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)

Nauka w Polsce, Marek Matacz

mat/ bar/ amac/