Trīs SWARM projekta Eiropas zinātniskie pavadoņi 2013. gada 22. novembrī tika veiksmīgi palaisti no Krievijas Plesetskas kosmodroma ar nesējraķeti Rokot, kas aprīkota ar Briz-KM augšējo pakāpienu. 3 satelītu flotiles galvenais uzdevums būs izmērīt mūsu planētas magnētiskā lauka parametrus. Mērķis: labāk izprast, kā šis lauks dzimst Zemes zarnās. Eiropas Kosmosa aģentūras (ESA) projektā SWARM (tulkojumā no angļu valodas "swarm") ir iekļauti 3 identiski kosmosa pavadoņi, no kuriem katrs nes lietderīgo slodzi 7 instrumentu veidā (dienests un zinātne).
Jāpiebilst, ka 22. novembra palaišana ir jau trešā nesējraķetes Rokot palaišana, ko veic Krievijas aviācijas un kosmosa spēki no Plesetskas kosmodroma. Sākotnēji tika plānots, ka satelītu palaišana tiks veikta 2012. gadā, taču pašā pēdējā brīdī ESA pārcēla satelītu palaišanu uz 2013. gada novembri. Palaišanu komandēja Austrumkazahstānas reģiona ģenerālmajors Aleksandrs Golovko. Tikai pēc 1, 5 stundu lidojuma Eiropas kosmosa pavadoņi tika palaisti noteiktā zemei tuvā orbītā, kurā viņi veiks savu darbu.
Jāatzīmē, ka nesējraķete Rokot pieder pie vieglās klases un tika uzbūvēta, pamatojoties uz starpkontinentālo ballistisko raķeti RS-18. Šobrīd šai ICBM tiek veikta Krievijas armijas ekspluatācijas pārtraukšanas procedūra. SWARM satelīti paši pieder projektam Living Planet, kura mērķis ir izpētīt Zemi. Šie orbītā esošie pavadoņi pievienosies jau darbojošajam kosmosa kuģim SMOC, GOCE un citiem satelītiem, kas nodarbojas ar okeānu, jūras ledus un Zemes gravitācijas izpēti. Pašas kosmosa zondes Swarm ir paredzētas, lai veiktu pētījumus, lai izpētītu planētas magnētisko lauku.
Rokot nesējraķetes palaišana
Sestdien un svētdien Eiropas Kosmosa aģentūra veica daudzus satelītos uzstādīto borta iekārtu testus un pārliecinājās, ka tā darbojas kā plānots. Pēc tam satelīti droši izvietoja īpašus metāla stieņus, uz kuriem ir uzstādīti magnetometra sensori. EKA speciālistu iegūtie dati parādīja, ka iegūtā signāla un trokšņa attiecība ir pat labāka, nekā tika pieņemts iepriekš. Šobrīd kosmosa misija ir iegājusi transportlīdzekļu sagatavošanas kārtējai darbībai stadijā, šī fāze ilgs 3 mēnešus.
Šīs kosmosa kuģu grupas globālais uzdevums ir izpētīt izmaiņas planētas magnētiskā lauka parametros, kā arī tās plazmas vidē, kā arī šo rādītāju korelāciju ar izmaiņām sauszemes ainavā. Projekta mērķis ir saprast, kā tieši ir sakārtota “mašīna” mūsu planētas magnētiskā lauka ģenerēšanai. Mūsdienās zinātnieki liek domāt, ka tas parādās konvekciju izraisošu vielu plūsmu dēļ šķidrā Zemes ārējā kodolā. Turklāt to var ietekmēt planētas garozas un apvalka sastāvs, jonosfēra, magnetosfēra un okeāna straumes.
Interesi par Zemes magnētiskā lauka izpēti nevar saukt par dīkstāvi. Papildus tam, ka mūsu planētas magnētiskais lauks orientē kompasa adatu, tas arī mūs visus pasargā no uzlādētu daļiņu plūsmas, kas pret mums skrien no Saules - tā sauktā saules vēja. Gadījumā, ja tiek traucēts Zemes ģeomagnētiskais lauks, uz planētas notiek ģeomagnētiskas vētras, kas bieži apdraud kosmosa kuģus un daudzas planētas tehnoloģiskās sistēmas. Šīs misijas veidotāji cer noskaidrot, kas pašlaik notiek ar Zemes magnētisko lauku, kura lielums kopš 1840. gada ir samazinājies par 10-15%, kā arī noskaidrot, vai mums vajadzētu sagaidīt, piemēram, polu maiņu.
Eksperti galveno zinātnisko aprīkojumu, kas atrodas uz kosmosa kuģa SWARM, sauc par magnetometru, kas paredzēts magnētiskā lauka virziena un amplitūdas mērīšanai (tā vektors, līdz ar to arī ierīces nosaukums - Vector Field Magnetometer). Otrajam magnetometram, kas paredzēts magnētiskā lauka lieluma mērīšanai (bet ne tā virzienam) - absolūtajam skalārajam magnetometram, viņam vajadzētu palīdzēt nolasīt. Abi magnetometri ir novietoti uz īpaša pietiekami gara balsta stieņa, kas veido lielāko daļu satelīta visā tā garumā (apmēram 4 metri no 9).
