W sobotę startuje kosmiczna misja Taranis z udziałem Polaków

W sobotę z kosmodromu w Gujanie Francuskiej wystartuje rakieta nośna Vega, która wyniesie na niską orbitę ziemską mikrosatelitę Taranis, którego celem jest zbadanie tajemniczych, wysokoenergetycznych rozbłysków TLE. Polscy specjaliści z Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk współtworzyli tę misję.

Pioruny strzelające w kosmos. Krótkie, trwające zaledwie ułamek sekundy gwałtowne i spektakularne rozbłyski, jakie tworzą się ponad chmurami burzowymi, 50 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Elfy, trolle i krasnale – tak nazwali je piloci, którzy jako pierwsi zaobserwowali te tajemnicze i niezwykle energetyczne zjawiska w obrębie ziemskiej atmosfery. Zjawiska, które zbada francuski mikrosatelita Taranis, na pokładzie którego znajduje się aparatura budowana w Centrum Badań Kosmicznych PAN. Start misji zaplanowano na sobotę 14 listopada – przypomina CBK PAN w informacji przesłanej PAP.

Taranis to celtycki bóg piorunów, podobnie jak nordycki Thor czy słowiański Perun. Francuskie Narodowe Centrum Badań Kosmicznych (Centre National d’Études Spatiales, CNES), sprawujące główną pieczę nad projektem, właśnie taką nazwę nadało misji, której celem jest zbadanie tajemniczych rozbłysków, jakie pojawiają się ponad chmurami burzowymi. A choć nasza intuicja podpowiada, że wyładowania atmosferyczne kierują się z chmur burzowych ku ziemi, albo od chmury do chmury, to te niezwykłe zjawiska rodzą się w wysokich partiach atmosfery i wystrzeliwują w przestrzeń kosmiczną, nawet sto kilometrów od powierzchni planety. Wysyłają jednocześnie bardzo silne promieniowanie elektromagnetyczne, w tym promieniowanie rentgenowskie oraz promieniowanie gamma. Krótkotrwałe zjawiska świetlne, w skrócie TLE od angielskiego Transient Luminous Event, zostały odkryte przypadkowo dopiero w roku 1989, mimo, że szkocki fizyk C.T.R.Wilson sugerował ich istnienie już latach 20. ubiegłego wieku - czytamy w informacji CBK PAN.

W ostatnich latach ubiegłego wieku, dzięki obserwacjom wykonanym przez satelitę Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) – zarejestrowano silne strumienie promieniowania gamma pochodzące z atmosfery ziemskiej (TGF - Terrestial Gamma Flashes). Wcześniej naukowcy byli przekonani, że tak energetyczne promieniowanie gamma może pochodzić głównie z odległego kosmosu, z wybuchu supernowych lub promieniowania pulsarów.

"Energia generowana podczas tych krótkich wyładowań jest olbrzymia i konieczne jest zbadanie jej wpływu na dynamiczne i chemiczne zmiany zachodzące w atmosferze ziemskiej. Tym bardziej, że mówimy nie o pojedynczych przypadkach rozbłysków, lecz o dziesiątkach tysięcy takich zjawisk rocznie. Wiemy już na przykład, że powoduje tworzenie się tlenków azotu, silnych gazów cieplarnianych pochłaniających promieniowanie słoneczne" – wyjaśnia szef zespołu pracującego nad misją Taranis w CBK PAN, prof. Jan Błęcki, cytowany w informacji prasowej.

