p Correntes simuladas de alta resolução na superfície do oceano, conforme esperado da missão SKIM candidata ao Earth Explorer 9 da ESA. O satélite carregaria um novo altímetro de radar multifeixe de varredura ampla para medir as correntes na superfície do oceano. Unicamente, ele usa uma técnica Doppler, que oferece medições mais diretas do que os altímetros de satélite convencionais. Essas novas medições melhorariam nossa compreensão da dinâmica vertical e horizontal da superfície do oceano sobre o oceano global a cada poucos dias. Isso levaria a um melhor conhecimento de como o oceano e a atmosfera interagem - por exemplo, como o dióxido de carbono atmosférico é arrastado para o oceano. Crédito:ESA
p A missa é constantemente redistribuída ao redor de nosso planeta, como a atmosfera da Terra, oceanos e outras massas de água sobre e sob a superfície derretem, mude e mexa. Esta redistribuição em massa altera o centro de gravidade da Terra, que, por sua vez, acelera e desacelera o giro do planeta - e, portanto, a duração do dia -, além de alterar a orientação de seu eixo de giro. Essas mudanças na rotação e orientação da Terra ocorrem em escalas de tempo relativamente curtas de dias e semanas, e ameaçar a comunicação entre as estações terrestres e as missões em órbita e através do sistema solar. p A ESA está trabalhando em seu próprio algoritmo para prever a orientação da Terra com extrema precisão. Os primeiros testes mostram que o novo algoritmo ESA supera aqueles que estão sendo usados atualmente por fornecedores externos, constituindo um passo importante para garantir o acesso independente da Europa ao espaço.
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As forças em jogo, mudando o dia
p Forças gravitacionais externas, predominantemente do sol e da lua, estão agindo constante e previsivelmente em nosso planeta. Enquanto a enorme gravidade do sol mantém a Terra em órbita, o puxão suave da lua tem, ao longo de bilhões de anos, diminuiu drasticamente sua rotação, aumentando a duração de um dia na Terra.
p Quando a Terra se formou pela primeira vez, um dia tinha algo entre seis e oito horas de duração e um ano teria consistido em mais de 1000 amanheceres e entardeceres.
p Mais perto de casa, existem forças em jogo que têm efeitos muito mais rápidos e imprevisíveis. Terremotos, ventos atmosféricos, correntes oceânicas, e notavelmente até a própria atividade humana, todos agem com frequência e de forma imprevisível para redistribuir a massa ao redor do planeta, alterando a velocidade de rotação da Terra e a orientação de seu eixo de rotação.
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Conservação de momentum
p A 'conservação do momento angular' é uma lei da física que explica por que uma patinadora artística girando com os braços abertos, pode de repente se acelerar puxando os braços em direção ao corpo.
p Um fenômeno raramente visto:a atmosfera da Terra dobrando a luz da Lua cheia, comprimindo-a. Crédito:NASA
p A rotação da Terra também é afetada pela distribuição de peso ao redor do planeta. Terremotos, notavelmente, acelerar a rotação do nosso planeta em um instante, reorganizando a matéria através da crosta e manto superior, aumentando de forma pequena, mas não insignificante, a duração do dia.
p Em 2011, um terremoto de magnitude 9,0 atingiu o Japão, que tragicamente ceifou milhares de vidas e causou danos incalculáveis. Com duração de seis minutos, também encurtou a duração do dia em 1,8 microssegundos (um microssegundo =um milionésimo de segundo) e mudou a posição do 'eixo da figura' da Terra - uma linha imaginária em torno da qual a massa do mundo está equilibrada - em cerca de 17 cm. (O eixo da figura é o eixo de equilíbrio de massa da Terra, enquanto o eixo de rotação oscila em torno dele.)
p Efeitos muito maiores também estão ocorrendo causados por ventos atmosféricos e correntes oceânicas, bem como o derretimento das geleiras e das calotas polares. Conforme o gelo derrete ou quebra no oceano, o nível do mar sobe e a massa da Terra é redistribuída para que fique mais perto deste eixo central, encurtando a duração do dia.
p Essas mudanças não são nada com que se preocupar, imperceptível para o nosso dia-a-dia. Mas quando se trata de voar uma nave espacial através do espaço profundo, ou mantendo-se em sincronia com os satélites em órbita, essas pequenas mudanças podem significar a diferença entre encontrar e perder sua missão.
