Centrum Badań Kosmicznych PAN, dzięki zdobytej przez lata renomie, przygotowało kluczowe elementy dla europejskiej misji Proba-3, w której testowana będzie zupełnie nowa technologia – powiedział PAP prof. Piotr Orleański. Start misji jest zaplanowany na 4 grudnia.

W misji Proba-3 satelita z aparaturą naukową (koronografem) na pokładzie będzie orbitował wokół Ziemi oddalony o ok. 150 m od innego satelity – z dokładnością do kilku mm. Tandem pozwoli na przetestowanie precyzyjnego sterowania grupami satelitów i umożliwi dokładne badanie korony słonecznej.

Jak zaznaczył dr hab. Piotr Orleański, prof. Centrum Badań Kosmicznych PAN i dyrektor tej instytucji, misja Proba-3 reprezentuje odważne, rzadko stosowane podejście do rozwoju technologii kosmicznych.

„Większość misji ma związek ze stałym postępem technologicznym. Na przykład po 2,5-metrowym Teleskopie Hubble’a skonstruowano 3,5-metrowy Teleskop Herschela, a teraz mamy Teleskop Webba o łącznej średnicy luster aż 6 metrów. To naturalny postęp. W Proba-3 podejście jest inne. W czasie misji będzie testowana zupełnie nowa technologia, która ma umożliwić utrzymywanie wielu satelitów w stałej pozycji względem siebie, z ultrawysoką precyzją. Będzie to technologia przydatna w przyszłości, w różnorodnych manewrach orbitalnych, np. w czasie tankowania czy remontowania satelitów w kosmosie” – wyjaśnił prof. Orleański.

Podkreślił, że utrzymanie satelitów w szyku to niezwykle trudne zadanie. „Kiedy na Ziemi spotykają się dwa obiekty, mają się o co oprzeć czy zaczepić, natomiast w kosmosie takiej możliwości nie ma. Jeśli na przykład robot naprawczy zbliży się do remontowanego satelity, a satelita choćby poruszy ramieniem robota, to robot sam zacznie się poruszać. W przestrzeni kosmicznej takie manewry są więc szalenie skomplikowane. W ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) powstał więc pomysł sprawdzenia, czy satelity można długotrwale, pewnie stabilizować w formacji względem siebie” – opisał.

W Proba-3 dwa satelity mają być przez kilka godzin utrzymywane w stałej odległości niespełna 150 m, z dokładnością do pojedynczych milimetrów i precyzją kątową rzędu sekund. „Tymczasem, nawet przy minimalnej różnicy w wysokości orbity, satelity będą się poruszały z inną prędkością. Konieczne było więc m.in. opracowanie nowych metod monitorowania ich wzajemnego położenia. Standardowe podejście, oparte np. na obserwacji gwiazd czy detekcji sygnału GPS, było niewystarczające. Potrzebne były dodatkowo metody utrzymywania pozycji i orientacji satelitów, m.in. napędy czy specjalne koła zamachowe. Wszystkie manewry muszą się przy tym odbywać autonomicznie, ponieważ komunikacja z Ziemią trwałaby zbyt długo” – tłumaczył.

Misja jest jednocześnie świetną okazją dla naukowców do badania Słońca. „Od dawna duże wyzwanie stanowi dla nas obserwacja korony słonecznej, ponieważ ma ona jasność kilka tysięcy razy mniejszą niż tarcza Słońca. Z Ziemi koronę widać dobrze w czasie zaćmienia, ponieważ im dalej znajduje się przesłaniający tarczę obiekt, tym obraz jest wyraźniejszy. To wynik działania różnych zjawisk optycznych. W czasie zaćmienia tarczę widać tylko przez kilka minut, a po drugie część światła jest blokowana przez atmosferę. Dlatego wysyłane już były satelity z tzw. okulterami – elementami zasłaniającymi tarczę. Niestety, na pojedynczym satelicie okulter jest niewiele oddalony od sensora, co powoduje zaburzenia obrazu. W misji Proba-3 dwa satelity będą precyzyjnie ustawione względem siebie, w dużej odległości. To doskonała okazja, aby jednego z nich wykorzystać jako okulter, a drugiego jako koronograf, czyli właśnie instrument do obserwacji słonecznej tarczy” – wyjaśnił prof. Orleański.

