Dansk stjernekamera måler jordens tyngdefelt

Jordens tyngdefelt kan nu fastslås en million gange mere nøjagtigt end tidligere. Målingen sker ved at bestemme afstanden med en præcision på 10 µm over 220 km mellem to nye satellitter.
De danske forskere bag verdens mest præcise accelerometer måtte vente et døgn på opsendelsen fra Plesetsk i Rusland, som var forsinket af usædvanligt kraftige højdevinde. Vindene kunne have beskadiget løfteraketten eller ændret banen for de to 500 kg tunge tvillingesatellitter, hvis masse danner accelerometeret.

»De to satellitter kan bedst forklares med to cyklister, der træder lige hårdt et stykke fra hinanden. Den, som først kører ned ad bakke, vil øge afstanden til den bageste,« siger lektor John Leif Jørgensen fra DTU-Ørsted.

Den såkaldte "bakke" er i dette tilfælde en metafor for større massetiltrækning fra jordens vandmasser.

Små ændringer

John Leif Jørgensen leder den forskergruppe på DTU, som sammen med det amerikanske Jet Propulsion Laboratory (JPL) står bag nøgleteknologien i det langstrakte accelerometer, der betegnes Grace (Gravity Recovery and Climate Experiment).

Beregningen af jordens tyngdefelt sker ud fra nøjagtigt kendskab til de to satellitters positioner, deres indbyrdes afstand og deres orientering i rummet.

Satellitternes positioner beregnes ved hjælp af oplysninger fra GPS (Global Positioning System), og den indbyrdes afstand ved fasemålinger med en Ku-bånds radar. Der er tale om meget små ændringer. Afstanden måles for eksempel helt bogstaveligt med en hårsbreddes nøjagtighed, på trods af de flere hundrede kilometer, der adskiller tvillingesatellitterne.

De fleste videnskabelige systemer er fra JPL; men satellitternes orientering i rummet bestemmes med to stjernekameraer fra DTU, der har udviklet verdens mest nøjagtige vinkelmålere.

De to satellitter vil i løbet af det femårige eksperiment komme til at flyve i afstande på 100-500 km og højder på 300-500 km. Omløbstiden er 95 minutter, og inklinationen (hældningen i forhold til jordbanens plan) bliver 89-90 grader.

Nukleare missilubåde

Missionen er et internationalt samarbejde mellem Nasa i USA og Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt i Tyskland. Den styres fra et tysk kontrolcenter i Oberpfaffenhofen ved München, mens den videnskabelige behandling af data sker ved University of Texas og GeoForschungsZentrum i Potsdam.

De indsamlede data kan blandt andet bruges til at bestemme den skiftende placering af jordens vandmasser som grundvand, iskapper og oceanstrømme gennem deres indflydelse på jordens tyngdefelt. Det har både civile anvendelser i forbindelse med for eksempel klimaforskning, men kan også benyttes til præcise beregninger af positionen i tavse, neddykkede missilubåde, så de kan skjule sig i snævrere omgivelser end før.