GOCE衛星模擬圖

　　來源：ESA

　　十年以前，歐洲空間局（European Space Agency，ESA）發射了一顆最具創新性的衛星：地球重力場和海洋環流探索者（Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer，GOCE）。GOCE用了四年的時間，測量自然界的一個基本作用力——萬有引力。這項意義非凡的任務不僅爲我們的重力場提供了新的見解，更是上至大氣層之外，下至地表深處，爲我們的地球帶來了驚爲天人的新發現。並且，這項超凡卓越的任務仍在繼續，讓如今的新科學得以發展和實現。

　　由於一些因素的影響，地球表面的重力因地而異，這些因素包括地球自轉、山脈和海溝的地理位置，以及地球內部物質的密度差異。

　　針對這些差異對重力場進行繪製，在許多領域都有着重要的意義，例如海洋環流和海平面變化的測量，以及在地球深處發生的其他隱藏的變化和反應過程。

　　GOCE運行在儘可能靠近地球的軌道上，以極高的細緻度和準確度繪製了這些微小的變化。

　　發射後僅兩年的時間內，GOCE就已經收集到了足夠數量的數據，以無與倫比的精確度繪製出了我們的重力場，從而得到最精準的“大地水準面”模型，也就是靜止狀態下的理想全球海洋表面模型。

　　實際上，GOCE在軌道上運行的四年裏，生成了一系列不同的重力場模型，每一種都比之前的精準度更高。值得期待的是，一種更新更精準的模型就快與公衆見面了，這個模型對我們來說意義非凡。

　　重力場的形狀

　　版權：ESA

　　ESA GOCE的任務負責人魯內 弗洛貝里哈根（Rune Floberghagen）說：“無論是從技術層面上還是從科學層面上來看，GOCE都可以說是一個奇蹟般的存在。科學家又一次重訪了GOCE的數據，利用一些巧妙的技術再次生成了一個新的重力場模型，精確度較上一個模型提高了20%，我們將在5月的時候將它發佈出來。”

　　自從GOCE發射以後，全世界的科學家都在使用GOCE的數據，來探索更多地球的祕密。

　　例如，將GOCE新生成的模型，與提供海平面實際高度的衛星測高數據結合對比，就能得到大地水準面與海面之間的高度之差。

　　這能讓我們更深入地瞭解某些洋流，例如墨西哥灣暖流（Gulf Stream）、北大西洋海流（North Atlantic Current）的不同分支、北太平洋黑潮暖流（Kuroshio in the north Pacific），以及南極洲環流（Antarctic Circumpolar Current）。

　　1993～2011 期間洋流變化

　　版權：ESA

　　GOCE的大地水準面模型正用於理解海洋是如何在全球範圍內傳輸巨量的熱量的，以及開發全球高度參考系統，除此之外，這一任務的重力場測量也爲對地球內部的理解帶來了新的希望。

　　地球物理學家則利用GOCE的重力梯度測量數據，來深入瞭解地球內部的相關問題，例如與地球岩石圈（lithosphere）相關的地球動力學。GOCE還被用來繪製第一份全球性高分辨率的莫霍面（Moho）圖，莫霍面是地殼與地幔的分界面，這將爲地球內部的動力學研究帶來新的線索。

　　它同樣讓我們對隱藏在南極冰蓋深處的大陸遺蹟有了新的思考角度。

　　除此之外，雖然設計GOCE 的目的並不是爲了描述重力隨時間的變化，但南極洲地區消失的部分冰川卻在GOCE 的測量中有所體現，這有助於科學家更好地理解冰川動力學。

　　GOCE揭示了南極洲的地質構造

　　版權：ESA

　　2011年3月，當GOCE探測到了突擊日本那場超大地震的聲波之時，它就成爲了第一個在太空中運行的地震儀，此前還從未有過來自地震的聲波在太空中被直接探測到的情況。

　　並且，由於GOCE不同尋常的低軌道和離子發動機能對空氣阻力的微小變化作出反應，科學家還能利用其推進器和加速器的測量數據，來創建一個全新的高層大氣密度和風速數據集。

　　以上都還只是GOCE在科學上的一部分成功之處，這顆衛星優美時尚的設計、梯度測量儀器以及精密的電力推進系統，在衛星技術史上都是前無古人的存在。

　　ESA“地球探索者計劃”（Earth Explorers Programme）的負責人達尼洛 穆齊（Danilo Muzi）說：“GOCE屬於典型的ESA地球探索者。這項計劃的每一個任務都使用了全新的技術來提供信息，以填補我們我們對我們的地球運作方式的認知空白。”

　　GOCE對變化的重力場進行感應，詳見

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　　“無論是在科學層面上還是在技術層面上，GOCE都取得了巨大的成功。這項任務不僅讓衛星的計劃工作時間延長了一倍多，還體現了許多非凡的創新，爲未來的衛星系統開發提供了堅實的技術和理論基礎。”

　　“GOCE是第一個在軌運行的地球探索者，我們爲能完成這樣一項突破性的任務打從心底裏感到自豪。”

　　“實際上，GOCE的使命在2013年的時候就應該宣告結束，我們現在也有了另外4個在軌執行任務的地球探索者，其他還有3個正在建造之中、2個正在評估設計概念之中：這些衛星都是獨一無二的。”

　　“這一系列的重點任務是我們這個時代最前沿的任務，解答了關鍵的科學問題、展示了尖端技術該如何在太空中得到運用：對於這一切我們感到無比自豪。”

　　參考：

　　http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/GOCE/Taking_gravity_from_strength_to_strength

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