Jedną z kluczowych ról w projekcie odegrali eksperci z Centrum Badań Kosmicznych PAN. „Jesteśmy koordynatorem i głównym autorem kilku elementów. Jeden z najważniejszych to komputer sterujący wszystkimi instrumentami naukowymi. Opracowaliśmy go z dwiema firmami – Creotech, która opracowała część elektroniki i zmontowała finalny zestaw; oraz N7 Space, która odpowiadała za oprogramowanie. Drugim elementem była część instrumentu naukowego. Mowa o systemie zmiany filtrów optycznych, który pozwoli wybierać odpowiedni zakres spektralny do badania. W pracach nad tą częścią współpracowaliśmy z firmą Solaris, która dostarczyła część tych filtrów. Warto też wspomnieć, że niezależnie w misji uczestniczyła również firma GMV Polska, która opracowała dużą część oprogramowania sterującego satelitami” – poinformował prof. Orleański.

W tworzeniu misji Proba-3 Europejskiej Agencji Kosmicznej wzięło udział 40 firm i instytucji z 14 krajów, w tym siedem polskich podmiotów. Inżynierowie z CBK PAN odpowiadali m.in. za budowę koronografu, w szczególności jego zasilanie, komputer pokładowy oraz przekazywanie danych. Z kolei w gestii naukowców z Zakładu Fizyki Słońca CBK PAN są rozwijanie oprogramowania naukowego misji oraz planowanie pracy instrumentu na orbicie.(PAP)

autor: Marek Matacz

Dyrektor Centrum Badań Kosmicznych PAN: jesteśmy zapraszani do największych misji kosmicznych

Centrum Badań Kosmicznych PAN jest zapraszane do największych europejskich misji kosmicznych. Zdążyliśmy zdobyć renomę jako wykonawcy różnego rodzaju elementów czy całych instrumentów naukowych – powiedział PAP dyrektor CBK PAN Piotr Orleański. Najbliższa misja Proba-3 startuje w środę.

„Uczestniczyliśmy już w kilkudziesięciu różnych eksperymentach i zdążyliśmy zdobyć renomę jako wykonawcy różnego rodzaju elementów czy całych instrumentów naukowych. Jesteśmy zapraszani do największych kosmicznych misji” – podkreślił dr hab. Piotr Orleański, prof. Centrum Badań Kosmicznych PAN i dyrektor tej instytucji.

Wśród misji, w których bierze udział CBK PAN, jest JUICE; europejska sonda, która wystartowała w ub.r., leci właśnie w kierunku Jowisza. „Znajdują się na niej dwa instrumenty, w których powstaniu brało udział CBK PAN. W przyszłym roku wystrzelony zostanie satelita NASA, który zostanie umieszczony 1,5 mln km od Ziemi, w stronę Słońca. Będzie mierzył różnego typu promieniowanie związane z heliosferą, w tym docierające do nas z dalekiego kosmosu. Jeden z 10 montowanych na tym satelicie instrumentów jest całkowicie polski. Będzie mierzył obecność wodoru i deuteru, nadlatujących z dalekich obszarów wszechświata” – wyjaśnił specjalista.

Inna misja, do której przygotowuje się CBK PAN to Comet Interceptor – program ESA, w którym będą badane pewne szczególne komety. „Otóż większość komet zbliżających się do Ziemi odwiedza nasz rejon regularnie. W misji Rosetta na jednym z takich ciał udało się nawet wylądować. Kłopot w tym, że podróżując cały czas po Układzie Słonecznym, znaczna część materii tych komet ulega przekształceniom i traci swoje pierwotne cechy, które są interesujące dla naukowców. Czasami, co kilka lat, do Ziemi zbliża się jednak kometa, która do Układu Słonecznego przylatuje tylko raz, przybywając z dalekiego kosmosu. Takie obiekty zachowały swoją pierwotną postać sprzed miliardów lat” – opisał prof. Orleański.

W nowej misji sondy mają „czyhać w zasadzce” na komety. „Jeśli do takiej komety chcielibyśmy dolecieć bezpośrednio z Ziemi, to nie zdążymy. W misji trzy sondy zostaną umieszczone w odległości 1,5 mln km od Ziemi i tam będą oczekiwać na tego typu kometę, trochę jak w zasadzce. Kiedy kometę wykryjemy, będziemy mogli dolecieć do niej tymi sondami. Centrum koordynuje budowę dużego kompleksu aparatury badawczej” – zaznaczył ekspert.

