23 września rakieta Falcon 9 ma wynieść w przestrzeń kosmiczną sondę IMAP, której celem jest badanie granic Układu Słonecznego. Na jej pokładzie znajdzie się dziesięć instrumentów naukowych, w tym GLOWS – fotometr zbudowany w Centrum Badań Kosmicznych PAN. To pierwsze w historii misji NASA urządzenie całkowicie zaprojektowane i skonstruowane w Polsce
– Misja IMAP jest amerykańską misją opracowywaną na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa. Będzie badała zależności między heliosferą a wysokoenergetycznymi cząstkami docierającymi spoza Układu Słonecznego – wyjaśnia w rozmowie z Academią inż. Jakub Mądry z CBK PAN, członek zespołu pracującego nad GLOWS.
Dotychczas polscy naukowcy i inżynierowie uczestniczyli głównie w budowie podzespołów – komputerów pokładowych, zasilaczy czy fragmentów układów elektronicznych. – Tym razem powstał cały instrument, od A do Z. To przełomowy moment, bo tak ścisła współpraca naukowców i inżynierów w CBK zdarza się rzadko. A dodatkowo po raz pierwszy lecimy z NASA na amerykańskiej rakiecie i satelicie, obok instrumentów najlepszych uczelni świata – podkreśla Mądry.
GLOWS jest jednym z dwóch europejskich instrumentów na sondzie – obok magnetometru z Imperial College London. – Mój kolega powiedział, że to pierwsza liga. I rzeczywiście czujemy satysfakcję, że znaleźliśmy się w tak znakomitym gronie – dodaje inżynier CBK.
Fotometr do liczenia fotonów
GLOWS (GLObal solar Wind Structure) to fotometr zaprojektowany do obserwacji poświaty w linii Lyman-alfa, powstającej, gdy atomy wodoru w heliosferze są wzbudzane promieniowaniem ultrafioletowym ze Słońca.
„To w praktyce maszynka do liczenia fotonów – tłumaczyła w wywiadzie dla Forum Akademickiego dr hab. Izabela Kowalska-Leszczyńska, astrofizyczka z CBK PAN, dodając: „Na końcu naszej »lufy« znajduje się system osłon przypominający sitka w maszynce do mięsa. Dzięki nim do instrumentu wpadają tylko fotony o odpowiedniej długości fali. Najbardziej obawiamy się, by nie zajrzało tam Słońce – to byłby koniec eksperymentu, bo detektor został zoptymalizowany do bardzo małych dawek promieniowania”.
Fotometr będzie wykonywał pomiary dzięki obrotowi sondy IMAP wokół własnej osi. Dane z pojedynczych obrotów zostaną przetworzone na histogramy, z których powstaną mapy jasności poświaty w całym niebie.
Zespół CBK liczy, że dzięki GLOWS uda się szczegółowo zbadać strukturę wiatru słonecznego – strumienia naładowanych cząstek, który nieustannie opuszcza Słońce i wypełnia Układ Słoneczny.
„„Interesuje nas tzw. struktura szerokościowa wiatru. Wiemy, że inaczej wieje on nad równikiem, a inaczej nad biegunami Słońca. Do tej pory obserwowano głównie okolice równika. Nasz instrument pozwoli to zweryfikować i zebrać dane bardziej ciągłe, a nie wyrywkowe” – mówiła w rozmowie z PAP dr hab. Kowalska-Leszczyńska.
Analiza jasności poświaty pozwoli określić prędkość i gęstość wiatru słonecznego w różnych szerokościach heliograficznych. To ważne, bo silne erupcje na Słońcu mogą zakłócać działanie satelitów i sieci energetycznych na Ziemi. „Obserwacje poświaty mogą umożliwić wcześniejsze ostrzeganie o takich zjawiskach” – dodała badaczka.
Długi marsz od pomysłu do startu
Prace nad GLOWS rozpoczęły się w 2016 r. Początkowo planowano instrument z dwiema lufami – jedną do obserwacji wodoru, drugą do helu. Ostatecznie, z powodu ograniczeń finansowych i technicznych, zdecydowano się skoncentrować na wodorze.
Jakub Mądry mówi nam, że nie obyło się bez trudności. – Podczas testów środowiskowych musieliśmy w ostatniej chwili wymienić detektor. Harmonogram był napięty, ale udało się to zrobić na czas i instrument dostarczyliśmy jako jedni z pierwszych – zaznacza.
Misja IMAP potrwa co najmniej dwa lata, choć badacze liczą na jej przedłużenie, by objęła cały 11-letni cykl aktywności słonecznej. Dane z GLOWS posłużą zarówno do badań podstawowych, jak i do kalibracji innych instrumentów na pokładzie sondy.
„Chciałabym, żeby udało nam się odkryć coś, czego w ogóle się nie spodziewaliśmy” – mówiła dr hab. Kowalska-Leszczyńska. „W nauce najcenniejsze są właśnie niespodzianki. To one otwierają drogę do nowych hipotez i badań”.
Projekt GLOWS, finansowany ze środków budżetu państwa (18,83 mln zł), jest realizowany w CBK PAN pod kierownictwem dr hab. Macieja Bzowskiego. „To wciąż niewielki element w globalnej branży kosmicznej, ale dla nas ogromny krok naprzód. Pokazaliśmy, że Polska może budować pełne instrumenty naukowe na najwyższym poziomie” – podsumowuje Kowalska-Leszczyńska.
To przełomowy moment, bo tak ścisła współpraca naukowców i inżynierów w CBK zdarza się rzadko.