Введение

Спутник ESA, предназначенный для картографирования гравитационного поля Земли. Является частью программы "Живая планета".

Определить геоид с точностью 1–2 см. Достичь указанного результата при пространственном разрешении лучше 100 км.

Выводы

Первая глобальная модель гравитационного поля Земли, основанная на данных GOCE, была представлена на симпозиуме ESA "Живая планета" в июне 2010 года. Даже очень мелкие детали, такие как вихрь Манна в Северной Атлантике, были видны в данных, как и влияние урагана Игорь в 2010 году. Детальный анализ данных двигателей и акселерометров GOCE неожиданно показал, что аппарат зарегистрировал инфразвуковые волны, вызванные землетрясением Тохоку в 2011 году (в результате чего он непреднамеренно стал первым сейсмографом на орбите). Последующие результаты, полученные на основе данных GOCE, выявили детали строения мантии Земли, включая мантийные плюмы, древние зоны субдукции и остатки океана Тетис. Дальнейший анализ данных GOCE также предоставил новую информацию о геологическом строении Антарктического континента, включая обнаружение фрагментов древних континентов и по меньшей мере трех кратонов под антарктическим льдом.

Запуск

Первая попытка запуска 16 марта 2009 года была прервана из-за неисправности пусковой установки. GOCE был запущен 17 марта 2009 года в 14:21 UTC с космодрома Плесецк на севере России ракетой-носителем Rokot/Briz KM. "Рокот" – модифицированная межконтинентальная баллистическая ракета UR 100N, снятая с вооружения после подписания Договора о сокращении стратегических вооружений. Ракета-носитель использовала две нижние ступени с жидким топливом оригинальной ракеты и была оснащена третьей ступенью Briz KM, разработанной для точного выведения на орбиту. GOCE был выведен на солнечно-синхронную орбиту, близкую к сумеречной, с наклонением 96,7° и восходящим узлом в 18:00. Отделение от ракеты-носителя произошло на высоте 295 км. Затем орбита спутника в течение 45 дней снижалась до рабочей высоты, запланированной на 270 км. В это время проводилась ввод в эксплуатацию космического аппарата и проверка надёжности электрической двигательной установки в системе управления ориентацией.

Операция

В феврале 2010 года в компьютере спутника была обнаружена неисправность, в связи с чем операторы были вынуждены переключить управление на резервный компьютер. В июле 2010 года у GOCE произошел серьезный сбой в системе связи, когда спутник внезапно перестал передавать научные данные на наземные станции. Тщательное расследование, проведенное экспертами ESA и промышленными специалистами, показало, что проблема, скорее всего, была связана с каналом связи между процессорным модулем и модулями телеметрии основного компьютера. Восстановление было завершено в сентябре 2010 года: в рамках плана действий температура основания, на котором размещались компьютеры, была повышена на несколько градусов, что позволило восстановить нормативную связь. В ноябре 2010 года, когда первоначально запланированный срок завершения 20-месячной миссии был продлен из-за возникших неполадок, было принято решение продлить срок службы миссии до конца 2012 года, чтобы завершить первоначальные задачи и выполнить дополнительную 18-месячную миссию по улучшению собранных данных. В ноябре 2012 года орбита была снижена для получения данных с более высоким разрешением, при этом запаса топлива оставалось на 50 недель.

Конец миссии и возвращение на Землю

В мае 2013 года произошло дальнейшее снижение. В октябре 2013 года у спутника закончился запас ксенонового топлива, после чего на повторный вход в атмосферу потребовалось бы 2–3 недели. 18 октября 2013 года ESA сообщила, что давление в топливной системе ионного двигателя GOCE упало ниже 2,5 бар, что является номинальным рабочим давлением, необходимым для работы двигателя. Впоследствии, окончание миссии было официально объявлено 21 октября, когда у космического аппарата закончилось топливо; лишившись ксенона, ионный двигатель прекратил работу в 03:16 UTC. 9 ноября 2013 года в опубликованном отчете указывалось, что ожидается вход спутника в атмосферу в течение одного-двух дней. К этой дате высота перигея снизилась до. 10 ноября ESA ожидала, что вход в атмосферу произойдет в этот день между 18:30 и 24:00 UTC, при этом наиболее вероятная полоса падения обломков в основном проходила над океаном и полярными регионами. Его нисходящая орбита 11 ноября 2013 года прошла над Сибирью, западной частью Тихого океана, восточной частью Индийского океана и Антарктидой. Спутник окончательно распался около 00:16 UTC 11 ноября вблизи Фолклендских островов.

Полезная нагрузка

Основной полезной нагрузкой спутника был электростатический гравитационный градиометр (EGG) для измерения гравитационного поля Земли. Этот прибор состоял из трех пар емкостных акселерометров, расположенных в трех измерениях, которые реагировали на малейшие изменения в гравитационном притяжении Земли по мере движения по орбите. Благодаря их различной позиции в гравитационном поле, каждый из них испытывал гравитационное ускорение Земли немного по-разному. Три оси градиометра обеспечивали одновременное измерение пяти независимых компонент тензора градиента гравитации. Другой полезной нагрузкой являлся бортовой GPS-приемник, использовавшийся в качестве прибора для спутникового слежения (SSTI), а также система компенсации всех негравитационных сил, действующих на космический аппарат. Спутник также был оснащен лазерным ретрорефлектором для обеспечения слежения с помощью наземных станций спутниковой лазерной локации.

Мощность и движение

В аппарате GOCE были установлены фиксированные солнечные панели, покрывавшие обращенную к Солнцу сторону, которые вырабатывали 1300 ватт энергии. Панели были выполнены в форме плавников, стабилизируя космический аппарат во время его полета в остаточной атмосфере термосферы. Ионный электрический двигатель, разработанный и построенный в космическом центре QinetiQ в Фарнборо, Англия, выбрасывал ионы ксенона со скоростями, превышающими определенный порог, что компенсировало потери, связанные с уменьшением орбиты. Миссия GOCE завершилась, когда опустел топливный бак с ксеноном. Два ионных двигателя типа Кауфмана могли создавать тягу до определенного значения. Хотя прогнозируемый срок службы составлял 20 месяцев, в отчете ESA от июня 2010 года указывалось, что необычно низкая солнечная активность (то есть более спокойная верхняя атмосфера и, следовательно, меньшее сопротивление) означала, что топлива хватит на срок, превышающий прогнозируемые 20 месяцев, возможно, до 2014 года. Фактически, окончание миссии было официально объявлено 21 октября 2013 года после 55 месяцев, причем последние 11 месяцев аппарат находился на более низкой орбите (с большей плотностью воздуха и, следовательно, большим расходом топлива).