ماهواره های " GRACE " چه کاری انجام می دهد؟

بازیابی سیگنال های جاذبی پتانسیل زمین (ژئوپتانسیل) و تغییرات زمانی آنها در مقیاس های جهانی نیاز به اندازه گیری های ماهواره ای دارد. تا پیش از پرتاب CHAMP در سال 2001 و به ویژه GRACE در سال 2002, مدل های ژئوپتانسیل و تغییرات زمانی پتانسیل توسط ماهواره هایی نظیر LAGEOS با فاصله یابی لیزری میان ماهواره و ایستگاه های زمینی امکان پذیر بود. ارتفاع مدار ماهواره LAGEOS, شش هزاز کیلومتری از سطح زمین می باشد.

با آغاز ماموریت جاذبه سنجی ماهواره های GRACE درسال 2002 فصل تازه ای در مطالعه مسیر های انتقال جرم در اطراف کره زمین, با مشخص کردن اینکه چه میزان جرم در حال حرکت است و چگونه درطول زمان تغییر میکند؛ گشوده شد. هدف اولیه از این ماموریت ، دریک دوره زمانی 5 ساله, به دست آوردن مدل های جهانی ژئوپتانسیل در قالب مجموعه مولفه های هارمونیک کروی و درعین حال تعیین تغییرات زمانی میدان ژئوپتانسیل می باشد. دومین هدف از مطالعه اتمسفر زمین از طریق تکنیکی به نام GPS limb sounding در وضعیت occultation می باشد. برای درک بهتر ماهواره های گریس و کاربردهای آن؛ مطالعه مفاهیمی چون پتانسیل جاذبی زمین و نیروهای جاذبی وغیر جاذبی وارد بر ماهواره همواره ضروری می باشد.

### ماهواره های گریس (GRACE)

پروژه gravity recovery and climate experiment یا به اختصار GRACE, یکی از ماموریت های ماهواره ای که به منظور تعیین میدان جاذبی زمین طراحی شده است, با کار مشترک میان NASA و DLR ساخته شده و در 17 مارچ 2002 ایستگاه پلستیک در روسیه به فضا پرتاب شده است.

هدف اولیه از این ماموریت ,در یک دوره زمانی 5 ساله , به دست آوردن مدل های جهانی میدان پتانسیل جاذبی زمین یا ژئوپتانسیل و تغییرات آن در طول زمان می باشد, چنین مدل هایی میتوانند ورودی مورد نیاز برای علومی چون: اقیانوس شناسی , اب شناسی , یخ شناسی و پوسته جامد زمین را تامین نمایند. دومین هدف از ماموریت ماهواره ای GRACE مطالعه اتمسفر زمین از طریق تکنیکی به نام GPS limb sounding می باشد؛ دانشمندان با استفاده ازاین تکنیک که به occultation معروف است؛ میزان شکسته شدن امواج GPS را به دلیل عبور از لایه های اتمسفر و یونسفر ؛تعیین نموده و سپس با دو پارامتر TEC و اندکس شکست تولید شده از این لایه ها به پروفیل های اتمسفری چون فشار, دما و رطوبت دست می یابند.

#### ماهواره های دوقلو GRACE

هر دو ماهواره GRACE دریک مدار قطبی و تقریبا کروی در ارتفاع 300-500 کیلومتر از سطح زمین و به فاصله 50+- 220 کیلومتر از یکدیگر در حال پرواز می باشند. تغییرات فاصله نسبی میان دو ماهواره P با دقت یک میکرومتر بر ثانیه به صورت پیوسته به وسیله سیستم KBR تعبیه شده در ماهواره ها ,اندازه گیری می شوند.

#### مدارهای ماهواره های GRACE

در ضمن هر کدام از ماهواره ها دارای گیرنده GPS می باشند که امکان تعیین دقیق مدار را فراهم نموده و همچنین مجهز به یک شتاب سنج با دقت 10^-10 متر بر مجذور ثانیه می باشد تا شتاب های غیر جاذبی وارد بر ماهواره همچون کشش اتمسفر ,فشار ناشی از تشعشعات خورشیدی و … را اندازه گیری نماید. سیستم منعکس کننده لیزر نصب شده در هردو ماهواره امکان کالیبراسیون خارجی گیرنده های GPS را فراهم نموده و علاوه بر آن با ترکیب مشاهدات حاصل از فاصله یابی لیزری از زمین با مشاهدات GPS تعیین دقیق تر مدار ماهواره را امکان پذیر مینمایند. سیستم GPS موجود در ماهواره های گریس,ساختار این ماموریت را ترکیبی از هر دو روش low-low و high-low از روش های فضا به فضا در مطالعه میدان جاذبه زمین؛ تبدیل نموده است.

### ساختار ماهواره های GRACE

هرکدام از ماهواره های گریس به عرض 1942 میلیمتر,طول 3123 میلیمتر,ارتفاع 420میلیمتر و جرم 478 کیلوگرم می باشند.نمای درونی, بیرونی و زیرین یکی از ماهواره های گریس در شکل های بعدی نشان داده شده اند.