Một nhà địa chất kỹ thuật đo độ sâu của nước tại một giếng nông nghiệp trên cánh đồng phía bắc Sacramento, California. Nước ngầm là nguồn nước quan trọng để tưới tiêu ở Thung lũng Trung tâm của bang, đặc biệt là trong thời gian hạn hán và sứ mệnh GRACE cung cấp dữ liệu giúp theo dõi nguồn tài nguyên.
Kelly M. Grow/Sở Tài nguyên Nước California
Nhiệm vụ Phục hồi trọng lực và Tiếp tục thí nghiệm khí hậu sẽ mở rộng kỷ lục kéo dài hàng thập kỷ về việc theo dõi các khối nước đang dịch chuyển bằng cách sử dụng các phép đo trọng lực.
NASA và Cơ quan Vũ trụ Đức tại DLR (Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức) đã đồng ý cùng nhau chế tạo, phóng và vận hành một cặp tàu vũ trụ sẽ mang lại cái nhìn sâu sắc về cách nước, băng và khối đất trên Trái đất đang dịch chuyển bằng cách đo lường những thay đổi hàng tháng trong hành tinh. trường trọng lực. Theo dõi những thay đổi lớn trên quy mô lớn – hiển thị thời điểm và vị trí nước di chuyển trong và giữa khí quyển, đại dương, tầng ngậm nước ngầm và các tảng băng – cung cấp cái nhìn sâu sắc về chu trình nước của Trái đất, bao gồm cả những thay đổi để ứng phó với các tác nhân như biến đổi khí hậu.
Với thỏa thuận quốc tế được ký kết vào cuối năm 2023, sứ mệnh Phục hồi trọng lực và Tiếp tục thử nghiệm khí hậu (GRACE-C) sẽ kéo dài di sản gần 25 năm bắt đầu từ việc khởi động sứ mệnh GRACE vào năm 2002 . Nhiệm vụ GRACE-Follow On ( GRACE-FO ) đã nối tiếp GRACE vào năm 2018. GRACE-C đang nhắm mục tiêu phóng không sớm hơn năm 2028.
Dữ liệu từ các sứ mệnh GRACE được coi là thông tin quan trọng trong việc mô tả đặc điểm khí hậu Trái đất. Những phép đo đó, cùng với các thông tin và mô hình máy tính khác, thường xuyên được sử dụng để đánh giá và dự báo hạn hán , lập kế hoạch sử dụng nước cho nông nghiệp và tìm hiểu các nguyên nhân khiến mực nước biển dâng cao , chẳng hạn như lượng băng trên thế giới đang mất đi .
Nicola Fox, phó quản trị viên khoa học tại NASA ở Washington cho biết: “GRACE-C đại diện cho nỗ lực hợp tác và quốc tế nhằm quan sát và nghiên cứu một trong những tài nguyên quý giá nhất của hành tinh chúng ta. “Từ bờ biển đến bàn bếp của chúng ta, không có khía cạnh nào trên hành tinh của chúng ta không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi trong vòng tuần hoàn nước. Sự hợp tác giữa NASA và Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn bị cho những thách thức mà chúng ta phải đối mặt hôm nay và ngày mai.”
Khám phá sứ mệnh GRACE-FO trong Đôi mắt trên Trái đất của NASA
Các kỹ sư và nhà khoa học đang hoàn thiện các chi tiết thiết kế cho các thiết bị và vệ tinh, sau đó các nhóm sẽ bắt đầu công việc chế tạo và xây dựng. Nhiệm vụ sẽ bao gồm một cặp vệ tinh giống hệt nhau bay nối tiếp nhau, cách nhau khoảng 60 đến 190 dặm (100 đến 300 km), theo quỹ đạo cực. Tàu vũ trụ sẽ bay ở độ cao khoảng 300 dặm (500 km). Họ sẽ cùng nhau theo dõi những thay đổi hàng tháng đối với sự phân bố nước trên Trái đất từ những biến đổi trong trường trọng lực của hành tinh.
Theo Nước
Lực hấp dẫn thay đổi tự nhiên từ nơi này sang nơi khác trên Trái đất tùy thuộc vào sự phân bố khối lượng gần bề mặt. Ví dụ, những thay đổi lớn về trữ lượng nước ngầm (nước ngầm) hoặc sự mất mát từ các tảng băng sẽ di chuyển một lượng lớn khối lượng ra xung quanh, từ đó có thể làm thay đổi trường hấp dẫn của hành tinh theo thang thời gian hàng tuần đến hàng tháng.
