CBK PAN testuje model inżynierski instrumentu szykowanego na misję NASA

GLOWS, czyli GLObal solar Wind Structure to fotometr do obserwacji fluorescencyjnej poświaty heliosferycznej wodoru w Układzie Słonecznym. Dane uzyskane dzięki fotometrowi umożliwią zbadanie zależności strumienia wiatru słonecznego od szerokości heliograficznej oraz rozkładu w przestrzeni międzyplanetarnej wodoru międzygwiazdowego.

Eksperyment GLOWS stanowi część misji badawczej NASA o akronimie IMAP, czyli Interstellar Mapping and Acceleration Probe. To satelita, którego celem ma być badanie heliosfery, czyli obszaru, w którym ciśnienie wiatru słonecznego przeważa nad tym wywieranym przez materię międzygwiezdną.

NASA zakłada, że w 2025 r. rakieta wyniesie na orbitę satelitę badawczego IMAP. Zostanie on wyposażony w dziesięć instrumentów naukowych, z których jeden – właśnie GLOWS – powstaje w Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie.

„W ramach przygotowania eksperymentu zaprojektowaliśmy cały przyrząd: układ optyczny, elektronikę, system zasilania elektrycznego, oprogramowanie do zbierania danych na pokładzie i ich transmisji na Ziemię oraz koncepcję systemu przetwarzania danych na Ziemi” – wyjaśnia szef zespołu GLOWS, prof. Maciej Bzowski, cytowany w komunikacie CBK PAN. Grupa wykonała prototypy poszczególnych części składowych instrumentu i sprawdziła ich działanie w warunkach laboratoryjnych.

„Zbudowaliśmy komputerowy model poświaty heliosferycznej, zbadaliśmy tło pozaheliosferyczne oczekiwane w eksperymencie, zidentyfikowaliśmy i wprowadziliśmy do modelu znane źródła astrofizyczne promieniowania Lyman-alfa, zbudowaliśmy listę gwiazd, które posłużą do kalibracji przyrządu. Zbudowaliśmy też prototyp GLOWS i uruchomiliśmy go w warunkach laboratoryjnych. Wreszcie sprawdziliśmy, że przyrząd widzi promieniowanie Lyman-alfa, które ma obserwować w kosmosie. Oznacza to, że zarejestrowaliśmy pierwsze światło” – wylicza prof. Bzowski.

Jak podkreślono w komunikacie, GLOWS jest pierwszym całkowicie polskim eksperymentem i instrumentem przygotowywanym na misję NASA.

„Otrzymaliśmy możliwość zarówno zaplanowania eksperymentu, zbudowania absolutnie własnego przyrządu i śledzenia rejestrowanych przez niego danych. Sądzę też, że jako pierwsi będziemy mogli przedstawić własne wyniki tych unikatowych pomiarów” – podkreśla dyrektor Centrum Badań Kosmicznych PAN prof. dr hab. Iwona Stanisławska.

Na przełomie sierpnia i września tego roku odbył się tzw. Critical Design Review (CDR) instrumentu GLOWS. W przeglądzie udział wzięli specjaliści m.in. z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, Southwest Research Institut i NASA. CDR zakończył się pomyślnie, co oznaczało, że polscy specjaliści – po zrealizowaniu zaleceń kontrolnych – mogli przystąpić do budowy właściwego urządzenia, czyli tzw. modelu lotnego, który zostanie wysłany w przestrzeń kosmiczną, oraz do dalszych testów egzemplarza inżynierskiego.

„Kompletny model został poddany oświetleniu światłem o docelowej długości fali. Test przeprowadzony został w komorze próżniowej, w warunkach zbliżonych do tych, jakie przewidujemy na orbicie” – wyjaśnia dr inż. Roman Wawrzaszek z Laboratorium Satelitarnych Aplikacji Układów FPGA CBK PAN.

„Instrument zarejestrował sygnał, czyli tzw. pierwsze światło, zgodnie z oczekiwaniami. Oznacza to (…) przede wszystkim, że prototyp inżynierski działa” – dodaje.

Menadżer projektu inż. Karol Mostowy zapowiada, że w najbliższych miesiącach inżynierowie zespołu GLOWS będą pracować nad finalizacją produkcji podzespołów modelu kwalifikacyjnego oraz lotnego instrumentu GLOWS. A następnym ważnym etapem w projekcie będą testy modelu kwalifikacyjnego.

Na budowę instrumentu oraz przeprowadzenie eksperymentu GLOWS Ministerstwo Edukacji i Nauki przeznaczyło kwotę 16 mln zł (rozłożoną na lata 2021-2026).

Misja IMAP jest tworzona przez międzynarodowy zespół naukowy pod kierownictwem profesora Davida J. McComasa z Uniwersytetu Princeton, a realizację projektu koordynuje Applied Physics Laboratory (APL) z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. Z ramienia NASA misję koordynuje Heliophysics Division w Science Mission Directorate.

W międzynarodowym konsorcjum przygotowującym misję, obok CBK PAN znalazły się takie instytucje, jak m.in. APL, MIT, Caltech, JPL/NASA i kilkanaście innych cenionych ośrodków badawczych i uniwersyteckich. 

PAP – Nauka w Polsce