Миссия SWARM: орбитальное перестроение
Три научных спутника-близнеца миссии SWARM, успешно выведенные на расчетные орбиты в середине ноября прошлого года, вступили в завершающую стадию подготовки к исследованию магнитного поля Земли.
Cпутники миссии Европейского космического агентства SWARM были выведены с помощью российской ракеты-носителя «Рокот» с требуемой точностью на полярные околоземные орбиты высотой в 490 км, но в различных меридиональных плоскостях, т. е. двигаться они будут, следуя вдоль линий магнитного поля Земли – от полюса к полюсу.
Перед «звездным трио» автоматических космических аппаратов поставлена обширная научная задача – исследование магнитного поля Земли и его взаимодействия с солнечным ветром, а также проведение измерений и идентификация различных магнитных сигналов, которые исходят от земного ядра, земной коры, мантии, океанов, ионосферы самой Земли.
В соответствии с этой научной программой на борту имеется комплекс научных приборов и оборудования. Это – высокочувствительные векторный и скалярный магнитометры, инструменты для измерения параметров электрического и гравитационного поля Земли, датчики фиксации разнообразных магнитные сигналов от ядра нашей планеты, ее мантии, коры, океанов, ионосферы.
Вместо традиционных одиночных орбитальных научных космических аппаратов для исследований была выбрана система из трех спутников – одновременные измерения в разных точках околоземного пространства могут дать значительно больше информации о весьма сложном магнитном поле Земли и его изменениях в пространстве и во времени.
Одинаковые по составу научного оборудования, сами спутники-близнецы, по расчетам разработчиков, должны располагаться в околоземном пространстве так, чтобы обеспечить наибольшую эффективность проводимых измерений и исследований.
Выбор орбит космических аппаратов и взаимоположения спутников на орбитах приобретает ключевое значение для идентификации зафиксированных сигналов изменений магнитного поля Земли, которые могут быть связаны с источниками, расположенными в недрах Земли, или источниками внеземного происхождения.
Нельзя не учитывать и меняющегося состояния конкретной «космической погоды», что во многом зависит от активности Солнца, и состояния космической среды в околоземном пространстве.
Низкая солнечная активность, отмечаемая в настоящее время, и соответственно более низкая граница земной атмосферы (то есть высота, на которой становится ощутимым сопротивление воздуха), дали основание разработчикам несколько изменить конфигурацию орбит и сэкономить топливо на борту для будущих маневров спутников.
В настоящее время, по сообщению пресс-службы ЕКА, два спутника переведены на более низкие орбиты с высотой около 462 км и с наклонением 87,35 градусов. Они будут почти «бок о бок» двигаться по близким орбитам, с расхождением над экватором не более 150 км. В дальнейшем высоту этих орбит предполагается в течение трех лет понизить до 300 км.
В то же время третий спутник переводится на орбиту более высокую с высотой в 510 км, и наклонением в 87, 75 град.
По расчетам разработчиков, такое расположение «созвездия космических аппаратов» в многоспутниковой миссии SWARM позволит наиболее эффективно проводить исследования магнитосферы нашей планеты.
Данные, полученные с различных орбит спутников, из различных точек магнитосферы позволят различать изменения в геомагнитном поле, обусловленные как активностью Солнца, так и «сигналами», исходящими из недр Земли.
Надо сказать, что многоспутниковые проекты есть и в планах российской науки, – говорит, комментируя миссию SWARM, член-корреспондент РАН Анатолий Петрукович, руководитель отдела физики космической плазмы Института космических исследований Российской академии наук.
«Уже в 2015–17 годах должен быть запущен проект «Резонанс», состоящий из двух пар спутников. Его место работы – внешний радиационный пояс, одно из наиболее опасных для спутников мест магнитосферы. С помощью «Резонанса» ученые смогут проследить, как при взаимодействии с магнитными полями образуются потоки высокоэнергичных электронов, заполняющих пояс и наносящих радиационные повреждения электронной аппаратуре спутников. Сейчас по проекту «Резонанс» идет изготовление и испытание научной аппаратуры.
В более далекой перспективе после 2020 года будет реализован проект «Рой», предусматривающий развертывание нескольких малых спутников для инновационных дистанционных исследований структуры быстрых вариаций магнитного поля в солнечном ветре и внешней магнитосфере одновременно на нескольких масштабах. Сейчас проводится предварительное исследование реализуемости ключевых технологий, требуемых для данного проекта, таких как радиотомография, использование наноспутников и другие».
По материалам ESA.
