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Autor: Roland Rischer / 11. Februar 2014, 21:42 Uhr

Swarm: Geringere Sonnenaktivität verlängert Mission

Etwa zweieinhalb Monate nach ihrem Start am 22. November 2013 werden die Swarm-Drillinge nun in ihren jeweiligen Arbeitsorbit überführt. Das Glück scheint dabei auf der Seite der Wissenschaftler. Eine geringer als angenommene Sonnenaktivität erlaubt treibstoffsparende und damit missionsverlängernde Steuerungsmanöver. Mitte April soll es mit der Vermessung des Erdmagnetfeldes losgehen.

Quelle: ESA
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Bislang hat man im Rahmen der Kommissionierung in 490 Kilometer Höhe die Instrumente der Swarm-Satelliten in Betrieb genommen und kalibriert. Die endgültigen Umlaufbahnen liegen für die Swarm-Zweierformation bestehend aus den Satelliten A und B auf 462 Kilometer Höhe und für den Einzelgänger Swarm C auf 510 Kilometer (ursprünglich 530 Kilometer). Die komplexe Anordnung mit auseinanderdriftenden Umlaufbahnen zwischen Swarm A/B und C dient der Optimierung der Messungen und stellt nach ESA-Angaben ein einzigartiges Konzept im Weltraum dar. Mit den Daten, die durch Swarm A, B und C gleichzeitig an verschiedenen Punkten gemessen werden, kann man unter anderem die Ursachen für Schwankungen des Erdmagnetfeldes genauer differenzieren. Bislang konnte man nicht sauber zwischen dem Einfluss der Sonnenaktivität und Störungen aus dem Erdinneren unterscheiden.

ESA

Der Winkel zwischen den Umlaufbahnen von Swarm A/B (rechts) und Swarm C vergrößert sich langsam und erreicht nach drei Jahren ca. 90 Grad.
(Bild: ESA)
Der Gesamtmission kommt entgegen, dass die Sonnenaktivität gegenwärtig geringer als erwartet ist. Damit konnte die ursprüngliche Planung zur Positionierung der Satelliten überarbeitet werden. Die Swarm-Satelliten werden von Freon-Kaltgas-Triebwerken angetrieben und gesteuert. Der Transfer in den Arbeitsorbit erfolgt mit einer Vielzahl von kurzen Schubstößen. Durch die Neuplanung wird der dafür notwendige Freon-Verbrauch reduziert. Mit dem eingesparten Treibstoff werden die regulären Messungen länger möglich sein.

Die Messergebnisse hängen von der Konstellation der Umlaufbahnen von Swarm A/B sowie C zueinander ab. Gemäß Planung wird der Winkel, in dem die Umlaufbahnen von Swarm A/B und Swarm C zueinander stehen, immer größer. Das ist so gewollt, jedoch wird irgendwann der maximale Winkel für aufeinander abgestimmte Messungen überschritten. Das wäre nach etwa drei Jahren der Fall. Dann stehen die beiden Umlaufbahnen im 90-Grad-Winkel zueinander. Der jetzt gesparte Treibstoff kann in der Spätphase genutzt werden, um diese Drift zu verlangsamen. Damit ist eine Verlängerung der regulären Messungen der drei Swarm-Satelliten möglich. Die Datenausbeute wird damit noch umfassender.

Die vom Dreier-Schwarm erfassten Daten sind unter anderem Basis für dreidimensionale Karten des Magnet- und des elektrischen Feldes der Erde. Die wissenschaftliche Nutzlast jedes Swarm-Satelliten:
  • Zwei Absolute Scalar Magnetometer (ASM) ermitteln die Absolutwerte der magnetischen Flussdichte. Sie sind zur Vermeidung von Störungen durch den Satellitenbetrieb am Ende des Auslegers angebracht.
  • Ein Vector Field Magnetometer (VFM) bestimmt neben der magnetischen Flussdichte auch die Richtung der Feldlinien. Das Instrument ist in der Mitte des Auslegers angebracht und zur Richtungsbestimmung direkt an drei Sternensensoren gekoppelt.
  • Ein Electrical Field Instrument (EFI) misst Dichte, Drift, Beschleunigung und Temperatur des Plasmas und dient der Analyse des elektrischen Feldes. Es besteht aus Thermal-Ionensonden am Bug eines jeden Swarm-Satelliten und zwei Langmuir-Sonden an der Unterseite.
  • Das Accelerometer (ACC) misst nicht gravitationsbedingte Beschleunigungen. Der Einfluss des Sonnenwindes wird so analysiert.
  • Ein GPS-Empfänger erlaubt in Verbindung mit einem Laserreflektor (Laser Retro Reflector LRR) die exakte Positionsbestimmung jedes Satelliten. Dies ist wiederum Voraussetzung für eine genaue Kartierung der Messwerte.


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