Três satélites científicos europeus do projeto SWARM foram lançados com sucesso do cosmódromo russo Plesetsk em 22 de novembro de 2013 com o veículo de lançamento de conversão Rokot equipado com o estágio superior Briz-KM. A principal tarefa da flotilha de 3 satélites será medir os parâmetros do campo magnético de nosso planeta. Objetivo: entender melhor como esse campo nasce nas entranhas da Terra. O projeto da Agência Espacial Européia (ESA) SWARM (traduzido do inglês "swarm") inclui 3 satélites espaciais idênticos, cada um dos quais carrega uma carga útil na forma de 7 instrumentos (de serviço e científicos).
Deve-se notar que o lançamento em 22 de novembro já é o terceiro lançamento do foguete porta-aviões Rokot, que é realizado pelas forças aeroespaciais russas do cosmódromo de Plesetsk. Inicialmente, estava previsto que o lançamento dos satélites fosse realizado em 2012, mas no último momento a ESA adiou o lançamento dos satélites para novembro de 2013. O lançamento foi comandado pelo Major General da região do Leste do Cazaquistão, Alexander Golovko. Após apenas 1, 5 horas de vôo, os satélites espaciais europeus foram lançados em uma determinada órbita próxima à Terra, na qual eles realizarão seu trabalho.
Deve-se notar que o veículo de lançamento Rokot pertence à classe leve e foi construído com base no míssil balístico intercontinental RS-18. Atualmente, este ICBM está em processo de desativação do exército russo. Os próprios satélites SWARM pertencem ao projeto Planeta Vivo, que visa explorar a Terra. Esses satélites em órbita se juntarão às espaçonaves já em operação SMOC, GOCE e outros satélites que estudam os oceanos, o gelo marinho e a gravidade da Terra. As próprias sondas espaciais do Swarm são projetadas para conduzir pesquisas para estudar o campo magnético do planeta.
Lançamento do foguete porta-aviões Rokot
Durante os sábados e domingos, a Agência Espacial Européia realizou vários testes do equipamento de bordo instalado nos satélites e se certificou de que funcionasse conforme planejado. Depois disso, os satélites implantaram com segurança hastes de metal especiais nas quais os sensores do magnetômetro são instalados. Os dados obtidos pelos especialistas da ESA demonstraram que a relação sinal-ruído obtida é ainda melhor do que se pensava anteriormente. Atualmente, a missão espacial entrou na fase de preparação dos veículos para operação regular, fase esta que terá a duração de 3 meses.
A tarefa global desse grupo de espaçonaves é estudar as mudanças nos parâmetros do campo magnético do planeta, bem como em seu ambiente de plasma, e a correlação desses indicadores com as mudanças na paisagem terrestre. O objetivo do projeto é entender como exatamente está organizada a “máquina” geradora do campo magnético de nosso planeta. Hoje, os cientistas sugerem que isso ocorre devido a fluxos convectivos de matéria no núcleo externo líquido da Terra. Além disso, pode ser influenciado pela composição da crosta e manto do planeta, a ionosfera, a magnetosfera e as correntes oceânicas.
O interesse no estudo do campo magnético da Terra não pode ser chamado de ocioso. Além do fato de que o campo magnético de nosso planeta orienta a agulha da bússola, ele também protege a todos nós do fluxo de partículas carregadas que vêm do Sol em nossa direção - o chamado vento solar. No caso de o campo geomagnético da Terra ser perturbado, ocorrem tempestades geomagnéticas no planeta, que muitas vezes colocam em perigo as espaçonaves e muitos sistemas tecnológicos do planeta. Os criadores desta missão esperam estabelecer o que está acontecendo atualmente com o campo magnético da Terra, cuja magnitude diminuiu em 10-15% desde 1840, e também estabelecer se devemos esperar, por exemplo, uma mudança de pólos.
Os especialistas chamam o principal equipamento científico a bordo da espaçonave SWARM de magnetômetro projetado para medir a direção e amplitude do campo magnético (seu vetor, daí o nome do dispositivo - Vector Field Magnetometer). O segundo magnetômetro, projetado para medir a magnitude do campo magnético (mas não sua direção) - o magnetômetro escalar absoluto, deve ajudá-lo a fazer as leituras. Ambos os magnetômetros são colocados em uma haste especial longa o suficiente, que compõe a maior parte do satélite ao longo de seu comprimento (cerca de 4 metros em 9).
