Три спутника проекта SWARM запущены с космодрома Плесецк конверсионной ракетой-носителем "Рокот" с разгонным блоком "Бриз-КМ". Задача этой флотилии — измерять параметры магнитного поля Земли, чтобы лучше понять, как оно рождается в недрах планеты.
Проект Европейского космического агентства SWARM (в переводе "Рой") включает три одинаковых спутника, каждый из которых несет полезную нагрузку из 7 инструментов (научных и служебных). Глобальная научная задача SWARM — исследовать изменения параметров магнитного поля Земли и её плазменного окружения и соотнести их с тем, как меняется ландшафт. Цель — понять, как устроено геодинамо, "машина" генерации магнитного поля Земли. Предполагается, что оно рождается конвективными потоками вещества в жидком внешнем ядре; кроме этого, на него влияет состав мантии и коры Земли, океанические течения, ионосфера и магнитосфера.
Интерес этот отнюдь не праздный. Кроме того, что магнитное поле Земли ориентирует стрелку компаса, оно же защищает нас от потоков заряженных частиц, истекающих от Солнца, — солнечного ветра. Если же геомагнитное поле испытывает возмущения — происходят геомагнитные бури, то под угрозой оказываются многие технологические системы на Земле и космические аппараты в космосе. Разработчики миссии надеются понять, что происходит с магнитным полем нашей планеты, величина которого по сравнению с историческими данными с 1840 г. уменьшилась примерно на 10–15 процентов, и можно ли ожидать, например, смены полюсов.
Главным инструментом на борту аппаратов SWARM инженеры называют магнитометр для измерения амплитуды и направления магнитного поля (его вектора, отсюда и название — Vector Field Magnetometer). Помогать ему должен второй магнитометр для измерения величины магнитного поля (но не его направления) — Absolute Scalar Magnetometer. Оба расположены на длинной выносной штанге, которая по длине составляет большую часть аппарата (около 4 метров из 9).
Прибор для измерения электрических полей (Electric Field Instrument) будет регистрировать параметры околоземной плазмы: плотность, дрейф и скорость заряженных частиц вблизи Земли. Кроме этого, аппараты снабжены акселерометрами для измерения ускорений, не связанных с притяжением Земли. Эти данные важны для оценки плотности атмосферы на высоте орбиты SWARM (от 500 до 300 км) и получения представления о господствующих там движениях. Наконец, приемник сигналов GPS и лазерный отражатель должны помочь установить положение спутников с высочайшей точностью.
Точность измерений — одно из ключевых понятий современных экспериментов, когда речь идёт уже не столько о том, чтобы открыть что-то принципиально новое, но прежде всего о том, чтобы буквально "по кирпичикам" разобрать физические механизмы окружающих нас явлений.
Земная магнитосфера не только очень сложна, но и изменчива во времени и в пространстве. Поэтому довольно быстро после начала космической эры ученые перешли к многоспутниковым экспериментам по изучению околоземного пространства. Если у нас есть несколько одинаковых инструментов в разных точках, то по их показаниям можно понять, что происходит в магнитосфере Земли, как она реагирует на возмущения, приходящие от Солнца, и что влияет на неё "снизу". Одним из "пионеров" таких экспериментов был международный проект ИНТЕРБОЛ, подготовленный в Росии в начале 90-х и работавший до начала 2000-х гг. В 2000 г. европейцы запустили систему Cluster из четырех аппаратов, который с тех пор работает в космосе.
Продолжение магнитосферных исследований в России также связывают с многоспутниковыми проектами, первый из которых — "Резонанс", включающий четыре аппарата, которые планируется запускать парами для изучения внутренней магнитосферы Земли.
Все эти миссии очень разные: SWARM будет работать на низкой околоземной орбите и нацелен, в первую очередь, на изучение того, как генерируется магнитное поле. Аппараты Cluster находятся на эллиптической полярной орбите, высота которой меняется от 19 тысяч до 119 тысяч км. Орбиты спутников "Резонанс" (от 500 до более 27 тысяч км) подобраны таким образом, чтобы находиться в определенной области, которая вращается вместе с Землей. Но каждая из них приносит частичку нового знания о том, что происходит с нашей планетой.