Nowa misja ESA będzie mierzyć Ziemię z dokładnością do milimetrów
W grudniu ubiegłego roku zespoły Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wspólnie z partnerami przemysłowymi zakończyły wstępny przegląd projektu (PDR) misji Genesis. To kluczowy krok w realizacji przedsięwzięcia, które ma umożliwić pomiar naszej planety z dokładnością do jednego milimetra.
Według ESA, tak precyzyjne dane znajdą zastosowanie w nawigacji satelitarnej, monitorowaniu poziomu mórz i oceanów, planowaniu infrastruktury oraz badaniach procesów zachodzących we wnętrzu i na powierzchni Ziemi. Sednem misji będzie wzmocnienie i udoskonalenie Międzynarodowa Rama Odniesienia Naziemnego (ITRF) – globalnego układu współrzędnych, który stanowi punkt odniesienia dla systemów nawigacyjnych i badań geodynamicznych.
– Kiedy nawigujesz, nie wystarczy wiedzieć, gdzie jesteś. Musisz wiedzieć, względem czego określasz swoją pozycję – podkreśla Sara Gidlund, kierująca projektem Genesis. – W naukach o Ziemi jest tak samo. Dane muszą być osadzone w precyzyjnym układzie odniesienia. ITRF jest właśnie takim fundamentem.
Misja została wstępnie zatwierdzona podczas Rady Ministerialnej ESA w 2022 roku, a jej pełne finansowanie potwierdzono w 2025 roku. Głównym wykonawcą projektu jest włoska firma OHB Italia S.p.A.. Zakończenie PDR oznacza, że ogólna architektura satelity i segmentu naziemnego została zaakceptowana, a projekt może przejść do kolejnej, bardziej szczegółowej fazy. W trakcie PDR określono kluczowe podsystemy satelity – od zasilania i komunikacji po rozmieszczenie instrumentów naukowych. Genesis będzie wyposażony w cztery techniki geodezyjne umożliwiające niezależne i komplementarne pomiary Ziemi oraz w ultra-stabilny oscylator (USO), który zapewni synchronizację wszystkich obserwacji.
Projekt ewoluował wraz z kolejnymi analizami. Jedną z najbardziej widocznych zmian była konfiguracja paneli słonecznych – od ustawień pod kątem, przez pionowe, aż po obecne rozwiązanie, w którym pokrywają one jedną ze ścian satelity niczym energetyczna tarcza. Po zamknięciu PDR podstawowe założenia konstrukcyjne zostały „zamrożone”. Oznacza to, że ogólna bryła satelity, rozmieszczenie instrumentów i główne parametry techniczne są już ustalone. Teraz projekt wchodzi w fazę szczegółową, która zakończy się Krytycznym Przeglądem Projektu (CDR). W ramach przygotowań do CDR powstają modele inżynieryjne i testowe, które pozwolą sprawdzić, czy konstrukcja wytrzyma przeciążenia startowe oraz ekstremalne warunki panujące na orbicie. Równolegle prowadzone są zaawansowane symulacje komputerowe.
Aby osiągnąć dokładność rzędu 1 mm, inżynierowie muszą uwzględnić nawet tak subtelne czynniki jak ciśnienie promieniowania słonecznego czy inne siły niegrawitacyjne oddziałujące na satelitę. Podczas CDR oceniona zostanie wydajność każdego elementu systemu – dosłownie do poziomu pojedynczych śrub i połączeń. Rozwój satelity to tylko część wyzwania. ESA współpracuje z międzynarodową społecznością geodezyjną nad przygotowaniem narzędzi do przetwarzania i integracji danych z Genesis. ITRF powstaje bowiem w oparciu o wkład wyspecjalizowanych międzynarodowych służb działających pod auspicjami Międzynarodowe Stowarzyszenie Geodezji.
Dotąd bazowały one głównie na pomiarach naziemnych. Włączenie danych satelitarnych nowej generacji wymaga aktualizacji metod, kalibracji i ścisłej koordynacji. W tym celu ESA powołała Zespół ds. Eksploatacji Nauki Genesis (GSET) oraz organizuje coroczne warsztaty naukowe, podczas których inżynierowie i badacze wspólnie przygotowują się do operacyjnego wykorzystania przyszłych danych. Tegoroczna edycja odbędzie się w marcu w Brukseli, we współpracy z Belgijskim Biurem Polityki Naukowej.
Ziemia nie jest nieruchomą bryłą. Płyty tektoniczne przemieszczają się, obszary po ustąpieniu lądolodów unoszą się, inne tereny osiadają, poziom mórz rośnie. Precyzyjna, stabilna rama odniesienia pozwala te zmiany mierzyć i interpretować. Dzięki Genesis naukowcy zyskają narzędzie do monitorowania tych procesów z niespotykaną dotąd dokładnością. Skorzystają na tym zarówno systemy nawigacyjne, jak i obserwacje satelitarne oraz badania klimatu i geodynamiki.
Choć projekt wciąż znajduje się w fazie rozwoju, ESA i partnerzy już myślą o kolejnych krokach. Bo jeśli fundamentem nowoczesnej cywilizacji są dane o położeniu, to Genesis ma ambicję stać się ich najdokładniejszym źródłem.
Źródło ESA
Czytaj też: Vulcan Centaur znów pod lupą. Anomalia podczas startu z satelitami wojskowymi
Grafika tytułowa: PIRO / Pixabay