Também nos satélites existe um instrumento projetado para medir campos elétricos (denominado Instrumento de Campo Elétrico). Ele estará envolvido no registro dos parâmetros do plasma próximo à Terra: deriva, velocidade das partículas carregadas perto do planeta, densidade. Além disso, as espaçonaves são equipadas com acelerômetros projetados para medir acelerações não relacionadas à gravidade de nosso planeta. A obtenção desses dados é importante para avaliar a densidade da atmosfera na altitude dos satélites (cerca de 300-500 km) e ter uma ideia dos movimentos dominantes ali. Além disso, os dispositivos serão equipados com um receptor GPS e um refletor de laser, o que deve garantir a maior precisão na determinação das coordenadas dos satélites. A precisão da medição é um dos conceitos-chave em todos os experimentos científicos modernos, quando não se trata mais de descobrir algo realmente novo, mas literalmente “tijolo por tijolo” para tentar desmontar os mecanismos físicos conhecidos dos fenômenos ao redor das pessoas.
Deve-se notar que a magnetosfera da Terra não é apenas bastante complexa, mas também mutável no espaço e no tempo. Portanto, muito rapidamente após o início da era espacial na história da humanidade, os cientistas começaram a conduzir experimentos multissatélites com o objetivo de estudar o espaço próximo à Terra. Se tivermos vários instrumentos idênticos em pontos diferentes, então, de acordo com suas leituras, podemos entender com bastante precisão o que exatamente está acontecendo na magnetosfera de nosso planeta, o que a afeta "de baixo" e como a magnetosfera reage às perturbações que ocorrem no sol.
Podemos dizer com orgulho que o “pioneiro” desses estudos foi o projeto internacional INTERBALL, que foi elaborado pela Rússia no início dos anos 1990, o projeto funcionou até o início dos anos 2000. Então, em 2000, os europeus lançaram 4 satélites do sistema Cluster, que ainda estão funcionando no espaço. A continuação das pesquisas magnetosféricas em nosso país também está associada à implementação de projetos multissatélites. O primeiro deles deve ser o projeto Resonance, que inclui 4 espaçonaves de uma vez. Eles são planejados para serem lançados ao espaço em pares e usados para estudar o interior da magnetosfera da Terra.
É importante notar que todos esses projetos são bastante diferentes. O "enxame" lançado irá operar em órbita terrestre baixa. Em primeiro lugar, o projeto SWARM visa estudar como exatamente ocorre a geração do campo magnético da Terra. As espaçonaves cluster estão atualmente em uma órbita polar elíptica, cuja altitude varia de 19 a 119 mil km. Ao mesmo tempo, a órbita de trabalho dos satélites russos "Ressonância" (de 500 a 27 mil km) foi selecionada de forma a estar localizada em uma determinada área, que gira com o nosso planeta. Além disso, cada um desses projetos trará para a humanidade um novo conhecimento que nos ajudará a entender melhor o que está acontecendo com a Terra.
A maioria de nós tem uma ideia muito distante do campo magnético da Terra, lembrando de algo que aprendemos como parte do currículo escolar. No entanto, o papel desempenhado pelo campo magnético é muito mais amplo do que a deflexão usual da agulha da bússola. O campo magnético protege nosso planeta dos raios cósmicos, mantém a atmosfera terrestre intacta, mantendo os ventos solares à distância e permitindo que nosso planeta não repita o destino de Marte.
O campo magnético de nosso planeta é uma formação muito mais complexa do que é mostrado nos livros escolares, nos quais é esquematicamente representado como a Terra com uma barra magnética “presa” nela. Na verdade, o campo magnético da Terra é bastante dinâmico, e o principal papel em sua formação é desempenhado pela rotação do núcleo derretido da Terra, que atua como um enorme dínamo. Ao mesmo tempo, a dinâmica das mudanças no campo magnético hoje não é apenas de interesse acadêmico. As violações do ambiente geomagnético são preocupantes para as pessoas comuns, com interrupções na operação dos sistemas de navegação e comunicação, falha dos sistemas de energia e sistemas de computação e mudanças nos processos de migração animal. Além disso, o estudo do campo magnético permitirá aos cientistas compreender melhor a estrutura interna do planeta e os segredos naturais, sobre os quais não sabemos muito hoje.
O grupo de satélites SWARM foi criado para este propósito. O projeto e o processo de montagem foram realizados pela conhecida empresa aeroespacial europeia Astrium. Ao criar esses satélites, os engenheiros puderam incorporar toda a experiência de mais de 30 anos no estudo de campos magnéticos no espaço sideral, que a Astrium conseguiu acumular durante a implementação de vários programas espaciais, por exemplo, o Champ e o Cryosat projetos.
Os 3 satélites do programa SWARM são totalmente feitos de materiais não magnéticos, portanto não possuem campo magnético próprio, o que poderia distorcer o curso das medições. Os satélites serão lançados em duas órbitas polares. Dois deles voarão lado a lado a uma altitude de 450 km, e o terceiro estará em órbita de 520 km. Juntos, eles serão capazes de realizar as medições mais precisas e completas do campo magnético da Terra durante a pesquisa, o que permitirá aos cientistas traçar um mapa preciso do campo geomagnético e revelar sua dinâmica.
