Készül a GOCE
(Rovat: Nyereség a kontinensnek, Hazai kutatóhelyek és űripar , Földmérési és Távérzékelési Int. - 2007.04.18 07:46.)

Az ESA decemberben felbocsátandó GOCE mesterséges holdja a Föld gravitációs terének pontos feltérképezését célozza. Az adatokkal magyar kutatók is dolgoznak majd.

A projekt tudományos irányítói nemrég megtekintették az épülő űreszközt. A március végi esemény helyszíne Olaszország, Torino, a gyártó Alcatel Alenia Space vállalat szerelőcsarnoka volt. A GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) tudományos programjában bolygónk gravitációs terének kutatása, a globális geoid minden eddiginél pontosabb és jobb térbeli felbontású megmérése szerepel. Az alkalmazási területetek közül kiemelendő az óceáni áramlások vizsgálata. Ezek működésének ismerete közelebb viszi a kutatókat a földi energiacsere-folyamatok megértéséhez. A mérésekből következtetni lehet a tengeszint változására, a Föld belsejében zajló folyamatokra is. A GOCE adatait más geofizikai, geodéziai kutatásokra is használják majd.

A GOCE műhold repülési modellje a szerelőcsarnokban, a berendezések tesztelése közben. Az űreszköz kb. 5 méter hosszú, átmérője 1 m. A működéshez energiát biztosító napelemek egyelőre nincsenek felszerelve. (Kép: M. Kern/ESA/Alcatel Alaneia Space)

A műhold „lelke” egy gradiométer, amely három merőleges térbeli irányban nagy pontossággal méri az űreszköz gyorsulását, s ebből következtet az azt előidéző erőtérre. A műhold pályájának pontos ismerete a GPS-alapú helymeghatározó berendezés mérésein alapul. A műhold különlegessége, hogy a szokástól eltérően nincsenek benne mozgó alkatrészek, hiszen az ezektől származó zavarok meghiúsítanák a gravitációs tér pontos mérését.

A startra a mostani tervek szerint 9 hónap múlva, decemberben kerül sor, az észak-oroszországi Pleszeckből, egy SS-19-es interkontinentális ballisztikus rakétából átalakított Rokot hordozórakétával. A GOCE lehet egyben az ESA „Élő Bolygó” programjának első műholdja, amely Föld körüli pályára áll. Alacsonyan, 250 km-rel a felszín felett kering majd. Tudományos programját 20 hónaposra tervezik.

A GOCE Föld körüli pályán - ahogy a rajzoló elképzelte. (Kép: ESA/AOES Medialab)

A GOCE mérésektől a globális geoidig és a földtudományi alkalmazásokig
Olvasóinkban felmerülhet a kérdés, hogyan lehet egy műhold pályája mentén mért adatokból földfelszínre vonatkozó információkat (esetünkben geoidot) származtatni. Komoly kutatói apparátus foglalkozik ennek a koránt sem egyértelmű kérdésnek a megválaszolásával. A feladat több különálló problémakört foglal magában. Alapvető jelentőségű a műhold gradiométeres méréseinek földtudományi értelmezési módja. Ezalatt azt értjük, hogy a műhold közel kör alakú pályája mentén végzett mérések és a durván ellipszoid alakú Föld fizikai tulajdonságai közötti kapcsolatot miként határozzuk meg. További fontos kérdés a pályamagasság: 250 km-rel Föld felett mért mennyiségek hogyan viselkednek a Föld felszínén? A legnagyobb problémakör pedig a GOCE méréseiből (várhatóan) előállítható, nagy pontosságú geoid felhasználása köré összpontosul: milyen vizsgálatok és mérnöki alkalmazások során nyújthat segítséget a GOCE geoid, és – a geoid pontosságának függvényében – milyen mértékben javíthatja egy adott alkalmazás ismeretkörét.

A feladatok komolyságát mutatja, hogy az ESA nyilvános pályázatot hirdetett a GOCE adatainak alkalmazására (GOCE Announcement of Data Opportunity, röviden GOCE AO). Ennek keretében tudományos kutató intézmények pályázhattak GOCE adatok felhasználásával kapcsolatos kutatási tervekkel. Több száz pályázat közül az arra érdemesnek ítéltek kapnak majd hozzáférést a GOCE adatokhoz, köztük magyar résztvevők is.

Magyar részvétel
A BME Általános és Felsőgeodézia Tanszékén és Pencen, a FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatóriumában működő MTA Fizikai Geodézia és Geodinamikai Kutatócsoport önálló pályázata két aspektusból vizsgálja a GOCE adatok feldolgozását: egyrészről GOCE adatokból egy globális geoidot kívánnak meghatározni. Ezek alapján a nagyobb kiterjedésű és jelentősebb tömegű földformák és Föld alatti tömegek vizsgálhatók. Egészen más megközelítést igényel egy kisebb területet, így például egy országot a legjobban jellemző geoid meghatározása. Egy ilyen magyarországi geoid-meghatározással kapcsolatos kutatás a másik fontos vállalt feladatuk.

A kutatócsoport részt vesz egy a GOCE adatoknak a földfelszínre végzett „levetítésével” foglalkozó görög-magyar projektben. Ezt a feladatot „lefelé folytatásnak” nevezi a szakirodalom. Elsősorban matematikai vizsgálatokat igényel, és eredményeként a feladat elvégzésére optimálisnak tekinthető függvényt kell szolgáltatnia. További feladatuk a GOCE gradiométeres mérési adatok kalibrációja. Ehhez a Föld felszínén ismert Eötvös-inga mérési adatokat lehet felhasználni, amelyeket az ún. „felfelé folytatás” módszerével (matematikailag) fel kell juttatni a GOCE pályamagasságába, ahol az ismert földfelszíni adat az új GOCE mérésekkel összehasonlítható. Végezetül a csoport foglalkozni fog a GOCE mérések alapján meghatározott geoid validációjával: annak az elbírálási folyamatnak a vizsgálatával, amely alapján meg tudjuk ítélni, hogy a GOCE geoid mennyire pontos.

A FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatóriuma a BME Általános és Felsőgeodzéia Tanszékével együtt részt vesz egy lett-német vezetésű pályázatban is, amely az EUPOS európai helymeghatározó rendszer hozzájárulását vizsgálja a GOCE műhold pályaadatainak meghatározásához.

Frey Sándor
Földváry Lóránt
(MTA Fizikai Geodéziai és Geodinamikai Kutatócsoport)