, jonka kohteena tulee olemaan ilmakehän dynamiikka (2011), ja EarthCARE, jolla halutaan tutkia Maan säteilytasapainoa (2013). Myös kolme pienempää Maata tutkivaa lentoa on tulossa pian: Cryosat 2 -satelliitilla aiotaan mitata jääkerroksen paksuutta (2009), SMOS-satelliitilla maan kosteutta ja valtamerten suolapitoisuutta (2009) ja Swarm-satelliitilla halutaan tutkia magneettikentän evoluutiota (2011).

Lisätietoja:

Franco Bonacina,
ESA:n tiedottaja ja mediasuhdepäällikkö
Viestintäosasto
Puh.: + 33 1 5369 7299
Faksi: + 33 1 6369 7690
Sähköposti: franco.bonacina@esa.int