CBK PAN uczestniczymy także w dwóch rozwijanych już misjach ESA: ARIEL i ATENA. „Pierwsza pozwoli na poszukiwanie egzoplanet, a my budujemy dla niej system do analizy promieniowania oraz układ wspomagający orientowanie satelity. W ATENIE – również bardzo dużej misji – ma być analizowane promieniowanie o wysokich energiach” – opisał specjalista.

ESA przygotowuje się również do selekcji jednej misji z trzech wybranych już we wcześniejszych etapach. „Jedna dotyczy badań źródeł promieniowania o wysokiej energii w różnych częściach kosmosu (Theseus), druga plazmy wokół Ziemi (Plasma Observatory), a trzecia badania Marsa z pomocą dwóch sond (M-Matisse). Nasi inżynierowie pracują przy każdej z nich. Szczególnie istotny dla nas jest program Plasma Observatory. To dlatego, że ma w nim być wyniesionych aż siedem satelitów, które będą okrążały Ziemię. Jeden z nich, największy, będzie zbudowany w jednym z dużych europejskich państw, ale pozostałych sześć ma powstać całkowicie w Polsce, włącznie z opracowaniem platformy satelitarnej” – podkreślił prof. Orleański.

Dodał, że wybór wspomnianej misji byłby dużym sukcesem Polski. „Dotyczy to także pieniędzy. W ESA działa taki system, że niemal całość składki wpłacanej przez dane państwo członkowskie wraca do niego, w postaci zleceń. W przypadku Plasma Observatory satelity mają całkowicie powstać w Polsce, a to oznacza odzyskanie dużej części składki” – wyjaśnił.

Polska w takim przypadku zyskuje także know-how. „Stworzylibyśmy w Polsce bazę dla następnych misji. Opracowane technologie moglibyśmy, może po pewnych zmianach, wykorzystać w kolejnych programach” – mówił dyrektor CBK PAN.

Uznał przy tym, że w programie kosmicznym kluczowa jest również rola prywatnych firm. „Wiemy, że misje naukowe to nie jest ulubiona domena przemysłu. To jednostkowe działania, a do tego organizuje się je długo. Za każdym razem projektuje się coś nowego i możliwość powielenia konstrukcji jest prawie żadna, a to w przemyśle jest wyjątkowo nieopłacalne. Jednak pewne korzyści dla firm są. Po pierwsze można wymienić doświadczenia czy rozwinąć działanie biur konstrukcyjnych. Z drugiej strony, jeśli wymagana jest odpowiednia przemysłowa certyfikacja jakiegoś urządzenia, to właśnie firmy mają odpowiednie uprawnienia, aby z prototypu stworzyć finalny, certyfikowany produkt. Są także przypadki, w których firma może swoją konstrukcję wykorzystać w krótkim czasie także w innych zastosowaniach i to chyba największa korzyść dla tych przedsiębiorstw” – tłumaczył prof. Orleański.

Zaznaczył, że struktura polskiego przemysłu kosmicznego dopiero się krystalizuje. „Często trudno jest ocenić, które firmy się w tym przemyśle odnajdą. Widzimy jednak rewolucję w tej dziedzinie. Nie mówię o wielkich dalekich misjach, ale o orbicie okołoziemskiej, na której można działać już relatywnie niewielkim kosztem. To rynek, na którym polskie firmy mogłyby się szybo rozwinąć i wykazać” – ocenił ekspert CBK PAN.

Dr hab. Piotr Orleański jest także członkiem Rady Polskiej Agencji Kosmicznej oraz Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN. Ponadto wykłada na Politechnice Warszawskiej, WAT i w Studium Doktoranckim CBK. Jest ekspertem Komisji Europejskiej w programie Horizon 2020 Space. Jeden z głównych obszarów jego zainteresowań to rozwój polskiego przemysłowego sektora kosmicznego.

W misji Proba-3, której start jest zapowiadany na środę 4 grudnia, satelita z teleskopem na pokładzie będzie orbitował wokół Ziemi oddalony o ok. 150 m od innego satelity, z dokładnością do kilku mm. Tandem pozwoli na przetestowanie precyzyjnego sterowania grupami satelitów i umożliwi dokładne badanie Słońca.(PAP)

autor: Marek Matacz

mat/ bar/ amac/