16.06.2019
PL EN
26.07.2016 aktualizacja 26.07.2016

Polacy pomogą w budowie teleskopu ATHENA

Zbieranie danych na temat formowania i ewolucji grup galaktyk oraz czarnych dziur - takie zadanie czeka teleskop ATHENA. W prace budującego go międzynarodowego zespołu naukowców zaangażowani są też Polacy. Start misji planowany jest na 2028 rok.

Misję ATHENA (Advanced Telescope for High Energy Astrophysics) realizuje Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) w ramach programu naukowego „Kosmiczna Wizja” (Cosmic Vision). Koszt misji przekroczy 900 mln euro, a sonda ma zostać wyniesiona w 2028 roku. W pracach nad budową teleskopu uczestniczą inżynierowie z SENER Polska, a być może wkrótce dołączą do nich kolejni polscy badacze.

"Teleskop wykona wiele punktowych obserwacji wybranych fragmentów Wszechświata. Zakłada się około 300 obserwacji rocznie, trwających średnio 105 sekundy każda. Misja zaplanowana jest na minimum pięć lat operacji, ale wszystkie systemy projektowane są z myślą, że będzie działać dwukrotnie dłużej. Dokładne miejsca obserwacji wybrane zostaną przez naukowców" - wyjaśnia PAP Aleksandra Bukała z SENER Polska.

ATHENA pomoże odpowiedzieć naukowcom na pytanie, w jaki sposób zwykła materia, która nas otacza tworzy wielkie struktury. "Żeby na to pytanie odpowiedzieć, potrzebne będzie zmapowanie gorących gazowych struktur występujących we Wszechświecie: w szczególności wielkich obłoków gazu, grup galaktyk oraz tzw. ośrodków międzygalaktycznych (rozrzedzona materia wypełniająca przestrzeń pomiędzy galaktykami). Naukowcy spróbują określić ich własności fizyczne oraz prześledzić ich ewolucję w różnych etapach rozwoju Wszechświata" - mówi Bukała.

Badacze postarają się też dowiedzieć, jak rosną czarne dziury i w jaki sposób wpływają na kształt Wszechświata. "Odpowiedź na to pytanie wymaga z kolei odkrycia tzw. supermasywnych czarnych dziur. Na razie są to w dalszym ciągu obiekty hipotetyczne. Trzeba zajrzeć w ich przeszłość do czasów wczesnego Wszechświata oraz zrozumieć procesy pochłaniania przez nie materii i energii" - tłumaczy Bukała.

Teleskop ATHENA będzie składał się z dwóch niezależnych instrumentów: spektrometru (X-IFU) i przetwornika wizyjnego (WFI) do pomiaru fal rentgena. Inżynierowie z SENER Polska - w ramach kontraktu z ESA - zaprojektują z kolei Mechanizm Selekcji Instrumentów (ISM - Instrument Selection Mechanism). Umożliwi on wykorzystywanie jednego wielkiego lustra na potrzeby dwóch wymienionych wyżej instrumentów. W zależności od potrzeb obserwacyjnych ISM będzie służył do zmiany pomiędzy każdym z nich. ISM będzie tzw. heksapodem, czyli strukturą opartą na sześciu siłownikach, która pozwoli na precyzyjne poruszanie lustrem w wielu płaszczyznach. To rozwiązanie rzadko stosowane w misjach kosmicznych ze względu na jego złożoność.

Polski zespół będzie musiał zmierzyć się z nietypowymi wyzwaniami związanymi z rozmiarami lustra - ponad 2 metry średnicy i 1,2 tony masy oraz długością teleskopu - ponad 12 metrów. Wyzwaniami dla inżynierów będą: ogromne obciążenie statyczne lustra i tłumienie jego wstrząsów podczas startu, a także stworzenie bardzo precyzyjnego systemu ruchu i kontroli siłowników ISM. Należy uniknąć przenoszenia zbyt dużych sił na teleskop podczas obrotu zwierciadła, co w warunkach zerowej grawitacji mogłoby doprowadzić do destabilizacji położenia sondy. Zbyt duże siły mogłyby też uszkodzić samo lustro. Inżynierowie muszą również zaprojektować tzw. mechanizm podtrzymująco-zwalniający (HDRM - Hold Down & Release Mechanism), który pozwoli na kontrolowane i płynne oddzielenie sondy od rakiety nośnej. To, jak zostaną rozwiązane powyższe problemy ma krytyczne znaczenie dla misji ATHENA.

"Większość prac nad koncepcją mechanizmu wykonają nasi inżynierowie, ale liczymy na udział krajowych partnerów w rozwiązywaniu niektórych problemów projektowych oraz w produkcji i testach mechanizmu. Prowadzimy już rozmowy z kilkoma firmami i instytutami badawczymi" – mówi Aleksandra Bukała.

Teleskop zostanie umieszczony na ciasnej orbicie wokół tzw. punktu L2. "Jest to miejsce pomiędzy Ziemią i Księżycem, gdzie równoważą się siły grawitacji tych dwóch obiektów. To dosyć popularna orbita dla misji mających za zadanie badanie dalekiego Wszechświata, ponieważ zapewnia stabilne warunki termiczne do pracy urządzeń obserwacyjnych oraz nieprzerwaną możliwość badania wybranych fragmentów nieba" - opisuje rozmówczyni PAP.

PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska

ekr/ agt/

Copyright © Fundacja PAP 2019