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Mantendo as missões da ESA
p Para voar em missões da ESA, a Agência é dependente dos chamados parâmetros de orientação da Terra (EOPs), que descrevem as irregularidades na rotação do planeta. Se você não os conhece, você tem um problema real.
p "Nossas estações terrestres estão em comunicação com espaçonaves interplanetárias a milhões de quilômetros de distância. Elas precisam ser apontadas com extrema precisão para direcionar esses objetos relativamente pequenos, "explica Werner Enderle, Chefe do Gabinete de Apoio à Navegação da ESA baseado no Centro de Operações ESOC da Agência em Darmstadt, Alemanha.
p "Um grau na Terra equivale a milhares de quilômetros no espaço, então, se você não tiver valores precisos para a orientação da Terra, você pode estar longe. "
p Obter esses parâmetros requer muito trabalho para analisar os efeitos cumulativos do clima, mudanças climáticas e atividade geológica. Como esses sistemas são tão complexos, podemos atualmente calcular as mudanças na orientação da Terra em escalas de tempo relativamente curtas, semanas e meses à frente.
p Um mapa do deslocamento do terreno baseado no Envisat Advanced Synthetic Aperture Radar dos terremotos que atingiram o Japão a partir de 11 de março de 2011. O mapa é derivado de um interferograma gerado pelo INGV usando dados adquiridos em 19 de fevereiro e 21 de março de 2011 na trilha 347. mapa mostra uma grande parte do campo de deslocamento de superfície. O deslocamento máximo ao longo da linha de visão (do satélite) atinge cerca de 2,5 m em relação a um ponto de referência dentro de toda a faixa do quadro localizado próximo ao limite sul. Crédito:Com base em dados da ESA -The Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (S. Stamondo, M. Chini e C. Bignami)
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ESA determina a orientação da Terra
p Atualmente, esses parâmetros vitais são fornecidos pelo Observatório Naval dos Estados Unidos (UNSO), com base nas contribuições de instituições de todo o mundo, incluindo a ESA. Contudo, A ESA está trabalhando para determinar seus próprios valores de EOP, garantindo o acesso independente da Europa ao espaço e eliminando a dependência de um fornecedor externo. Esses valores de orientação, computado por uma equipe do Gabinete de Apoio à Navegação, será disponibilizado gratuitamente por volta do outono deste ano.
p A ferramenta estima e prevê a orientação e rotação da Terra com até 90 dias de antecedência, usando medições baseadas no espaço de sistemas globais de navegação por satélite (GNSS) e laser de satélite de alcance, entre outros, área na qual o escritório possui grande expertise.
p "Nosso algoritmo usa condições atmosféricas e meteorológicas, Atividade sísmica, a taxa na qual os níveis do mar estão subindo e o gelo da Terra está derretendo e uma série de outras variáveis, todos os quais interagem de maneiras complexas e difíceis de prever, "explica Erik Schoenemann, Engenheiro de Navegação no ESOC que lidera o projeto.
p "É fácil considerar esses valores garantidos, mas todas as atividades de voos espaciais dependem deles e uma grande quantidade de trabalho é necessária para obtê-los. Estamos muito felizes por agora ter nossa própria fonte de dados, garantindo nossa capacidade de conduzir missões complexas em diferentes órbitas e de receber os dados incríveis que enviam para casa. "
p Até aqui, os primeiros testes mostram que o novo algoritmo ESA supera significativamente os atualmente em uso, constituindo um passo importante para garantir o acesso independente da Europa ao espaço.
