歐洲地球重力場和海洋環流探測衛星(Goce)

歐洲衛星獲得的數據將幫助繪製水準面

　　據國外媒體報道，歐洲航天局即將發射歐洲地球重力場和海洋環流探測衛星(Goce)，這顆衛星可對地球重力場每一分鐘的變化進行三維測量。科學家將利用它收集的數據，更好地瞭解海洋的運動情況，設計地球高地測量系統。

　　外表光滑 形狀特別

　　這顆「身材絕佳」的衛星將借助一枚經過改造的洲際飛彈，從俄羅斯普列謝茨克發射場發射升空。「呼嘯」號(ROCKOT)火箭將於格林尼治標準時間16日下午14時21分發射升空。發射到太空中的衛星看上去都好像是醜陋的箱子，不過歐洲航天局的地球重力場和海洋環流探測衛星的形狀有所不同。德國慕尼黑理工大學的倫恩·拉梅爾參與了這項任務，他說：「這是迄今為止製造的最漂亮的一顆衛星。」 稱得上是衛星中的「超級模特」。

　　歐洲地球重力場和海洋環流探測衛星製成非常漂亮的光滑外表，是為了滿足在極端測試環境下運行的需要。該飛船在低於270公里的高空殘餘空氣裡飛行時，箭頭和翼狀物對保持平衡非常重要。對大部分地球觀察任務來說，這個軌道有點低，但是對歐洲地球重力場和海洋環流探測衛星來說，要感受地球周圍出現的非常細微的重力異常現象，就必須呆在這種高度。

　　歐洲航天局地球重力場和海洋環流探測衛星項目經理達尼洛·木茲解釋說：「目前我們對地球重力場的瞭解很不完善。重力是我們的日常生活不可或缺的一種力，有了它，我們才能雙足站在地面上。一般人們認為，地球上各個地方的重力都一樣，然而事實並非如此。我們在北極將比在赤道的體重更重。」地球的形狀是導致這種異常現象的部分原因。這是因為地球並不是一個完美的球體，相對來說，地球兩極更加扁平。地球的內層並不是由同類岩石構成的，而且一些區域的地殼更厚，或者密度更大。

　　任務被迫一再推遲

　　這種情況導致地球的質量分佈不均，而擁有質量的所有東西都受到重力吸引，因此它們所受的牽引力也不一致。不過重力變化非常微小，人們幾乎覺察不到。在測量方面遇到挑戰，導致歐洲地球重力場和海洋環流探測衛星項目被迫推遲2年進行。現在工程師已經解決無數技術難題。

　　該飛船內部安裝了一台放射量測定器。義大利阿爾卡特阿萊尼亞(Thales Alenia Space)公司負責生產這顆衛星的安德裡亞·亞拉鎖說：「這是一個非常複雜的儀器。這是迄今為止為一顆衛星準備的最為先進的放射量測定器。」它由三對加速度檢波器構成。它們相互穿過軸心，彼此之間呈90度角。這一整套東西都安裝在一個超穩定的外套裡。

　　歐洲地球重力場和海洋環流探測衛星從地球重力場穿過時，隨機攜帶的加速度檢波器將能覺察到重力場對它產生的微小干擾。歐洲航天局地球重力場和海洋環流探測衛星項目經理魯恩·弗洛培根解釋說：「我們經常拿雪花做比喻。設想一片雪花，它非常輕，慢慢從天而降，落在一艘巨型油輪上。相對於這片雪花，油輪的加速度就相當於我們的儀器的靈敏度。」

　　在低海拔飛行的歐洲地球重力場和海洋環流探測衛星，必須在重力信號中獲得重力場發生細微變化的詳情。衛星接收到的熱電離層發出的持續振動，通常會對這些數據產生干擾。因此歐洲航天局地球重力場和海洋環流探測衛星利用一台離子發動機——一種航行調節裝置來確保它擁有一個穩定路徑。這個發動機通過加快飛船尾部排氣口的帶電氙原子的速度，產生強大的牽引力。

　　任務功臣

　　為歐洲地球重力場和海洋環流探測衛星提供離子發動機的英國科技公司Qinetiq的尼爾·華萊士說：「我們擁有可實現這項任務的技術，沒有我們，就不可能有該任務。不過該任務也已經擁有很多這方面的技術。」

　　歐洲地球重力場和海洋環流探測衛星的目的，是生成到目前為止最清晰的地球重力場圖。相關數據將大大充實自然科學學科：瞭解海洋水循環、全球熱量轉移情況，將有助於預測氣候變化。更好地瞭解地球內部質量的分佈情況，對研究火山和地震等地質災害的科學家將大有好處。由於科學家利用「上」、「下」和「水平」等詞定義重力的意義，這些最新數據可進一步加強比較高度全球系統的基礎。

　　第一顆地球探測器

　　歐洲地球重力場和海洋環流探測衛星是歐洲航天局的第一個地球探測器，它是眾多尋找關鍵性環境問題的答案的飛船之一。到目前為止，已經有6項此類任務得到批准，第七項還在討論。

　　每一項任務都將利用前沿太空技術獲得數據。因為種種原因，歐洲地球重力場和海洋環流探測衛星任務已經被多次推遲。去年8月，它被送往普列謝茨克(Plesetsk)，按計畫將於9月發射升空，但是由於擔心它的火箭發射系統沒做好充分準備，這次發射嘗試被迫取消。

　　對這項任務產生很多影響的是Cryosat衛星。歐洲航天局製造的繪製全球冰川圖的Cryosat衛星，本有望成為第一顆地球探測器，但是由於在2005年發射時，用於攜帶它的「呼嘯」號火箭出現故障，它最終沉入北冰洋。

　　達尼洛·木茲說：「從『歐洲呼嘯』(Eurockot)公司和製造商克魯尼契夫(Khrunichev)公司的資料來看，我們認為它們已經進行大量試驗。」他告訴英國廣播公司說：「從記錄資料來看，它們進行的所有試驗都很成功。因此它們認為重新製造的運載火箭也處於良好狀態。」

　　歐洲地球重力場和海洋環流探測衛星將進入太陽同步軌道，這意味著該飛船所在的位置會一直處於白晝。微風-KM」(Breeze-KM)上面級助推器將把該衛星送往高大約是285公里的地方。然後它再慢慢降落到263公里高的運行軌道，接著它將借助離子發動機保持在一個穩定軌道，以便進行科學研究。

　　目前已經計畫好兩個主要數據收集時間段，每段時間大約持續6個月。第一次數據收集時間可能是從9月初進入軌道的檢驗工作已經完成後開始。如果剩下的氙還很多，相關負責人或許會延長這項任務的執行時間。不過最終要確保一些助推器能把該衛星帶到海洋上空的安全地帶，以便它在任務完成後墜入海底。