Ba vệ tinh khoa học của châu Âu thuộc dự án SWARM đã được phóng thành công từ sân bay vũ trụ Plesetsk của Nga vào ngày 22 tháng 11 năm 2013 với phương tiện phóng chuyển đổi Rokot được trang bị tầng trên Briz-KM. Nhiệm vụ chính của đội gồm 3 vệ tinh sẽ là đo các thông số về từ trường của hành tinh chúng ta. Mục đích: để hiểu rõ hơn về cách lĩnh vực này được sinh ra trong ruột của Trái đất. Dự án của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) SWARM (dịch từ tiếng Anh là "bầy đàn") bao gồm 3 vệ tinh không gian giống hệt nhau, mỗi vệ tinh mang một trọng tải dưới dạng 7 công cụ (dịch vụ và khoa học).
Cần lưu ý rằng vụ phóng vào ngày 22 tháng 11 đã là vụ phóng thứ ba của tên lửa tàu sân bay Rokot, được thực hiện bởi lực lượng hàng không vũ trụ Nga từ sân bay vũ trụ Plesetsk. Ban đầu, dự định phóng vệ tinh sẽ được thực hiện vào năm 2012, nhưng vào thời điểm cuối cùng, ESA đã hoãn việc phóng vệ tinh đến tháng 11 năm 2013. Vụ phóng do Thiếu tướng khu vực Đông Kazakhstan Alexander Golovko chỉ huy. Chỉ sau 1, 5 giờ bay, các vệ tinh không gian của châu Âu đã được phóng lên một quỹ đạo gần trái đất nhất định, trong đó chúng sẽ thực hiện công việc của mình.
Cần lưu ý rằng phương tiện phóng Rokot thuộc lớp hạng nhẹ và được chế tạo trên cơ sở tên lửa đạn đạo xuyên lục địa RS-18. Hiện tại, ICBM này đang được quân đội Nga làm thủ tục ngừng hoạt động. Bản thân các vệ tinh SWARM thuộc dự án Hành tinh sống, nhằm khám phá Trái đất. Các vệ tinh này trên quỹ đạo sẽ tham gia cùng tàu vũ trụ SMOC, GOCE và các vệ tinh khác đang hoạt động trong việc nghiên cứu đại dương, băng biển và lực hấp dẫn của Trái đất. Bản thân các tàu thăm dò không gian Swarm được thiết kế để thực hiện nghiên cứu nhằm nghiên cứu từ trường của hành tinh.
Phóng tên lửa tàu sân bay Rokot
Trong hai ngày thứ Bảy và Chủ nhật, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đã thực hiện nhiều cuộc kiểm tra các thiết bị trên tàu được lắp đặt trên các vệ tinh và đảm bảo rằng nó hoạt động theo đúng kế hoạch. Sau đó, các vệ tinh triển khai một cách an toàn các thanh kim loại đặc biệt trên đó có lắp đặt các cảm biến từ kế. Dữ liệu do các chuyên gia ESA thu được đã chứng minh rằng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu thu được thậm chí còn tốt hơn so với giả định trước đây. Hiện tại, sứ mệnh vũ trụ đã bước vào giai đoạn chuẩn bị cho các phương tiện hoạt động thường xuyên, giai đoạn này sẽ kéo dài 3 tháng.
Nhiệm vụ toàn cầu mà nhóm tàu vũ trụ này phải đối mặt là nghiên cứu những thay đổi trong các thông số từ trường của hành tinh, cũng như môi trường plasma của nó, và mối tương quan của các chỉ số này với những thay đổi của cảnh quan trên mặt đất. Mục tiêu của dự án là tìm hiểu cách sắp xếp chính xác “cỗ máy” tạo ra từ trường của hành tinh chúng ta. Ngày nay, các nhà khoa học cho rằng nó xuất hiện do các dòng đối lưu của vật chất trong lõi bên ngoài lỏng của Trái đất. Ngoài ra, nó có thể bị ảnh hưởng bởi thành phần của lớp vỏ và lớp phủ của hành tinh, tầng điện ly, từ quyển và các dòng hải lưu.