Polscy specjaliści z CBK PAN pracują przy misji od początku jej realizacji, czyli od ponad dekady. W tworzeniu instrumentów badawczych, jakie zostały umieszczone na satelicie, pracowali naukowcy z Czech i z Danii, specjaliści z Europejskiej Agencji Kosmicznej oraz przede wszystkim z francuskiego Narodowego Centrum Badań Kosmicznych. W CBK PAN powstał zasilacz będący częścią kompleksu MEXIC (Multi Experiment Interface Controller), mózgu całego skomplikowanego kompleksu instrumentów naukowych. MEXIC zarządza pracą poszczególnych instrumentów badawczych, w tym m.in. kamer i fotometrów zdolnych wykonywać 30 zdjęć na sekundę przy rozdzielczości dochodzącej do kilkuset metrów. Koordynuje harmonogram pracy, zbiera i archiwizuje dane oraz dostarcza zasilanie do wszystkich instrumentów naukowych. CBK PAN miało również swój wkład w budowę instrumentu falowego IME-HF.

"Można powiedzieć, że stworzyliśmy wydajny krwiobieg z mocno bijącym sercem" – mówi profesor Błęcki. Dodaje, że inżynierowie Roman Wawrzaszek oraz Witold Nowosielski, którzy opracowywali wielostopniowy zasilacz rozdzielający różne napięcia dla poszczególnych instrumentów, są pod względem tworzenia tego typu układów jednymi z najbardziej cenionych specjalistów w Europejskiej Agencji Kosmicznej.

Kluczowe dla misji jest wykrywanie i charakteryzowanie promieniowania wysokoenergetycznego, czym zajmą się układy detektorów rentgenowskich i gamma, oraz układ dwóch spektrometrów energii elektronów. Dodatkowe czujniki i analizatory będą monitorowały zaburzenia pola elektrycznego i magnetycznego w zakresie niskich i wysokich częstości. CBK PAN podkreśla, że Taranis jest najbardziej kompleksowym zestawem urządzeń badawczych poświęconych zrozumieniu rozbłysków TGF i TLE oraz ich skutków.

Fizyka jonosfery, czyli najwyższej warstwy atmosfery, jest jednym z głównych przedmiotów badań geofizyków z CBK PAN. Centrum, wraz z podwykonawcami, odpowiadało za opracowanie kompletnego systemu zasilania dla eksperymentu naukowego ASIM, którego celem jest badanie tajemniczych zjawisk i wyładowań, do których dochodzi w wysokich warstwach ziemskiej atmosfery. Instrument został wyniesiony w 2018 r. na Międzynarodową Stację Kosmiczną i zainstalowany na zewnętrznej platformie europejskiego modułu Columbus. Od tamtego czasu zbiera dane, dotyczące właśnie tajemniczych wyładowań w wysokich warstwach atmosfery. TARANIS jest bardziej kompleksową misją badawczą zjawisk TGF i TLE, której wyniki, w połączeniu z tymi zbieranymi przez eksperyment ASIM pomogą nam lepiej zrozumieć także pogodę kosmiczną i jej wpływ na funkcjonowanie m.in. infrastruktury elektronicznej, w tym na satelity.

"Nasz świat jest coraz bardziej zależny od nieustannie dostarczanych danych satelitarnych. Dzięki satelitom mamy łatwy kontakt ze światem, stale obserwujemy zachodzące na Ziemi zmiany. Ale aby to wszystko mogło działać sprawnie, musimy zrozumieć potężne zjawiska elektromagnetyczne zachodzące w wysokich warstwach atmosfery. Bo tak, jak jedna burza na Ziemi może pozbawić prądu całe miasta, tak jedna burza w kosmosie może pozbawić nas łączności satelitarnej. A tej nie da się naprawić tak szybko, jak ziemskich trakcji elektrycznych" – podsumowuje prof. Błęcki.

Satelita misji TARANIS zostanie wyniesiony na niską orbitę w sobotę 14 listopada. Rakieta Vega wystartuje z kosmodromu w Gujanie Francuskiej o 1.52 czasu środkowoeuropejskiego. Wydarzenie można śledzić wydarzenia na stronie CBK PAN oraz na facebookowym fanpage'u Centrum oraz Twitterze (http://cbkpan.pl/; https://www.cbk.waw.pl/; https://www.facebook.com/CentrumBadanKosmicznychPAN/; https://twitter.com/cbkpan).