تم إطلاق ثلاثة أقمار صناعية علمية أوروبية لمشروع SWARM بنجاح من قاعدة الفضاء الروسية Plesetsk في 22 نوفمبر 2013 بمركبة إطلاق تحويل Rokot المجهزة بمرحلة Briz-KM العليا. ستكون المهمة الرئيسية لأسطول 3 أقمار صناعية هي قياس معلمات المجال المغناطيسي لكوكبنا. الغرض: فهم أفضل لكيفية ولادة هذا المجال في أحشاء الأرض. مشروع وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) SWARM (مترجم من "سرب" بالإنجليزية) يتضمن 3 سواتل فضائية متطابقة ، يحمل كل منها حمولة على شكل 7 أجهزة (خدمية وعلمية).
تجدر الإشارة إلى أن الإطلاق في 22 نوفمبر هو بالفعل الإطلاق الثالث لصاروخ Rokot الحامل ، والذي تنفذه قوات الفضاء الروسية من قاعدة بليسيتسك الفضائية. في البداية ، كان من المخطط أن يتم إطلاق الأقمار الصناعية في عام 2012 ، ولكن في اللحظة الأخيرة ، أجلت وكالة الفضاء الأوروبية إطلاق الأقمار الصناعية إلى نوفمبر 2013. قاد الإطلاق اللواء ألكسندر جولوفكو لمنطقة شرق كازاخستان. بعد 1 ، 5 ساعات فقط من الرحلة ، تم إطلاق أقمار صناعية أوروبية في مدار قريب من الأرض ، حيث ستقوم بعملها.
وتجدر الإشارة إلى أن مركبة الإطلاق روكوت تنتمي إلى الفئة الخفيفة وتم بناؤها على أساس الصاروخ الباليستي العابر للقارات RS-18. حاليًا ، تخضع هذه الصواريخ البالستية العابرة للقارات لإجراءات سحب الجيش الروسي من الخدمة. تنتمي أقمار SWARM نفسها إلى مشروع Living Planet الذي يهدف إلى استكشاف الأرض. ستنضم هذه الأقمار الصناعية في المدار إلى المركبات الفضائية العاملة بالفعل SMOC و GOCE والأقمار الصناعية الأخرى التي تعمل في دراسة المحيطات والجليد البحري وجاذبية الأرض. تم تصميم مسابر الفضاء Swarm نفسها لإجراء البحوث لدراسة المجال المغناطيسي للكوكب.
إطلاق صاروخ روكوت الحامل
خلال يومي السبت والأحد ، أجرت وكالة الفضاء الأوروبية العديد من الاختبارات للمعدات الموجودة على متن الأقمار الصناعية وتأكدت من أنها تعمل كما هو مخطط لها. بعد ذلك ، نشرت الأقمار الصناعية بأمان قضبان معدنية خاصة مثبت عليها أجهزة استشعار مقياس المغنطيسية. أظهرت البيانات التي حصل عليها متخصصو وكالة الفضاء الأوروبية أن نسبة الإشارة إلى الضوضاء التي تم الحصول عليها أفضل مما كان يُفترض سابقًا. حاليًا ، دخلت مهمة الفضاء مرحلة إعداد المركبات للتشغيل المنتظم ، وستستمر هذه المرحلة 3 أشهر.
تتمثل المهمة العالمية التي تواجه هذه المجموعة من المركبات الفضائية في دراسة التغيرات في معلمات المجال المغناطيسي للكوكب ، فضلاً عن بيئة البلازما الخاصة به ، وربط هذه المؤشرات بالتغيرات في المشهد الأرضي. الهدف من المشروع هو فهم كيفية ترتيب "آلة" توليد المجال المغناطيسي لكوكبنا بالضبط. يقترح العلماء اليوم أنه يظهر بسبب التدفق الحراري للمادة في اللب الخارجي السائل للأرض. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يتأثر بتكوين القشرة والعباءة للكوكب والأيونوسفير والغلاف المغناطيسي وتيارات المحيط.