Mối quan tâm đến việc nghiên cứu từ trường Trái đất không thể được gọi là nhàn rỗi. Ngoài thực tế là từ trường của hành tinh chúng ta định hướng cho kim la bàn, nó cũng bảo vệ tất cả chúng ta khỏi luồng hạt mang điện lao về phía chúng ta từ Mặt trời - cái gọi là gió Mặt trời. Trong trường hợp địa từ của Trái đất bị xáo trộn, các cơn bão địa từ xảy ra trên hành tinh thường gây nguy hiểm cho các tàu vũ trụ và nhiều hệ thống công nghệ trên hành tinh. Những người sáng tạo ra sứ mệnh này hy vọng sẽ xác định được những gì hiện đang xảy ra với từ trường Trái đất, cường độ của từ trường này đã giảm 10-15% kể từ năm 1840 và cũng để xác định xem liệu chúng ta có nên mong đợi sự thay đổi của các cực hay không.
Các chuyên gia gọi thiết bị khoa học chính trên tàu vũ trụ SWARM là một từ kế được thiết kế để đo hướng và biên độ của từ trường (vectơ của nó, do đó có tên gọi của thiết bị - Vector Từ trường). Từ kế thứ hai, được thiết kế để đo độ lớn của từ trường (nhưng không phải hướng của nó) - Từ kế Vô hướng Tuyệt đối, sẽ giúp anh ta đo các kết quả. Cả hai từ kế đều được đặt trên một thanh outrigger đặc biệt đủ dài, tạo nên phần lớn vệ tinh dọc theo chiều dài của nó (khoảng 4 mét trong số 9).
Ngoài ra, trên các vệ tinh còn có một dụng cụ được thiết kế để đo điện trường (gọi là Dụng cụ điện trường). Anh ta sẽ tham gia vào việc đăng ký các thông số của plasma gần trái đất: trôi dạt, vận tốc của các hạt mang điện gần hành tinh, mật độ. Ngoài ra, tàu vũ trụ còn được trang bị các máy đo gia tốc được thiết kế để đo các gia tốc không liên quan đến lực hấp dẫn của hành tinh chúng ta. Việc có được những dữ liệu này rất quan trọng để đánh giá mật độ của khí quyển ở độ cao của các vệ tinh (khoảng 300-500 km) và có được ý tưởng về các chuyển động chủ đạo ở đó. Ngoài ra, các thiết bị sẽ được trang bị một bộ thu GPS và một bộ phản xạ laser, đảm bảo độ chính xác cao nhất trong việc xác định tọa độ của các vệ tinh. Độ chính xác của phép đo là một trong những khái niệm quan trọng trong tất cả các thí nghiệm khoa học hiện đại, khi nó không còn là khám phá điều gì đó thực sự mới, mà là "từng viên gạch" theo nghĩa đen để cố gắng tháo gỡ các cơ chế vật lý đã biết của các hiện tượng xung quanh con người.
Cần lưu ý rằng từ quyển của Trái đất không chỉ khá phức tạp mà còn có thể thay đổi theo không gian và thời gian. Do đó, khá nhanh chóng sau khi bắt đầu kỷ nguyên không gian trong lịch sử nhân loại, các nhà khoa học bắt đầu tiến hành các thí nghiệm đa vệ tinh nhằm nghiên cứu không gian gần trái đất. Nếu chúng ta có một số dụng cụ giống hệt nhau ở các điểm khác nhau, thì theo kết quả đọc của chúng, chúng ta có thể hiểu khá chính xác điều gì đang xảy ra trong từ quyển của hành tinh chúng ta, điều gì ảnh hưởng đến nó "từ bên dưới" và cách từ quyển phản ứng với những nhiễu động xảy ra. trên Mặt trời.
Chúng tôi có thể tự hào nói rằng “người tiên phong” của những nghiên cứu này là dự án quốc tế INTERBALL do Nga chuẩn bị vào đầu những năm 1990, dự án hoạt động cho đến đầu những năm 2000. Sau đó, vào năm 2000, người châu Âu phóng 4 vệ tinh của hệ thống Cluster vẫn đang hoạt động trong không gian. Việc tiếp tục nghiên cứu từ quyển ở nước ta cũng gắn liền với việc triển khai các dự án đa vệ tinh. Đầu tiên trong số đó phải là dự án Resonance, bao gồm 4 tàu vũ trụ cùng một lúc. Chúng được lên kế hoạch phóng vào vũ trụ theo cặp và được sử dụng để nghiên cứu từ quyển bên trong Trái đất.
