Tři evropské vědecké satelity projektu SWARM byly úspěšně vypuštěny z ruského kosmodromu Plesetsk 22. listopadu 2013 s nosnou raketou Rokot vybavenou horním stupněm Briz-KM. Hlavním úkolem flotily 3 satelitů bude změřit parametry magnetického pole naší planety. Účel: lépe porozumět tomu, jak se toto pole rodí v útrobách Země. Projekt Evropské vesmírné agentury (ESA) SWARM (v překladu z angličtiny „roj“) zahrnuje 3 identické vesmírné satelity, z nichž každý nese užitečné zatížení v podobě 7 nástrojů (služebních a vědeckých).
Je třeba poznamenat, že start 22. listopadu je již třetím startem nosné rakety Rokot, který je prováděn ruskými leteckými silami z kosmodromu Plesetsk. Původně bylo plánováno, že vypuštění satelitů bude provedeno v roce 2012, ale na poslední chvíli ESA odložila vypuštění satelitů na listopad 2013. Startu velel generálmajor regionu Východního Kazachstánu Alexander Golovko. Po pouhé 1, 5 hodině letu byly evropské vesmírné satelity vypuštěny na danou oběžnou dráhu poblíž Země, na které budou vykonávat svoji práci.
Je třeba poznamenat, že nosná raketa Rokot patří do lehké třídy a byla postavena na základě mezikontinentální balistické střely RS-18. V současné době tato ICBM prochází procesem vyřazení ruské armády z provozu. Samotné satelity SWARM patří do projektu Living Planet, který je zaměřen na průzkum Země. Tyto satelity na oběžné dráze se připojí k již fungující kosmické lodi SMOC, GOCE a dalším satelitům, které se zabývají studiem oceánů, mořského ledu a zemské gravitace. Vesmírné sondy Swarm jsou navrženy tak, aby prováděly výzkum ke studiu magnetického pole planety.
Vypuštění nosné rakety Rokot
Během soboty a neděle provedla Evropská kosmická agentura četné testy palubního zařízení instalovaného na satelitech a ujistila se, že funguje podle plánu. Poté satelity bezpečně nasadily speciální kovové tyče, na kterých jsou nainstalovány senzory magnetometru. Data získaná specialisty ESA prokázala, že získaný poměr signálu k šumu je ještě lepší, než se dříve předpokládalo. V současné době se vesmírná mise dostala do fáze přípravy vozidel na pravidelný provoz, tato fáze bude trvat 3 měsíce.
Globálním úkolem, kterému tato skupina kosmických lodí čelí, je studium změn v parametrech magnetického pole planety, jakož i jejího plazmatického prostředí a korelaci těchto indikátorů se změnami v pozemské krajině. Cílem projektu je pochopit, jak přesně je uspořádán „stroj“pro generování magnetického pole naší planety. Dnes vědci naznačují, že se to objevuje díky konvekčním tokům hmoty v kapalném vnějším jádru Země. Kromě toho může být ovlivněno složením kůry a pláště planety, ionosféry, magnetosféry a oceánských proudů.
Zájem o studium magnetického pole Země nelze nazvat nečinným. Kromě toho, že magnetické pole naší planety orientuje jehlu kompasu, chrání nás všechny také před proudem nabitých částic, které se k nám řítí ze Slunce - takzvaného slunečního větru. V případě, že dojde k narušení geomagnetického pole Země, objeví se na planetě geomagnetické bouře, které často ohrožují kosmické lodě a mnoho technologických systémů na planetě. Tvůrci této mise doufají, že zjistí, co se aktuálně děje s magnetickým polem Země, jehož velikost se od roku 1840 snížila o 10–15%, a také zjistí, zda bychom měli očekávat například změnu pólů.
Odborníci nazývají hlavní vědecké vybavení na palubě kosmické lodi SWARM magnetometr určený k měření směru a amplitudy magnetického pole (jeho vektor, odtud název zařízení - Vector Field Magnetometer). K odečtu by mu měl pomoci druhý magnetometr, určený k měření velikosti magnetického pole (ale ne jeho směru) - Absolutní skalární magnetometr. Oba magnetometry jsou umístěny na speciální dostatečně dlouhé výsuvné tyči, která tvoří většinu satelitu po jeho délce (asi 4 metry z 9).