لا يمكن تسمية الاهتمام بدراسة المجال المغناطيسي للأرض بالخمول. بالإضافة إلى حقيقة أن المجال المغناطيسي لكوكبنا يوجه إبرة البوصلة ، فإنه يحمينا جميعًا أيضًا من تدفق الجسيمات المشحونة التي تندفع نحونا من الشمس - ما يسمى بالرياح الشمسية.في حالة حدوث اضطراب في المجال المغنطيسي الأرضي للأرض ، تحدث عواصف مغنطيسية أرضية على الكوكب ، والتي غالبًا ما تعرض المركبات الفضائية والعديد من الأنظمة التكنولوجية على هذا الكوكب للخطر. يأمل مبتكرو هذه المهمة في تحديد ما يحدث حاليًا مع المجال المغناطيسي للأرض ، والذي انخفض حجمه بنسبة 10-15 ٪ منذ عام 1840 ، وأيضًا لتحديد ما إذا كان ينبغي لنا أن نتوقع ، على سبيل المثال ، تغيير الأقطاب.
يطلق الخبراء على المعدات العلمية الرئيسية الموجودة على متن المركبة الفضائية SWARM مقياس المغناطيسية المصمم لقياس اتجاه وسعة المجال المغناطيسي (متجه ، ومن هنا اسم الجهاز - مقياس المغناطيسية في المجال المتجه). يجب أن يساعده مقياس المغناطيسية الثاني ، المصمم لقياس حجم المجال المغناطيسي (ولكن ليس اتجاهه) - مقياس المغناطيسية المطلق على أخذ القراءات. يتم وضع كلا المقياسين المغناطيسيين على قضيب خاص طويل بما فيه الكفاية ، والذي يشكل معظم القمر الصناعي على طوله (حوالي 4 أمتار من 9).
يوجد أيضًا على الأقمار الصناعية أداة مصممة لقياس المجالات الكهربائية (تسمى أداة المجال الكهربائي). سوف يشارك في تسجيل معلمات البلازما القريبة من الأرض: الانجراف ، سرعة الجسيمات المشحونة بالقرب من الكوكب ، الكثافة. بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز المركبة الفضائية بمقاييس تسارع مصممة لقياس التسارع غير المرتبط بجاذبية كوكبنا. الحصول على هذه البيانات مهم لتقييم كثافة الغلاف الجوي على ارتفاع الأقمار الصناعية (حوالي 300-500 كم) والحصول على فكرة عن الحركات السائدة هناك. كما سيتم تجهيز الأجهزة بجهاز استقبال GPS وعاكس ليزر ، مما يضمن أعلى دقة في تحديد إحداثيات الأقمار الصناعية. تعد دقة القياس أحد المفاهيم الأساسية في جميع التجارب العلمية الحديثة ، حيث لم يعد الأمر يتعلق باكتشاف شيء جديد حقًا ، ولكن حرفيًا "لبنة لبنة" لمحاولة تفكيك الآليات الفيزيائية المعروفة للظواهر حول الناس.
وتجدر الإشارة إلى أن الغلاف المغناطيسي للأرض ليس معقدًا للغاية فحسب ، بل إنه قابل للتغيير أيضًا في المكان والزمان. لذلك ، بعد بداية عصر الفضاء في تاريخ البشرية بسرعة كبيرة ، بدأ العلماء في إجراء تجارب متعددة الأقمار الصناعية تهدف إلى دراسة الفضاء القريب من الأرض. إذا كان لدينا عدد من الأدوات المتطابقة في نقاط مختلفة ، فوفقًا لقراءاتهم ، يمكننا أن نفهم بدقة ما يحدث بالضبط في الغلاف المغناطيسي لكوكبنا ، وما الذي يؤثر عليه "من الأسفل" وكيف يتفاعل الغلاف المغناطيسي مع الاضطرابات التي تحدث على الشمس.
يمكننا أن نقول بفخر أن "الرائد" في هذه الدراسات كان المشروع الدولي INTERBALL ، الذي أعدته روسيا في أوائل التسعينيات ، وعمل المشروع حتى أوائل عام 2000. ثم ، في عام 2000 ، أطلق الأوروبيون 4 أقمار صناعية من نظام Cluster ، والتي لا تزال تعمل في الفضاء. يرتبط استمرار أبحاث الغلاف المغناطيسي في بلدنا أيضًا بتنفيذ مشاريع الأقمار الصناعية المتعددة. يجب أن يكون أولها مشروع الرنين ، والذي يتضمن 4 مركبات فضائية في وقت واحد. من المخطط إطلاقها في الفضاء في أزواج واستخدامها لدراسة الغلاف المغناطيسي الداخلي للأرض.
