Hôm thứ 2, Cơ quan hàng không vũ trụ châu Âu (ESA) đã công bố vệ tinh thăm dò trường trọng lực Trái Đất và các đại dương (GOCE) đã chính thức chấm dứt sứ mạng sau hơn 4 năm hoạt động. Bay trên quỹ đạo cách Trái Đất 224 km, vệ tinh không người lái với biệt danh "Ferrari của không gian" đã cạn kiệt nhiên liệu để vận hành hệ thống đẩy ion và GOCE dự kiến sẽ trở lại khí quyển Trái Đất trong vòng 2 tuần tới.
Được phóng vào tháng 3 năm 2009 từ sân bay vũ trụ Plesetsk của Nga, GOCE là thành quả hợp tác phát triển giữa 45 công ty công nghiệp đến từ 13 quốc gia châu Âu. Vệ tinh nặng 1100 kg và có thiết kế hình bát giác để đảm bảo các tấm pin quang điện cỡ lớn lắp trên thân và 2 cánh luôn lấy được năng lượng từ Mặt Trời.
GOCE được thiết kế với mục đích đo đạt trường trọng lực của Trái Đất ở tỉ lệ 1 phần triệu, vì vậy vệ tinh buộc phải bay ở quỹ đạo thấp. Do công việc đòi hỏi độ chính xác gần như tuyệt đối, GOCE chỉ được trang bị 1 công cụ duy nhất và không chứa các thành phần chuyển động.
GOCE được đặt biệt danh là "Ferrari của không gian" bởi thiết kế đối xứng và có hình dáng khí động học với các cánh nhỏ giúp giảm lực hãm quỹ đạo do nó bay quá chậm và phải vượt qua lớp khí quyển trên cùng của Trái Đất. Tàu sử dụng động cơ ion bởi tên lửa đẩy thông thường tạo ra quá nhiều chấn động và tuổi thọ ngắn.
"Trái tim" của GOCE là máy đo trọng sai trọng lực tĩnh điện (EGG). Thiết bị này cho phép đo đạt sự khác biệt trọng lực giữa một loạt các khối lượng thử nghiệm đặt bên trong tàu bằng 6 gia tốc kế 3 trục, bố trí theo hình kim cương đặt trong một cấu trúc siêu ổn định. Đây cũng là lần đầu tiên hoạt động đo đạt lực hấp dẫn theo mọi hướng được thực hiện bên ngoài không gian.
Bên cạnh EGG, GOCE cũng được trang bị một hệ thống theo dõi GPS để cung cấp các dữ liệu đo đạt bổ sung kết hợp với 12 vệ tinh GPS xung quanh. Nếu hệ thống này chưa đủ chính xác, GOCE còn có thêm một máy phản chiếu laser tán xạ cực tiểu (Laser Retroreflector) cho phép vị trí của vệ tinh có thể được đo chính xác bởi các trạm quan sát dưới mặt đất.
GOCE đã cung cấp dữ liệu bản đồ 3D có độ chính xác và chi tiết nhất về trường trọng lực của Trái Đất. Dữ liệu từ GOCE cho phép các nhà khoa học nghiên cứu về cấu trúc của Trái Đất và các đại dương. Một trong những thành tựu lớn nhất mà GOCE đạt được là thể địa cầu (geoid) - một mô hình lý tưởng của các đại dương khi chúng xuất hiện dưới sự tác động duy nhất của hoạt động tự xoay quanh trục và lực hấp dẫn của Trái Đất mà không có yếu tố thủy triều và gió. Thể địa cầu mang lại một điểm mốc để các nhà khoa học có thể dựa vào đó để đo đạt sự thay đổi mực nước biển dưới sự tác động của trường trọng lực không đều của Trái Đất và tầm ảnh hưởng của trường trọng lực đối với sự lưu thông của đại dương và mực nước biển tại các khu vực. GOCE có thể bản đồ hóa thể địa cầu với độ sai lệch chưa đến 2 cm.
Thể địa cầu (geoid) do GOCE bản đồ hóa.
Những cột mốc đáng chú ý khác trong hoạt động đo đạt của GOCE còn có công tác bản đồ hóa động lực địa hình và các hình mẫu lưu thông của các đại dương, thiết lập bản đồ phân giải cao đầu tiên về Moho (biên giới giữa lớp vỏ địa chất và quyển manti của Trái Đất), đo đạt độ dày và chuyển động của các mũ băng tại các cực và cũng đóng vai trò là một chiếc máy đo địa chấn đầu tiên trên quỹ đạo nhờ khả năng phát hiện những thay đổi về mật độ không khí dưới dạng sóng âm tần số thấp (dưới 20 Hz) gây ra bởi trận động đất tại Nhật Bản hồi ngày 11 tháng 3 năm 2011.
GOCE đã hoàn thành sứ mạng chính của mình vào tháng 4 năm 2011, đây cũng là thời điểm bộ phận quản lý sứ mạng dự đoán động cơ ion trên tàu sẽ cạn kiệt nhiên liệu. Tuy nhiên, hoạt động của mặt trời là tác nhân chủ yếu khiến khí quyển giãn nở và gia tăng lực hãm quỹ đạo. Hoạt động này đang diễn ra chậm hơn so với dự kiến trong vòng 1 thập kỷ qua. Kết quả là lực hãm quỹ đạo trở nên ít hơn và nhiên liệu cho GOCE vẫn đủ để mở rộng sứ mạng.
Thế nhưng vào năm nay, GOCE đã sớm có biểu hiện cạn nhiên liệu và trước khi sứ mạng kết thúc, vệ tinh sẽ được đưa từ độ cao 255 km xuống độ cao 224 km để tăng cường độ phân giải và độ chính xác.
"Sứ mạng của GOCE đã là một thách thức đối với nhóm nghiên cứu, bao gồm từ việc chế tạo cỗ máy đo trọng sai đầu tiên trong không gian cho đến khâu duy trì quỹ đạo thấp của tàu ở trạng thái không đổi và việc hạ thấp quỹ đạo sẽ là thử thách tiếp theo." Volker Liebig, giám đốc các chương trình thăm dò Trái Đất tại ESA cho biết. "Kết quả mà chúng tôi có vô cùng to lớn. Chúng tôi đã thu được những dữ liệu trọng trường chính xác nhất từ trước đến nay để cung cấp cho các nhà khoa học. Điều này đã chứng minh GOCE là một nổ lực đáng giá và các kết quả khoa học mới đang xuất hiện ngày một nhiều hơn."
Vào ngày 21 tháng 10, ESA đã tuyên bố sứ mạng của GOCE sắp đến hồi kết thúc khi vệ tinh cạn nhiên liệu Xenon dùng cho hệ thống đẩy ion. Chỉ có khoảng 350 kg Xenon còn lại trong khoang nhiên liệu và cũng trong thứ 2, áp suất nhiên liệu đã giảm xuống dưới 2,5 bar - mức áp suất tối thiểu cần để nạp cho động cơ.
GOCE được cho là sẽ trở lại khí quyển Trái Đất trong vòng 2 tuần tới. Trong thời gian này, vệ tinh sẽ tiếp tục gởi về dữ liệu cho đến khi hệ thống ngưng hoạt động và tàu sẽ được tắt hoàn toàn. Theo ESA, GOCE sẽ vỡ tan trong khí quyển. Thời gian chính xác và địa điểm tàu trở lại Trái Đất vẫn chưa được xác định. Văn phòng mảnh vỡ không gian (SDO) của ESA sẽ giám sát hoạt động tái xâm nhập khí quyển của GOCE và cung cấp các thông tin dự đoán cập nhật.