Také na satelitech je nástroj určený k měření elektrických polí (nazývaný nástroj elektrického pole). Bude se zabývat registrací parametrů plazmatu blízké Země: drift, rychlost nabitých částic v blízkosti planety, hustota. Kosmická loď je navíc vybavena akcelerometry určenými k měření zrychlení nesouvisejících s gravitací naší planety. Získání těchto údajů je důležité pro posouzení hustoty atmosféry ve výšce satelitů (asi 300–500 km) a získání představy o jejích dominantních pohybech. Zařízení budou také vybavena přijímačem GPS a laserovým reflektorem, který by měl zajistit nejvyšší přesnost při určování souřadnic satelitů. Přesnost měření je jedním z klíčových konceptů všech moderních vědeckých experimentů, kdy už nejde o objevování něčeho opravdu nového, ale doslova „cihlu o cihlu“, abychom se pokusili rozebrat známé fyzikální mechanismy jevů kolem lidí.
Je třeba poznamenat, že magnetosféra Země je nejen poměrně složitá, ale také proměnlivá v prostoru a čase. Vědci proto poměrně rychle po začátku vesmírné éry v dějinách lidstva začali provádět vícesatelitní experimenty zaměřené na studium kosmického prostoru. Pokud máme několik identických nástrojů v různých bodech, pak podle jejich údajů můžeme docela přesně pochopit, co se přesně děje v magnetosféře naší planety, co to „zdola“ovlivňuje a jak magnetosféra reaguje na poruchy, ke kterým dochází na Slunci.
Můžeme hrdě prohlásit, že „průkopníkem“těchto studií byl mezinárodní projekt INTERBALL, který připravilo Rusko na počátku devadesátých let, projekt fungoval až do počátku dvacátých let minulého století. Poté, v roce 2000, vypustili Evropané 4 satelity systému Cluster, které stále pracují ve vesmíru. Pokračování magnetosférického výzkumu u nás je spojeno i s realizací vícesatelitních projektů. Prvním z nich by měl být projekt Resonance, který zahrnuje 4 kosmické lodě najednou. Plánuje se, že budou vypuštěny do vesmíru ve dvojicích a budou použity ke studiu vnitřní magnetosféry Země.
Stojí za zmínku, že všechny tyto projekty jsou zcela odlišné. Vynesený „roj“bude operovat na nízké oběžné dráze Země. Projekt SWARM je nejprve zaměřen na studium toho, jak přesně dochází ke generování magnetického pole Země. Klastrová kosmická loď se v současné době nachází na eliptické polární oběžné dráze, jejíž výška se pohybuje od 19 do 119 tisíc km. Současně byla pracovní oběžná dráha ruských satelitů „Resonance“(od 500 do 27 tisíc km) vybrána tak, aby byla umístěna v určité oblasti, která rotuje s naší planetou. Každý z těchto projektů navíc přinese lidstvu kus nových znalostí, které nám pomohou lépe porozumět tomu, co se děje se Zemí.
Většina z nás má velmi vzdálenou představu o magnetickém poli Země a pamatuje si něco, co nás učili jako součást školních osnov. Role, kterou hraje magnetické pole, je však mnohem širší než obvyklé vychýlení jehly kompasu. Magnetické pole chrání naši planetu před kosmickými paprsky, udržuje neporušenou zemskou atmosféru, udržuje sluneční vítr na dálku a umožňuje naší planetě neopakovat osud Marsu.
Magnetické pole naší planety je mnohem složitějším útvarem, než je uvedeno ve školních učebnicích, ve kterých je schematicky znázorněno jako Země s tyčovým magnetem „zaseknutým“do ní. Ve skutečnosti je magnetické pole Země dosti dynamické a hlavní roli při jeho vzniku hraje rotace roztaveného jádra Země, které působí jako obrovské dynamo. Dynamika změn v magnetickém poli je dnes nejen akademicky zajímavá. Porušení geomagnetického prostředí je pro obyčejné lidi plné narušení provozu navigačních a komunikačních systémů, selhání energetických systémů a výpočetních systémů a změn v procesech migrace zvířat. Studium magnetického pole navíc umožní vědcům lépe porozumět vnitřní struktuře planety a přírodním tajemstvím, o kterých dnes mnoho nevíme.
Právě za tímto účelem byla vytvořena satelitní skupina SWARM. Proces jejich návrhu a montáže provedla známá evropská letecká společnost Astrium. Při vytváření těchto satelitů dokázali inženýři ztělesnit všechny více než 30leté zkušenosti se studiem magnetických polí ve vesmíru, které se Astriu podařilo nashromáždit během implementace řady vesmírných programů, například Champ a Cryosat projekty.
3 satelity programu SWARM jsou kompletně vyrobeny z nemagnetických materiálů, takže nemají vlastní magnetické pole, které by mohlo zkreslit průběh měření. Družice budou vypuštěny na dvě polární dráhy. Dva z nich poletí vedle sebe ve výšce 450 km a třetí bude na oběžné dráze 520 km. Společně budou moci během výzkumu provádět nejpřesnější a nejdůkladnější měření magnetického pole Země, což vědcům umožní sestavit přesnou mapu geomagnetického pole a odhalit jeho dynamiku.