Điều đáng chú ý là tất cả các dự án này khá khác nhau. "Bầy" được phóng sẽ hoạt động ở quỹ đạo trái đất thấp. Trước hết, dự án SWARM nhằm nghiên cứu cách thức chính xác sự hình thành từ trường của Trái đất. Cụm tàu vũ trụ hiện đang ở trong quỹ đạo địa cực hình elip, độ cao của nó thay đổi từ 19 đến 119 nghìn km. Đồng thời, quỹ đạo làm việc của các vệ tinh Nga "Resonance" (từ 500 đến 27 nghìn km) được lựa chọn sao cho nằm trong một khu vực nhất định, quay cùng hành tinh của chúng ta. Hơn nữa, mỗi dự án này sẽ mang đến cho nhân loại một lượng kiến thức mới giúp chúng ta hiểu rõ hơn về những gì đang xảy ra với Trái đất.
Hầu hết chúng ta đều có một ý tưởng rất xa vời về từ trường của Trái đất, khi nhớ lại điều gì đó mà chúng ta đã được dạy như một phần của chương trình học ở trường. Tuy nhiên, vai trò của từ trường rộng hơn nhiều so với độ lệch thông thường của kim la bàn. Từ trường bảo vệ hành tinh của chúng ta khỏi các tia vũ trụ, nó giữ cho bầu khí quyển của trái đất nguyên vẹn, giữ cho các luồng gió mặt trời ở khoảng cách xa và cho phép hành tinh của chúng ta không lặp lại số phận của sao Hỏa.
Từ trường của hành tinh chúng ta là một sự hình thành phức tạp hơn nhiều so với những gì được thể hiện trong sách giáo khoa ở trường, trong đó nó được mô tả sơ đồ giống như Trái đất với một thanh nam châm “mắc kẹt” vào nó. Trên thực tế, từ trường của Trái đất khá động, và vai trò chính trong sự hình thành của nó là do sự quay của lõi nóng chảy của Trái đất, hoạt động như một máy phát điện rất lớn. Đồng thời, động lực của những thay đổi trong từ trường ngày nay không chỉ được giới học thuật quan tâm. Những vi phạm môi trường địa từ có thể gây nguy hiểm cho những người bình thường với sự gián đoạn trong hoạt động của hệ thống định vị và thông tin liên lạc, sự cố của hệ thống điện và hệ thống máy tính cũng như những thay đổi trong quá trình di cư của động vật. Ngoài ra, nghiên cứu về từ trường sẽ cho phép các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cấu trúc bên trong của hành tinh và những bí mật tự nhiên, về những điều mà chúng ta ngày nay chưa biết nhiều.
Nhóm vệ tinh SWARM được tạo ra cho mục đích này. Quá trình thiết kế và lắp ráp của chúng được thực hiện bởi công ty hàng không vũ trụ nổi tiếng Châu Âu Astrium. Khi tạo ra những vệ tinh này, các kỹ sư đã có thể thể hiện tất cả hơn 30 năm kinh nghiệm trong việc nghiên cứu từ trường trong không gian vũ trụ, mà Astrium đã tích lũy được trong quá trình thực hiện nhiều chương trình không gian, ví dụ như Champ và Cryosat các dự án.
3 vệ tinh của chương trình SWARM được làm hoàn toàn bằng vật liệu phi từ tính, do đó chúng không có từ trường riêng, điều này có thể làm sai lệch quá trình đo. Các vệ tinh sẽ được phóng lên quỹ đạo hai cực. Hai người trong số họ sẽ bay cạnh nhau ở độ cao 450 km, và chiếc thứ ba sẽ bay trên quỹ đạo 520 km. Cùng nhau, họ sẽ có thể thực hiện các phép đo chính xác và kỹ lưỡng nhất về từ trường của Trái đất trong quá trình nghiên cứu, điều này sẽ cho phép các nhà khoa học vẽ một bản đồ chính xác về trường địa từ và tiết lộ động lực của nó.
