Družice CryoSat 2

8.dubna 2010 byla na oběžnou dráhu vynesena evropská družice CryoSat 2.

Družice Cryosat 2 je evropská družice určená výhradně k mapování ledové pokrývky. Pomocí sofistikovaného radarového výškoměru nové generace SIRAL-2 (Synthetic Aperture Radar Interferometric Radar Altimeter) vyvinutého firmou Thales Alenia Space dokáže CryoSat 2 za jakéhokoliv počasí mapovat nejen ledové pokrývky na souši jako jsou v Grónsku a Antarktidě, ale i oceánské plovoucí ledovce o tloušťce pouhých několik metrů. Mise má za cíl sbírat data o změnách síly ledového příkrovu s přesností na jeden centimetr.
Ostatní zařízení na palubě CryoSatu, jako jsou především DORIS (Doppler Orbit and Radio Positioning Integration by Satellite) a LRR (Laser Retro-Reflector), mají sloužit především k přesnému určení polohy na oběžné dráze a k udržení stability družice. Pro požadovanou přesnost měření jsou tyto přístroje nezbytné.
CryoSatem 2 nasbíraná data o změnách síly ledového příkrovu s přesností 1 centimetr mají pomoci vědcům odpovědět na základní otázku – jak rychle světové ledovce odtávají a jaké mechanismy na ně přitom působí.

Obr. CryoSat 2. Zdroj: ESA

Družice CryoSat, jejíž jméno je odvozeno z řeckého „kryos“ znamenající ledově chladný, o hmotnosti 720 kilogramů (včetně 37 kg paliva) a rozměrech cca 4,6m*2,34m, byla postavena konsorciem pod vedením společnosti EADS Astrium, a nyní obíhá nad Zemí ve střední výšce 717 km po polární dráze se sklonem 92°, po které přelétá oblasti až do 88 stupňů severní i jižní šířky. To je mnohem blíže pólům, než v případě předchozích družic pro dálková pozorování Země – naše pokrytí se tak zlepší o 4,6 miliónu kritických čtverečních kilometrů. Tato nově sledovaná plocha představuje území větší, než má nyní 27 členských států Evropské unie dohromady.
Radiolokátor SIRAL-2 pracuje na vlnové délce 2.2cm, šíře záběru je 720km. Samotné zařízení váží 90kg a je odvozeno z radarových výškoměrů Poseidon. SIRAL-2 pracuje i jako interferometr a pro zmapování reliéfu ledu jeho dvě antény vytvářejí obdobu stereoskopického vjemu.
Řídící centrum mise je v německém Darmstadtu (ESA’s European Satellite Operations Centre – ESOC), data z družice budou předávána na pozemní stanici Kiruna ve Švédsku. Operativní zpracování dat zajišťuje středisko Centre for Earth Observation (CEO), European Spacce Research Institute (ESRIN), Frascati (Itálie), archivování a distribuci dat zajišťuje pobočka organizace Centre National d’Etudes Spatiales (CNES), Toulouse (Francie). Předpokládaná životnost jsou 3 roky a předpokládá se možné prodloužení o další 2 roky.

Obr. CryoSat 2 ještě na Zemi při nastavování měřících přístrojů. Foto: ESA

S projektem družice přišel v roce 1998 Duncan Wingham, profesor University College v Londýně. Za sedm let byla družice CryoSat 1 připravená ke startu. Místem byl kosmodrom Pleseck v Rusku a nosičem byla raketa Rokot. Jenže kvůli pravděpodobně lidské chybě při programování softwaru rakety došlo při startu rakety 8.10.2005 k zásadní chybě. Vyhořelý druhý stupeň nosné rakety se oddělil o několik sekund později než měl a to stačilo k tomu, aby se družice nedostala plánovanou letovou hladinu. Dvě hodiny po startu ztratilo řídící středisko s CryoSatem kontakt a družice se zřítila do Severního ledového oceánu.
Proto bylo postaveno dvojče ztracené družice – CryoSat2. Po neúspěchu s jedničkou byl místo kosmodromu Pleseck vybrán Bajkonur a a místo rakety Rokot byl vybrán nosič Dněpr společnosti Kosmotras.
Nosič Dněpr je třístupňová raketa o délce 34 metrů, šíři 3 metry a startovní hmotnosti 211 tun. Konstrukčně vychází z mezikontinentálních balistických střel SS-18 vyvinutých za studené války a toto dědictví se projevuje nejenom na jeho vzhledu, ale i na způsobu startu, kdy tato raketa nestartuje z klasické odpalovací rampy, ale z podzemního sila. Start z uzavřeného prostoru zesiluje hluk a vibrace, které musí přístroje družice během startu vydržet a tak musel být CryoSat před startem prověřen a potrápen silnými vibračními testy.
Objevily se ale i konstrukční problémy s nosičem. Start byl původně plánován na 25.února, ale týden před startem, v okamžiku, kdy už byl CryoSat-2 umístěn do nákladového prostoru nosiče, se objevily pochybnosti o dostatku paliva ve druhém stupni. Posléze se experti shodli, že vhodnou úpravou poměru paliva a okysličovadla a lze zvýšit výkon druhého stupně a po provedení potřebných úprav bylo nové datum startu stanoveno na 8.duben. Přes všechny problémy a možné obavy CryoSat-2 nakonec 8.dubna opravdu úspěšně odstartoval v 15:57 hodin SELČ (13:57GMT) a nosič Dněpr získal nový cenný úspěch.

Obr. Otevřené podzemní silo krátce před startem, start Dněpru s CryoSatem 2 na palubě a detail nosiče Dněpr. Foto:ESA

Původní ztracený CryoSat měl být premiérovou družicí ESA vypuštěnou do vesmíru v rámci programu zkoumání Země Earth Explorer, nynější CryoSat 2 je už třetí družicí tohoto programu. Předchozí byly GOCE (Gravity field and steady-sate Ocean Circulation Explorer) v březnu 2009 a SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) v listopadu 2009. Dále se plánuje vypuštění družice ADM-Aeolus, která má zkoumat proudění vzduchu, nebo družice Swarm na zkoumání magnetického pole.
Samotný CryoSat 2 po svém vypuštění 8.dubna naměřil první radarová data už 11.dubna. Přestože než budou zveřejněna kalibrovaná a validovaná data, CryoSat 2 nejdříve projde šestiměsíční zkušební fází, jsou pracovníci ESA s kvalitou prvních dodaných dat velmi spokojeni. Dne 20.dubna v rámci spolupráce mezi ESA a NASA proletěl letoun DC-8 nad stejnou oblastí arktického ledu, kterou ze svojí orbitální dráhy měřil CryoSat 2 . Letoun DC 8 startuje ze základny Thule v severozápadním Grónsku a tato létající laboratoř NASA měří tloušťku ledu leteckým topografickým mapovacím laserem v rámci šestileté kampaně “Operation Ice Bridge“. Nezávisle získaná letecká data ze 750 km dlouhé trasy jsou vítaným podkladem k posouzení přesnosti dat z CryoSatu.