Инженер-геолог измеряет глубину воды в сельскохозяйственной скважине на поле к северу от Сакраменто, Калифорния. Подземные воды являются важным источником воды для орошения в Центральной долине штата, особенно во время засухи, и миссии GRACE предоставляют данные, которые помогают отслеживать этот ресурс. Фото: Келли М. Гроу/Департамент водных ресурсов Калифорнии.
НАСА и Немецкое космическое агентство DLR (Немецкий аэрокосмический центр) договорились о совместном строительстве, запуске и эксплуатации пары космических кораблей, которые позволят получить представление о том, как смещаются вода, лед и земные массы, измеряя ежемесячные изменения в состоянии планеты. гравитационное поле. Отслеживание крупномасштабных массовых изменений, показывающее, когда и где вода перемещается внутри и между атмосферой, океанами, подземными водоносными горизонтами и ледяными щитами, дает представление о круговороте воды на Земле, включая изменения в ответ на такие факторы, как изменение климата.
Благодаря международному соглашению, подписанному в конце 2023 года, миссия «Восстановление гравитации и непрерывность климатических экспериментов» (GRACE-C) расширит почти 25-летнее наследие, начавшееся с запуска миссии GRACE в 2002 году. Миссия GRACE-Follow On (GRACE-FO) пришла на смену GRACE в 2018 году. GRACE-C планирует запустить не ранее 2028 года.
Данные миссий GRACE считаются ключевой информацией для характеристики климата Земли. Эти измерения вместе с другой информацией и компьютерными моделями регулярно используются для оценки и прогнозирования засухи, планирования использования воды в сельском хозяйстве и понимания причин повышения уровня моря, например, того, сколько льда теряет мировые ледниковые щиты.
«GRACE-C представляет собой совместную международную попытку наблюдения и изучения одного из самых ценных ресурсов нашей планеты», — сказала Никола Фокс, заместитель администратора по науке НАСА в Вашингтоне. «От наших береговых линий до наших кухонных столов нет ни одного аспекта нашей планеты, на который не повлияли бы изменения в водном цикле. Партнерство между НАСА и Немецким аэрокосмическим центром сыграет решающую роль в подготовке к вызовам, с которыми мы сталкиваемся сегодня, и завтра.»
Инженеры и ученые завершают разработку деталей конструкции приборов и спутников, а затем команды начнут работу по изготовлению и сборке. Миссия будет состоять из пары идентичных спутников, летающих один за другим на расстоянии примерно от 60 до 190 миль (от 100 до 300 километров) друг от друга по полярной орбите. Космический корабль будет летать на высоте примерно 300 миль (500 километров). Вместе они будут отслеживать ежемесячные изменения в распределении воды на Земле в зависимости от изменений гравитационного поля планеты.
Вслед за водой
Сила гравитации естественным образом меняется от места к месту на Земле в зависимости от распределения массы вблизи поверхности. Например, большие изменения в запасах подземных вод (грунтовых вод) или потери из-за ледяных щитов перемещают большое количество массы, что, в свою очередь, может смещать гравитационное поле планеты в еженедельных или ежемесячных временных масштабах.
Исследователи могут оценить эти изменения, измеряя очень небольшие изменения расстояния между двумя спутниками GRACE-C. Когда головной космический корабль пролетает над областью с относительно большей массой (например, над местом, где грунтовых вод больше, чем вокруг), небольшое увеличение гравитационного поля Земли тянет спутник вперед, увеличивая его расстояние от идущего за ним космического корабля. Лазерный интерферометр (LRI), способный измерять изменения расстояний в 100 раз меньшие, чем толщина человеческого волоса, постоянно измеряет расстояние между двумя космическими кораблями.
Спутниковые системы и орбита GRACE-C будут аналогичны системам GRACE-FO, что обеспечит непрерывность измерений между двумя миссиями.
«GRACE-C будет опираться на десятилетия наблюдений за глобальным движением воды и изменениями в водных ресурсах. Это имеет решающее значение для прогнозирования будущих тенденций в нашем климате и для оценки продовольственной и водной безопасности», — сказал Фрэнк Уэбб, GRACE-C. научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. «Эта миссия является примером приверженности НАСА и наших немецких партнеров изучению Земли и оказанию помощи обществу в лучшей подготовке к глобальному потеплению».
GRACE-C, ранее известная как миссия «Массовые изменения», направлена на достижение одной из ключевых целей, изложенных в Десятилетнем исследовании наук о Земле 2017 года, проведенном Национальными академиями наук, техники и медицины США: лучше понять глобальный водный цикл планеты посредством масштабные изменения массы Земли.
«Вместе с НАСА мы сейчас продолжаем следовать по маршруту GRACE в наблюдении Земли, тем самым укрепляя наше международное сотрудничество в области космических исследований», — сказал Вальтер Пельцер, член исполнительного совета DLR и генеральный директор Немецкого космического агентства в DLR. .
«США и Германия уже давно тесно сотрудничают в исследованиях климата и окружающей среды из космоса. Доверие, которое наши американские партнеры оказывают немецкому космическому опыту для этих миссий, заказывая строительство спутников и поставку важных частей Приборы и средства управления полетами GRACE-C также являются признаком возможностей Германии как превосходного места для космических полетов».
Миссия станет частью Обсерватории системы Земли НАСА (ESO), набора миссий, ориентированных на Землю, которые будут предоставлять данные для направления усилий, связанных с изменением климата, смягчением последствий стихийных бедствий, борьбой с лесными пожарами и продовольственной безопасностью. В сочетании данные миссии ESO создадут целостное представление о Земле, от атмосферы планеты до ее коренных пород.
