NASA och den tyska rymdorganisationen vid DLR (German Aerospace Center) har kommit överens om att tillsammans bygga, lansera och driva ett par rymdfarkoster som kommer att ge insikter om hur jordens vatten, is och landmassor förändras genom att mäta månatliga förändringar i planetens gravitationsfält. Att spåra storskaliga massförändringar – som visar när och var vattnet rör sig inom och mellan atmosfären, oceaner, underjordiska akviferer och inlandsisar – ger en överblick över jordens vattenkretslopp, inklusive förändringar som svar på faktorer som klimatförändringar.
Med det internationella avtalet som undertecknades i slutet av 2023 kommer uppdraget Gravity Recovery and Climate Experiment-Continuity (GRACE-C) att förlänga ett nästan 25-årigt arv som började med lanseringen 2002 av GRACE-uppdraget. GRACE-Follow On (GRACE-FO)-uppdraget lyckades GRACE 2018. GRACE-C siktar på en lansering tidigast 2028.
Data från GRACE-uppdragen anses vara nyckelinformation för att karakterisera jordens klimat. Dessa mätningar, tillsammans med annan information och datormodeller, används regelbundet för bedömning och prognoser av torka, planering av vattenanvändning för jordbruk och för att förstå drivkrafterna bakom höjning av havsnivån, till exempel hur mycket is världens inlandsisar förlorar.
"GRACE-C representerar en internationell och samverkande ansträngning för att observera och studera en av vår planets mest värdefulla resurser", säger Nicola Fox, biträdande administratör för vetenskap vid NASA i Washington. "Från våra kustlinjer till våra köksbord finns det ingen aspekt av vår planet som inte påverkas av förändringar i vattnets kretslopp. Partnerskapet mellan NASA och German Aerospace Center kommer att spela en avgörande roll i förberedelserna för de utmaningar vi står inför idag och imorgon."
Ingenjörer och forskare håller på att slutföra designdetaljer för instrumenten och satelliterna, och sedan kommer team att börja arbeta med att tillverka och bygga. Uppdraget kommer att bestå av ett par identiska satelliter som flyger efter varandra, ungefär 60 till 190 miles (100 till 300 kilometer) från varandra, i en polär omloppsbana. Rymdfarkosten kommer att flyga på en höjd av ungefär 300 miles (500 kilometer). Tillsammans kommer de att övervaka månatliga förändringar av vattenfördelningen på jorden från variationer i planetens gravitationsfält.
Tyngdkraften varierar naturligt från plats till plats på jorden beroende på massfördelningen nära ytan. Till exempel, stora förändringar i underjordisk vattenlagring (grundvatten) eller förluster från inlandsisar flyttar runt en stor mängd massa, vilket i sin tur kan förskjuta planetens gravitationsfält på vecko- till månatliga tidsskalor.
Forskare kan mäta dessa förändringar genom att mäta mycket små förändringar i avståndet mellan de två GRACE-C-satelliterna. När den ledande rymdfarkosten flyger över ett område med relativt större massa – som en plats med mer grundvatten än dess omgivning – drar den lilla ökningen av jordens gravitationsfält satelliten framåt och ökar dess avstånd från den efterföljande rymdfarkosten. Ett instrument med laseravståndsinterferometer (LRI) kan mäta avståndsförändringar som är 100 gånger mindre än tjockleken på ett människohår och mäter kontinuerligt avståndet mellan de två rymdfarkosterna.
Satellitsystemen och omloppsbanan för GRACE-C kommer att likna de för GRACE-FO, vilket säkerställer kontinuiteten i mätningarna mellan de två uppdragen.
"GRACE-C kommer att bygga på årtionden av observationer av den globala rörelsen av vatten och förändringar i vattenresurser. Detta är avgörande för att informera om framtida trender i vårt klimat och för att bedöma livsmedels- och vattensäkerhet", säger Frank Webb, GRACE-C projektforskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. "Uppdraget är ett exempel på det engagemang som NASA och våra tyska partners delar för att studera jorden och hjälpa samhället att bättre förbereda sig för en värmande värld."
GRACE-C, tidigare känt som Mass Change-uppdraget, tar upp ett av de viktigaste målen som beskrivs i 2017 års Decadal Survey for Earth Science som genomfördes av U.S. National Academies of Science, Engineering and Medicine:att bättre förstå planetens globala vattencykel genom storskaliga förändringar i jordens massa.
"Tillsammans med NASA fortsätter vi nu längs GRACE-rutten inom jordobservation, och stärker därigenom vårt internationella samarbete inom rymdbaserad forskning", säger Walther Pelzer, medlem i DLR:s verkställande styrelse och generaldirektör för den tyska rymdorganisationen vid DLR .
"USA och Tyskland har arbetat nära tillsammans under lång tid kring klimat- och miljöforskning från rymden. Det förtroende som våra amerikanska partners ger tysk rymdexpertis för dessa uppdrag genom att beställa satellitkonstruktionen och leverera viktiga delar av GRACE-C instrumentering och uppdragskontroll är också ett tecken på Tysklands förmåga som en utmärkt plats för rymdfärder."
Uppdraget kommer att ingå i NASA:s Earth System Observatory (ESO), en uppsättning jordfokuserade uppdrag som kommer att tillhandahålla data för att vägleda insatser relaterade till klimatförändringar, begränsning av naturliga risker, hantering av skogsbränder och livsmedelssäkerhet. När de kombineras kommer ESO-uppdragsdata att skapa en helhetsbild av jorden från planetens atmosfär till dess berggrund.
Mer information: För att lära dig mer om GRACE-FO, se gracefo.jpl.nasa.gov/
Tillhandahålls av NASA
