O wkładzie Instytutu Optoelektroniki WAT w pomiary prowadzone na rzecz polskiego programu badawczego CBK PAN opowiada PAP doktorantka Martyna Wardzińska, która wyniki badań wykonanych na unikatowej aparaturze w WAT opisuje w swojej pracy doktorskiej.

- Fotometry w misjach kosmicznych służą do określania jasności obiektów astronomicznych. Czujnik rejestruje intensywność docierającego do niego promieniowania elektromagnetycznego, czyli po prostu światła. Polski fotometr GLOWS będzie obserwował fluorescencyjną poświatę heliosferyczną w linii Lyman-alfa neutralnego wodoru. Jest to światło o długości fali ~121,6 nanometra i należy do zakresu nadfioletu próżniowego, niewidocznego dla ludzkiego oka – tłumaczy doktorantka, podkreślając, że aby zaprojektowany instrument spełnił swoją funkcję w kosmosie, konieczna była weryfikacja działania jego elementów w laboratorium.

PLAZMA POZWALA ZBADAĆ TO, CO NIEWIDOCZNE DLA OKA

Fotometr jest dziełem naukowców i inżynierów z Centrum Badań Kosmicznych PAN, jednak jego elementy optyczne wymagały wykonania szczególnych pomiarów. Wykonano je w Instytucie Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej w Zespole Oddziaływania Promieniowania Laserowego z Materią z Instytutu Optoelektroniki, który dysponuje aparaturą i stanowiskiem pozwalającym na generowanie promieniowania w zakresie ultrafioletu próżniowego (VUV).

Jak wyjaśnia członkini zespołu, Martyna Wardzińska, ta aparatura to przede wszystkim źródło laserowo-plazmowe. Skupia ona wysokoenergetyczną wiązkę światła za pomocą soczewki na „tarczy” gazowej. W rezultacie prowadzi to do wytworzenia plazmy, emitującej właśnie w zakresie VUV, czyli światła „niewidzialnego” dla ludzkiego oka. Takie pomiary muszą być wykonywane w komorach próżniowych, ponieważ promieniowanie w linii Lyman-alfa jest silnie tłumione w powietrzu.

- Wnętrze fotometru musi być pokryte silnie czernionym, pochłaniającym materiałem. Jest to konieczne, aby ograniczyć docieranie do detektora innych, niepożądanych długości fali. W tym celu wykonaliśmy pomiary rozpraszania od czernionych próbek, wykonanych z tego samego materiału, co wnętrze fotometru (tj. Acktar Magic Black). Zweryfikowaliśmy również transmisję filtrów przepuszczających jedynie promieniowanie o długości fali 121,6 nanometra (filtry Teledyne Acton Optics) – mówi Martyna Wardzińska, która wykonane analizy i pomiary zawarła w swojej rozprawie doktorskiej, przygotowywanej pod opieką naukową gen. bryg. prof. dr. hab. inż. Przemysława Wachulaka – rektora-komendanta WAT.

Doktorantka dodaje, że pomiary były wykonywane w wielu cyklach i trwały od 2020 do 2024 roku. Więcej informacji specjalistycznych można znaleźć na stronie Instytutu Optoelektroniki WAT.

EKSCYTUJĄCY START RAKIETY Z POLSKIM INSTRUMENTEM BADAWCZYM

24 września br. sonda NASA do badania heliosfery wystartowała z Centrum Kosmicznego Kennedy’ego na Florydzie. Polski instrument badawczy GLOWS znalazł się na pokładzie statku kosmicznego Falcon 9. Obecnie jest już w przestrzeni kosmicznej i działa prawidłowo.

Młoda badaczka przyznaje, że udział w tak pionierskim projekcie jest emocjonujący. - W dniu startu rakiety wraz z całym zespołem włączyliśmy w pracy oficjalny stream ze startu misji. Z ekscytacją śledziliśmy udany start rakiety, zachęcam do obejrzenia – wideo jest dalej dostępne. Pomiary elementów do fotometru GLOWS były bardzo czasochłonne i wymagały dokładności, ale pomimo trudności nie zapominaliśmy, że nasza praca przysłuży się działaniu polskiego instrumentu badawczego w przestrzeni kosmicznej. To daje badaczowi dużo satysfakcji – zapewnia Wardzińska.

Doktorantka podkreśla przy tym pomyślny przebieg współpracy z zespołem CBK PAN, który jest twórcą polskiego urządzenia badawczego. - Pomiary elementów do fotometru z pewnością przetarły szlaki i stworzyły podstawy do przyszłych działań, jeśli pojawi się ku temu okazja. Dodatkowo studenci Instytutu Optoelektroniki WAT kierunku inżynieria kosmiczna i satelitarna uczestniczą w zajęciach prowadzonych przez naukowców z CBK PAN i mają możliwość realizowania tam prac dyplomowych. A efektem naszej współpracy jest wspólnie opublikowany artykuł, a kolejne są w przygotowaniu – wylicza.

HELIOSFERA I WPŁYW WIATRU SŁONECZNEGO NA ZIEMIĘ

Martyna Wardzińska przypomina, że heliosfera dostarcza informacji o wietrze słonecznym, czyli strumieniu cząstek „wyrzucanych” przez koronę słoneczną.

- Wiatr słoneczny wpływa na zjawiska w przestrzeni kosmicznej, między innymi na pola magnetyczne planet. Na Ziemi jego efektem są na przykład zorze polarne. Oddziałując z neutralnym wodorem w Układzie Słonecznym, wiatr słoneczny powoduje emisję promieniowania w linii Lyman-alfa. Nie można go jednak badać z powierzchni Ziemi, ponieważ promieniowanie to jest pochłaniane przez atmosferę – wyjaśnia badaczka z WAT.

Jej zdaniem pomiary wiatru słonecznego mogą pomóc w lepszym zrozumieniu składu heliosfery i zachodzących tam procesów, a także wpływu wiatru na Ziemię.

- Wiatr słoneczny może wpływać na burze geomagnetyczne, które mogą powodować zakłócenia działania różnych systemów w obszarach tak ważnych dla każdego z nas, jak nawigacja czy komunikacja – wyjaśnia Martyna Wardzińska.

Artykuł prezentujący wyniki pomiarów został opublikowany w Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems. Jego autorami są naukowcy z WAT i CBK: dr Marek Strumik, mgr inż. Martyna Wardzińska, dr hab. Maciej Bzowski, prof. CBK PAN i szef zespołu GLOWS, prof. dr hab. inż. Przemysław Wachulak, rektor-komendant WAT, dr inż. Roman Wawrzaszek, mgr inż. Tomasz Fok, dr hab. inż. Andrzej Bartnik, prof. WAT – kierownik Zakładu Techniki Laserowej, mgr Karol Mostowy, prof. dr hab. inż. Henryk Fiedorowicz – kierownik Zespołu Oddziaływania Promieniowania Laserowego z Materią, dr inż. Łukasz Węgrzyński i mgr inż. Mateusz Majszyk. Obecnie w projekcie pracuje również inż. Jakub Mądry z CBK PAN, absolwent WAT. (PAP)

Karolina Duszczyk, Nauka w Polsce

kol/ bar/