Instrument CBK PAN na pokładzie wyjątkowej misji ESA

Komety są kosmicznymi kapsułami czasu, przechowującymi informacje sprzed miliardów lat. Aby je odczytać, ESA przygotowuje jedną z najbardziej nietypowych misji w historii europejskiej astronautyki. Comet Interceptor nie będzie ścigał konkretnego obiektu. Zamiast tego poczeka, aż w pobliżu Słońca pojawi się odpowiedni cel. Wśród twórców misji są naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych PAN

Większość misji kosmicznych ma jasno określony cel jeszcze przed rozpoczęciem budowy sondy. W przypadku misji Comet Interceptor będzie inaczej. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) planuje wysłać statek w okolice punktu L2, położonego około 1,5 mln kilometrów od Ziemi, gdzie będzie czekał na pojawienie się odpowiedniego celu.

Odpowiedniego, czyli komety pochodzącej z odległego Obłoku Oorta. Takie obiekty pojawiają się w pobliżu Słońca bardzo rzadko, a wiele z nich odkrywanych jest dopiero kilka miesięcy przed przelotem przez wewnętrzną część Układu Słonecznego. To zbyt mało czasu, by zaprojektować i zrealizować nową misję. Dlatego Comet Interceptor ma być gotowy wcześniej i wyruszyć w drogę dopiero, gdy astronomowie wskażą odpowiedniego kandydata.

ESA liczy również na bardziej wyjątkowy scenariusz – przechwycenie obiektu międzygwiezdnego, który przybył spoza Układu Słonecznego. Byłoby to jedno z najcenniejszych osiągnięć naukowych tej misji. Takie obiekty są niezwykle rzadkie, a każdy z nich może dostarczyć informacji o warunkach panujących wokół innych gwiazd i w odległych układach planetarnych.

Komety należą do najbardziej pierwotnych obiektów w Układzie Słonecznym. „Są swego rodzaju kapsułami czasu. Ich jądra zawierają zamrożone molekuły pochodzące z okresu formowania się Układu Słonecznego lub – w przypadku obiektów międzygwiezdnych – z innych układów planetarnych. Możliwość zbadania takiego obiektu byłaby wyjątkową szansą na lepsze zrozumienie warunków panujących podczas narodzin planet i systemów planetarnych” – wyjaśnia prof. Hanna Rothkaehl z Centrum Badań Kosmicznych PAN.

Z myślą o takich badaniach powstał instrument DFP-B2. W połowie maja zakończyły się jego testy, a urządzenie przekazano do integracji z sondą B2. To pierwszy w pełni ukończony instrument lotny dostarczony w ramach całej misji Comet Interceptor.

Polski wkład w jedną z najciekawszych misji ESA

Za międzynarodowy zespół odpowiedzialny za instrument DFP-B2 odpowiada Centrum Badań Kosmicznych PAN. Po zakończeniu testów urządzenie trafiło do hiszpańskiej firmy SENER, która ma zintegrować sondę B2. Po transporcie przeprowadzono jeszcze wymagane testy kontrolne. Wszystkie zakończyły się pomyślnie, dzięki czemu instrument został oficjalnie przekazany do dalszego montażu.

Rola polskiego zespołu wykracza jednak poza budowę pojedynczego elementu wyposażenia. CBK PAN kieruje całym konsorcjum rozwijającym instrument DFP, odpowiada za integrację wszystkich jego podsystemów, prowadzenie kampanii testowych, nadzór nad pozyskiwaniem danych oraz koordynację prac naukowych związanych z instrumentem. Kierownikiem naukowym projektu jest prof. Rothkaehl.

Sam instrument będzie badał środowisko otaczające kometę. Jego zadaniem jest pomiar pyłu, pól magnetycznych i elektrycznych oraz plazmy, czyli rozrzedzonej materii składającej się z naładowanych cząstek. Dzięki tym obserwacjom naukowcy chcą zrozumieć, jak materia uwalniana z komety oddziałuje z otaczającą przestrzenią kosmiczną i wiatrem słonecznym.

Misja Comet Interceptor składa się ze statku głównego oraz dwóch mniejszych sond. Krótko przed spotkaniem z kometą oba próbniki odłączą się od statku-matki i rozpoczną pomiary z różnych punktów przestrzeni. Dzięki temu badacze po raz pierwszy będą mogli jednocześnie obserwować otoczenie komety z kilku miejsc.

Takie rozwiązanie pozwoli stworzyć trójwymiarowy obraz obłoku gazu i pyłu otaczającego jądro komety. Zamiast pojedynczego „zdjęcia” wykonanego podczas przelotu naukowcy otrzymają zestaw równoczesnych obserwacji pokazujących, jak wygląda całe środowisko badanego obiektu.

Kolejny krok przed startem

Misja Comet Interceptor została wybrana przez ESA w 2019 r., a formalnie zatwierdzona trzy lata później. Start planowany jest na przełom 2028 i 2029 r. z wykorzystaniem rakiety Ariane 6. Po dotarciu do punktu L2 statek będzie oczekiwał na wybór celu.

Prace nad instrumentami nadal trwają. Kolejnym ważnym etapem będzie ukończenie większej wersji instrumentu DFP przeznaczonej dla statku głównego. Ma to nastąpić jeszcze tego lata. Następnie urządzenie zostanie dostarczone do zakładów OHB w Mediolanie, gdzie zostanie zintegrowane z głównym statkiem misji.

„Testy drugiego, większego instrumentu, który zostanie zamontowany na statku-matce, powinny zakończyć się do połowy lata. Będzie on wyposażony w sensory podobne do tych znajdujących się na mniejszej sondzie, ale także w dodatkowe analizatory plazmy, sondy Langmuira i dwa analizatory cząstek. Wszystko po to, aby jeszcze lepiej zrozumieć środowisko otaczające kometę” – mówi mgr inż. Konrad Aleksiejuk, kierownik Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej CBK PAN oraz członek zespołu misji Comet Interceptor.

• Nauki ścisłe i nauki o Ziemi
• Nauki techniczne