Các nhà nghiên cứu có thể đánh giá những thay đổi đó bằng cách đo những thay đổi rất nhỏ trong khoảng cách giữa hai vệ tinh GRACE-C. Khi tàu vũ trụ dẫn đầu bay qua một khu vực có khối lượng tương đối lớn hơn – giống như một nơi có nhiều nước ngầm hơn môi trường xung quanh – thì trường trọng lực của Trái đất tăng nhẹ sẽ kéo vệ tinh về phía trước, tăng khoảng cách với tàu vũ trụ đang theo sau. Có khả năng đo những thay đổi khoảng cách nhỏ hơn 100 lần so với độ dày của một sợi tóc người, một thiết bị đo giao thoa kế phạm vi laser (LRI) liên tục đo khoảng cách giữa hai tàu vũ trụ.
Hệ thống vệ tinh và quỹ đạo của GRACE-C sẽ tương tự như GRACE-FO, đảm bảo tính liên tục của các phép đo giữa hai sứ mệnh.
“GRACE-C sẽ được xây dựng dựa trên những quan sát hàng thập kỷ về sự chuyển động của nước trên toàn cầu và những thay đổi về tài nguyên nước. Frank Webb, nhà khoa học dự án GRACE-C tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA ở Nam California, cho biết điều này rất quan trọng để đưa ra những dự đoán về xu hướng tương lai của khí hậu và đánh giá an ninh lương thực và nước. “Sứ mệnh này là một ví dụ về cam kết mà NASA và các đối tác Đức của chúng tôi chia sẻ trong việc nghiên cứu Trái đất và giúp xã hội chuẩn bị tốt hơn cho một thế giới đang nóng lên.”
GRACE-C, trước đây gọi là sứ mệnh Thay đổi hàng loạt, giải quyết một trong những mục tiêu chính được nêu trong Khảo sát thập kỷ về khoa học trái đất năm 2017 do Viện Hàn lâm Khoa học, Kỹ thuật và Y học Quốc gia Hoa Kỳ thực hiện: để hiểu rõ hơn về chu trình nước toàn cầu của hành tinh thông qua những thay đổi quy mô lớn về khối lượng Trái đất.
Walther Pelzer, thành viên ban điều hành DLR và tổng giám đốc Cơ quan Vũ trụ Đức tại DLR cho biết: “Cùng với NASA, chúng tôi hiện đang tiếp tục đi theo lộ trình GRACE trong quan sát Trái đất, từ đó tăng cường hợp tác quốc tế trong nghiên cứu dựa trên không gian”. . “Mỹ và Đức đã hợp tác chặt chẽ với nhau trong một thời gian dài về nghiên cứu khí hậu và môi trường từ không gian. Sự tin tưởng mà các đối tác Hoa Kỳ của chúng tôi đang đặt vào chuyên môn không gian của Đức cho các sứ mệnh này bằng cách ủy quyền xây dựng vệ tinh và cung cấp các bộ phận quan trọng của thiết bị GRACE-C và điều khiển sứ mệnh cũng là một dấu hiệu cho thấy khả năng của Đức là địa điểm đắc địa cho các chuyến bay vào vũ trụ.”
Sứ mệnh sẽ là một phần của Đài quan sát Hệ thống Trái đất của NASA ( ESO ), một tập hợp các sứ mệnh tập trung vào Trái đất sẽ cung cấp dữ liệu để hướng dẫn các nỗ lực liên quan đến biến đổi khí hậu, giảm thiểu nguy cơ tự nhiên, quản lý cháy rừng và an ninh lương thực. Khi được kết hợp, dữ liệu sứ mệnh của ESO sẽ tạo ra cái nhìn toàn diện về Trái đất từ bầu khí quyển đến nền tảng của hành tinh.
Thông tin thêm về sứ mệnh
JPL quản lý sứ mệnh GRACE-C cho NASA và sẽ mua hai tàu vũ trụ từ Airbus Defense and Space, công ty đã chế tạo vệ tinh cho sứ mệnh GRACE và GRACE-FO. Việc phát triển và xây dựng hệ thống LRI sẽ do JPL chủ trì, công ty này do Caltech ở Pasadena quản lý cho NASA. Những đóng góp của Đức được tài trợ bởi Bộ Kinh tế và Hành động Khí hậu Liên bang Đức và Bộ Giáo dục và Nghiên cứu Liên bang Đức. Cơ quan Vũ trụ Đức tại DLR sẽ quản lý những đóng góp của Đức cho GRACE-C, cung cấp các hệ thống con quang học LRI; hoạt động sứ mệnh; đo từ xa, theo dõi và chỉ huy; hệ thống dữ liệu mặt đất; bộ phản xạ laze giúp định vị vệ tinh; xe phóng; và ra mắt dịch vụ.