Arī satelītos ir instruments, kas paredzēts elektrisko lauku mērīšanai (saukts par elektriskā lauka instrumentu). Viņš nodarbosies ar gandrīz Zemes plazmas parametru reģistrāciju: dreifu, lādētu daļiņu ātrumu planētas tuvumā, blīvumu. Turklāt kosmosa kuģis ir aprīkots ar akselerometriem, kas paredzēti paātrinājumu mērīšanai, kas nav saistīti ar mūsu planētas smagumu. Šo datu iegūšana ir svarīga, lai novērtētu atmosfēras blīvumu satelītu augstumā (apmēram 300–500 km) un gūtu priekšstatu par tur dominējošajām kustībām. Tāpat ierīces tiks aprīkotas ar GPS uztvērēju un lāzera atstarotāju, kam būtu jānodrošina visaugstākā precizitāte satelītu koordinātu noteikšanā. Mērījumu precizitāte ir viens no galvenajiem jēdzieniem visos mūsdienu zinātniskajos eksperimentos, kad vairs nav runa par kaut kā patiešām jauna atklāšanu, bet gan burtiski “ķieģelis pie ķieģeļa”, lai mēģinātu izjaukt zināmos fiziskos parādību mehānismus ap cilvēkiem.
Jāatzīmē, ka Zemes magnetosfēra ir ne tikai diezgan sarežģīta, bet arī mainīga telpā un laikā. Tāpēc diezgan ātri pēc kosmosa laikmeta sākuma cilvēces vēsturē zinātnieki sāka veikt daudzu satelītu eksperimentus, kuru mērķis bija izpētīt gandrīz Zemes telpu. Ja mums ir vairāki identiski instrumenti dažādos punktos, tad saskaņā ar to rādījumiem mēs varam diezgan precīzi saprast, kas tieši notiek mūsu planētas magnetosfērā, kas to ietekmē “no apakšas” un kā magnetosfēra reaģē uz radušajiem traucējumiem uz Saules.
Ar lepnumu varam teikt, ka šo pētījumu “pionieris” bija starptautiskais projekts INTERBALL, kuru Krievija sagatavoja 90. gadu sākumā, projekts darbojās līdz 2000. gadu sākumam. Tad 2000. gadā eiropieši palaida 4 Klasteru sistēmas satelītus, kas joprojām darbojas kosmosā. Magnetosfēras pētījumu turpināšana mūsu valstī ir saistīta arī ar vairāku satelītu projektu īstenošanu. Pirmajam no tiem vajadzētu būt projektam Resonance, kas ietver 4 kosmosa kuģus vienlaikus. Tos plānots palaist kosmosā pa pāriem un izmantot, lai pētītu Zemes iekšējo magnetosfēru.
Ir vērts atzīmēt, ka visi šie projekti ir diezgan atšķirīgi. Uzsāktais "bars" darbosies zemas zemes orbītā. Pirmkārt, projekta SWARM mērķis ir izpētīt, kā tieši notiek Zemes magnētiskā lauka ģenerēšana. Klasteru kosmosa kuģi šobrīd atrodas elipsveida polārajā orbītā, kuras augstums svārstās no 19 līdz 119 tūkstošiem km. Tajā pašā laikā Krievijas pavadoņu "Resonance" darba orbīta (no 500 līdz 27 tūkstošiem km) tika izvēlēta tā, lai tā atrastos noteiktā apgabalā, kas rotē kopā ar mūsu planētu. Turklāt katrs no šiem projektiem nesīs cilvēcei jaunas zināšanas, kas palīdzēs mums labāk saprast, kas notiek ar Zemi.
Lielākajai daļai no mums ir ļoti tāls priekšstats par Zemes magnētisko lauku, atceramies kaut ko, kas mums tika mācīts kā daļa no skolas programmas. Tomēr magnētiskā lauka loma ir daudz plašāka nekā parastā kompasa adatas novirze. Magnētiskais lauks aizsargā mūsu planētu no kosmiskajiem stariem, tas saglabā neskartu Zemes atmosfēru, turot Saules vēju attālumā un ļaujot mūsu planētai neatkārtot Marsa likteni.
Mūsu planētas magnētiskais lauks ir daudz sarežģītāks veidojums, nekā parādīts skolu mācību grāmatās, kurās tas shematiski attēlots kā Zeme ar tajā iestrēgušu stieņu magnētu. Faktiski Zemes magnētiskais lauks ir diezgan dinamisks, un galveno lomu tā veidošanā spēlē Zemes izkausētā kodola rotācija, kas darbojas kā milzīgs dinamo. Tajā pašā laikā magnētiskā lauka izmaiņu dinamika mūsdienās ir ne tikai akadēmiska interese. Ģeomagnētiskās vides pārkāpumi parastiem cilvēkiem ir saistīti ar traucējumiem navigācijas un sakaru sistēmu darbībā, energosistēmu un skaitļošanas sistēmu kļūmēm un izmaiņām dzīvnieku migrācijas procesos. Turklāt magnētiskā lauka izpēte ļaus zinātniekiem labāk izprast planētas iekšējo uzbūvi un dabas noslēpumus, par kuriem šodien daudz nezinām.
Šim nolūkam tika izveidota satelītu grupa SWARM. To projektēšanas un montāžas procesu veica labi pazīstamais Eiropas kosmiskās aviācijas uzņēmums Astrium. Veidojot šos satelītus, inženieri varēja iemiesot visu vairāk nekā 30 gadu pieredzi magnētisko lauku izpētē kosmosā, ko Astrium ir izdevies uzkrāt, īstenojot daudzas kosmosa programmas, piemēram, Champ un Cryosat projektiem.
Programmas SWARM 3 satelīti ir pilnībā izgatavoti no nemagnētiskiem materiāliem, tāpēc tiem nav sava magnētiskā lauka, kas varētu izkropļot mērījumu gaitu. Satelīti tiks palaisti divās polārajās orbītās. Divi no tiem lidos viens otram blakus 450 km augstumā, bet trešais atradīsies 520 km orbītā. Kopā viņi pētījuma laikā varēs veikt visprecīzākos un rūpīgākos Zemes magnētiskā lauka mērījumus, kas ļaus zinātniekiem sastādīt precīzu ģeomagnētiskā lauka karti un atklāt tā dinamiku.
