Skal føle på jordas tyngdefelt

For å bestemme høyden på menneskeskapte objekter, fjell, hav og is nøyaktig, må vi kjenne jordas tyngdefelt. Det skal den europeiske satellitten GOCE måle.

Publisert
Den europeiske satellitten GOCE skal måle jordas tyngdefelt. (Illustrasjon: ESA)
Den europeiske satellitten GOCE skal måle jordas tyngdefelt. (Illustrasjon: ESA)

Nøyaktige høydemålinger er nødvendig i svært mange sammenhenger, fra produksjon av kart til konstruksjonsarbeid til navigasjon.

Overvåking av klima og miljø avhenger også av høydemålinger. Vil vi vite høyden på havet, havstrømmene og grunnvannsspeilet, eller tykkelsen på is og breer, trenger vi høydemålinger.

For å kunne måle høyde nøyaktig, behøver vi et utgangspunkt for nullhøyde. Denne referansen kalles for geoiden. Geoiden baseres på målinger av jordas tyngdefelt.

Store lokale variasjoner

Jordas tyngdefelt varierer sterkt. Tyngdefeltsmålingene danner grunnlaget for nullhøydereferansen, geoiden. (Illustrasjon: ESA)
Jordas tyngdefelt varierer sterkt. Tyngdefeltsmålingene danner grunnlaget for nullhøydereferansen, geoiden. (Illustrasjon: ESA)

Men jordas masse, og dermed tyngdefelt, er ikke likt fordelt over hele planeten. Det er store lokale variasjoner, for eksempel ved fjell og innsjøer.

Til og med havet, som ser flatt ut for det menneskelige øye, har lokale endringer i tyngdekraften. Vi må derfor måle tyngdefeltet over hele planeten.

- Det skal den europeiske satellitten Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer, GOCE, gjøre, sier Terje Wahl, avdelingsdirektør for forskning og jordobservasjon ved Norsk Romsenter.

Etter flere utsettelser, begynner GOCE endelig å bli klar for oppskyting.

Oppskytingen skal etter planen skje 10. september 2008, fra Plesetsk i det nordlige Russland. Satellitten er nå å vei dit.

Flere og mer nøyaktige målinger

- GOCE skal foreta flere og mer nøyaktige målinger av jordas tyngdefelt enn noe annen metode har gjort tidligere, sier Wahl.

GOCEs ekstremt følsomme sensorer skal måle variasjonen i jordas tyngdefelt. Disse målingene vil forbedre og sammenfatte høydedata for hele verden. (Illustrasjon: ESA)
GOCEs ekstremt følsomme sensorer skal måle variasjonen i jordas tyngdefelt. Disse målingene vil forbedre og sammenfatte høydedata for hele verden. (Illustrasjon: ESA)

Satellitten blir også viktig for å sammenfatte målingene som allerede har blitt gjort.

- Mange nasjoner har gjort nøyaktige tyngdefeltsmålinger i sitt eget land, men disse dataene kan ikke sammenliknes direkte fordi de har blitt målt på ulike steder og til ulike tider, forteller Wahl.

En helt spesiell satellitt

GOCE tilhører den europeiske romorganisasjonen ESA. Det er en satellitt helt utenom det vanlige.

For å kunne måle tyngdefeltet nøyaktig, må GOCE gå nær jorda. Den kommer derfor til å gå mye lavere enn det satellitter vanligvis gjør.

Men der vil GOCE også kjenne luftmotstanden fra jordas atmosfære. Derfor har satellitten både vinger og en avansert ionmotor som skal forhindre at den taper høyde.

- Instrumenter som skal måle tyngdefelt er svært kompliserte, sier Wahl. I tillegg måtte GOCEs utstyr være mer nøyaktig enn det som noen gang har blitt laget før.

Derfor har det vært en stor utfordring for europeisk industri å konstruere instrumentene til GOCE. Det er blant annet derfor satellitten er forsinket.

Norsk utstyr ombord

Men nå er GOCE endelig på vei. Ombord er det også utstyr fra Norge. Kongsberg Defense & Aerospace har vært med på å lage solcellepanelene til satellitten.

- I tillegg kommer bakkestasjonen på Svalbard til å ha en viktig rolle de første par månedene etter at GOCE kommer opp i rommet, sier Wahl.

Da skal satellitten testes for å finne en perfekt bane, at instrumentene virker og at alt er som det skal være. I testfasen ønsker man å ha kontakt med satellitten så ofte som mulig.

- Og sist men ikke minst har en nordmann ved ESA, Rune Floberghagen, vært sentral i konstruksjonen av GOCE, forteller Wahl.

Gleder seg til resultatene

Statens kartverk er en av de norske institusjonene som vil motta data fra GOCE.

- Det er Statens kartverk som har ansvaret for å fremskaffe høydereferanseflaten, geoiden, i Norge, sier Bjørn Engen ved geodesidivisjonen i Statens kartverk på Hønefoss.

Det gjøres ved hjelp av tyngdefeltsmålinger både på land og til havs. Med nye data fra satellitt vil nøyaktigheten i modellene forbedres.

- Vi utførte nettopp et forskningsprosjekt om havsirkulasjon og havstrøm i Nord-Atlanteren mellom Grønland, Island og Svalbard ved hjelp av slike målinger og fikk lovende resultater, sier Engen.

Ønsker vi å vite nøyaktig hvor tykk isen i polområdene er, må vi kjenne høyden på isen. Det er bare en av anvendelsene som GOCEs tyngdefeltsmålinger kan brukes til.
Ønsker vi å vite nøyaktig hvor tykk isen i polområdene er, må vi kjenne høyden på isen. Det er bare en av anvendelsene som GOCEs tyngdefeltsmålinger kan brukes til.

- Men vi trenger nøyaktigere målinger fra satellitt for å få et godt resultat, og det vil GOCE gi oss.

Det var meningen at data fra GOCE skulle brukes i prosjektet. Men så ble GOCE forsinket. Fordi verdiene fra GOCE manglet, ble ikke nøyaktigheten så bra som geodetene håpet.

- Vi skal nå gjøre tyngdefeltsmålinger fra havforsyningsfartøy ved Bjørnøya og har lånt utstyr fra USA for gjøre dette, avslutter Engen.

- Det er derfor absolutt av meget stor interesse fra vår side å bruke GOCEs data når de kommer.

Lenker:

Statens kartverk

Les mer om geoiden og geodesi her: Den store geodesireisen til Kina

Mer om det norske utstyret på GOCE finner du her: Vellykket overlevering på Kongsberg