من الجدير بالذكر أن كل هذه المشاريع مختلفة تمامًا. وسيعمل "السرب" الذي تم إطلاقه في مدار أرضي منخفض. بادئ ذي بدء ، يهدف مشروع SWARM إلى دراسة كيفية حدوث توليد المجال المغناطيسي للأرض بالضبط. توجد المركبات الفضائية العنقودية حاليًا في مدار قطبي بيضاوي الشكل ، يتراوح ارتفاعه من 19 إلى 119 ألف كيلومتر. في الوقت نفسه ، تم اختيار مدار عمل الأقمار الصناعية الروسية "الرنين" (من 500 إلى 27 ألف كم) بحيث يقع في منطقة معينة تدور مع كوكبنا. علاوة على ذلك ، فإن كل من هذه المشاريع ستجلب للبشرية قطعة من المعرفة الجديدة التي ستساعدنا على فهم أفضل لما يحدث مع الأرض.
لدى معظمنا فكرة بعيدة جدًا عن المجال المغناطيسي للأرض ، ويتذكرون شيئًا تعلمناه كجزء من المناهج الدراسية. ومع ذلك ، فإن الدور الذي يلعبه المجال المغناطيسي أوسع بكثير من الانحراف المعتاد لإبرة البوصلة. يحمي المجال المغناطيسي كوكبنا من الأشعة الكونية ، ويحافظ على الغلاف الجوي للأرض سليمًا ، ويبقي الرياح الشمسية على مسافة ويسمح لكوكبنا بعدم تكرار مصير المريخ.
يعد المجال المغناطيسي لكوكبنا تشكيلًا أكثر تعقيدًا بكثير مما يظهر في الكتب المدرسية ، حيث يتم تصويره بشكل تخطيطي على أنه الأرض مع قضيب مغناطيسي "عالق" فيه. في الواقع ، المجال المغناطيسي للأرض ديناميكي تمامًا ، ويتم لعب الدور الرئيسي في تكوينه من خلال دوران لب الأرض المنصهر ، والذي يعمل كدينامو ضخم. في الوقت نفسه ، فإن ديناميكيات التغييرات في المجال المغناطيسي ليست اليوم ذات أهمية أكاديمية فقط. تعد انتهاكات البيئة المغنطيسية الأرضية محفوفة بالمخاطر للأشخاص العاديين الذين يعانون من اضطرابات في تشغيل أنظمة الملاحة والاتصالات ، وفشل أنظمة الطاقة وأنظمة الحوسبة ، والتغيرات في عمليات هجرة الحيوانات. بالإضافة إلى ذلك ، ستسمح دراسة المجال المغناطيسي للعلماء بفهم أفضل للبنية الداخلية للكوكب والأسرار الطبيعية التي لا نعرف الكثير عنها اليوم.
تم إنشاء مجموعة SWARM الفضائية لهذا الغرض بالذات. تم تنفيذ عملية التصميم والتجميع الخاصة بهم من قبل شركة الفضاء الأوروبية المعروفة Astrium. عند إنشاء هذه الأقمار الصناعية ، تمكن المهندسون من تجسيد كل ما يزيد عن 30 عامًا من الخبرة في دراسة المجالات المغناطيسية في الفضاء الخارجي ، والتي تمكنت Astrium من تجميعها أثناء تنفيذ العديد من برامج الفضاء ، على سبيل المثال ، Champ و Cryosat المشاريع.
تتكون الأقمار الصناعية الثلاثة لبرنامج SWARM بالكامل من مواد غير مغناطيسية ، لذلك ليس لديهم مجال مغناطيسي خاص بهم ، مما قد يؤدي إلى تشويه مسار القياسات. سيتم إطلاق الأقمار الصناعية في مدارين قطبيين. سيطير اثنان منهم جنبًا إلى جنب على ارتفاع 450 كيلومترًا ، والثالث سيكون في مدار 520 كيلومترًا. معًا ، سيكونون قادرين على إجراء أكثر القياسات دقة وشمولية للمجال المغناطيسي للأرض أثناء البحث ، مما سيسمح للعلماء برسم خريطة دقيقة للمجال المغنطيسي الأرضي والكشف عن دينامياته.
