Polski nanosatelita zbada Marsa

Przygotowanie marsjańskiej misji nanosatelitarnej to główny cel konsorcjum, które utworzyły polskie uczelnie wyższe oraz firmy SatRevolution i Virgin Orbit. Dyrektorem naukowym przedsięwzięcia został prof. Jan Dziuban z Politechniki Wrocławskiej.

Umowa o powołaniu konsorcjum została podpisana w Katowicach podczas październikowej konferencji Impact mobility rEVolution`19. Polski nanosatelita, wyposażony w wytworzoną w naszym kraju aparaturę, ma zostać wystrzelony w kierunku Marsa pod koniec 2022 r.

Dlaczego to my nie polecimy na Marsa?

Pomysł na organizację misji narodził się w trakcie rozmów dr. Artura Chmielewskiego, dyrektora wielu misji kosmicznych NASA z kalifornijskiego ośrodka Jet Propulsion Laboratory, Grzegorza Zwolińskiego, prezesa firmy SatRevolution z Wrocławia i prof. Jana Dziubana z Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki PWr, do którego doszło w maju i czerwcu tego roku we Wrocławiu i w Kalifornii.

Dr Artur Chmielewski przebywał w maju w stolicy Dolnego Śląska na zaproszenie naszego naukowca. W tym czasie wygłosił referat dla studentów z Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, spotkał się z władzami uczelni i zwiedził kampus PWr.

– Powiedział wtedy, że panuje u nas atmosfera jak na Uniwersytecie Stanforda, a po rozmowach z Grzegorzem Zwolińskim z Sat-Revolution, z którą to firmą współpracujemy od pewnego czasu, szybko nawiązała się pomiędzy nami nić porozumienia. Obaj panowie spotkali się później w USA i wtedy po raz pierwszy, jeszcze w luźnej rozmowie, pojawiła się kwestia wysłania nanosatelity na Marsa. Amerykańska agencja już wcześniej przygotowywała się do tego typu misji wysyłając w okolice Marsa dwie nanosatelity Cube-Sat, które potwierdziły zasadność takich wypraw – mówił prof. Jan Dziuban.

To właśnie w produkcji małych platform nanosatelitarnych Cube-Sat i podsystemów dla nich specjalizuje się firma SatRevolution, która w kwietniu 2019 r. wysłała na orbitę Ziemi pierwszego polskiego satelitę komercyjnego o nazwie „Światowid”. Dlatego własnie pomiędzy dr. Arturem Chmielewskim, firmą SatRevolution i naukowcami z PWr pojawiła się inicjatywa dotycząca rozwoju przemysłu nanosatelitarnego w Polsce, o co dyrektor z NASA zabiegał od lat.

– Po powrocie Grzegorza Zwolińskiego do kraju rozmawialiśmy na temat satelitów obserwacyjnych i wzajemnie zapytaliśmy wtedy, co właściwie stoi na przeszkodzie, żebyśmy to my polecieli na Marsa. Zaczęły się wstępne analizy, konsultacje z dr. Arturem Chmielewskim, który potwierdził, że taka misja jest możliwa do zrealizowania – wyjaśnia prof. Jan Dziuban.

Kolejnym krokiem było znalezienie partnerów, którzy byliby zainteresowani współdziałaniem. Prof. Jan Dziuban rozpoczął konsultacje w polskim środowisku akademickim przygotowując jednocześnie raport m.in. na temat instrumentów, które byłyby potrzebne w locie na Marsa. Natomiast Grzegorzowi Zwolińskiemu udało się spotkać z miliarderem Richardem Bransonem, twórcą Virgin Group i przekonać go do wzięcia udziału w projekcie.

Polsko-amerykańskie konsorcjum

Umowa o powołaniu konsorcjum została podpisana w październiku w Katowicach. W jego skład weszło osiem polskich uczelni – Politechnika Wrocławska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Politechnika Warszawska, Politechnika Gdańska, Politechnika Poznańska, Politechnika Łódzka, Katolicki Uniwersytet Lubelski i Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, SatRevolution oraz Virgin Orbit.

Badacze z polskich uczelni będą odpowiedzialni głównie za wszystkie zagadnienia naukowe, łączność, oprogramowanie i opracowanie instrumentów pokładowych, które znajdą się na pokładzie nanosatelity. Mają to być systemy obserwacyjny przystosowane do robienia zdjęć, detektory podczerwieni do mierzenia temperatury, spektrometr jonowo – atomowy do mierzenia składu i ciśnienia atmosfery otaczającej Marsa i/lub Phobosa, jego satelity. Na pokładzie nanosatelity zostanie umieszczone również mikrolaboratorium lab-chipowe, w którym – jeśli wszystko pójdzie właściwie – przeprowadzone zostaną badania potencjału życiowego próbek biologicznych po tak długim oddziaływaniu warunków kosmicznych. 

Zadaniem SatRevolution będzie zaprojektowanie i zbudowanie nanosatelity. Według wstępnych założeń będzie miał wielkość od 6 do 12 U (1 U  to 1 decymetr sześcienny), w zależności od tego, czy konstruktorzy zdecydują się na wersję pasywną, czy aktywną, wyposażoną w silniki. Z kolei Virgin Orbit odpowiada za planowanie misji, wyniesienie ładunku w kosmos i współdziałanie przy kontroli misji i przesyłaniu sygnałów.

– Satelita będzie więc polskiej produkcji, podobnie jak cała znajdującą się na jego pokładzie aparatura. Nasi amerykańscy partnerzy mają z kolei odpowiednie zaplecze logistyczne, a więc rakiety czy platformy poziomego startu, które umożliwiają wystrzelenie nanosatelity z niemal dowolnego miejsca. Bez nich ta misja nie byłaby możliwa, ale należy podkreślić, że nie jest to samodzielny projekt Virgin Orbit, jak próbuje to przedstawić część mediów światowych, ale projekt polski z udziałem partnerów z USA – zaznaczył prof. Jan Dziuban.

Cztery eksperymenty

W trakcie misji naukowcy mają w planach przeprowadzenie czterech eksperymentów. Przede wszystkim chcą zobaczyć, jak wygląda powierzchnia Marsa i zrobić zdjęcia średniej rozdzielczości. Następnie nanosatelita uda się w kierunku Fobosa i ma się do niego zbliżyć na odległość umożliwiającą obrazowanie z rozdzielczością w granicach kilku metrów.

– Układ optyczny, który chcemy wykorzystać w tym projekcie jest już prawie gotowy. Wykorzystamy konstrukcję ze Światowida, oczywiście po dopracowaniu. Drugi eksperyment to mapowanie temperatury Fobosa i w tym wypadku będziemy mogli użyć detektorów matrycowych produkowanych przez firmę VIGO System z Ożarowa. Ich detektory są już na Marsie, bo zamontowano go na łaziku Curiosity – dodał prof. Jan Dziuban.

Trzeci eksperyment zakłada przeprowadzenie pomiaru ciśnienia panującego wokół Fobosa i składu jego gazowej atmosfery. Przelatując przez wysokie warstwy atmosfery marsjańskiej naukowcy chcą także zbadać jej skład.

Czwarte doświadczenie polega na wysłaniu na pokładzie nanosatelity mikrolaboratorium lab-chipowe z małym ziarenkiem rośliny kontrolnej. W trakcie lotu będzie ono zamrożone, a po dotarciu do Marsa temperatura zostanie zwiększona, nasionko nawodnione, a następnie naukowcy sprawdzą, czy i z jaką siłą kiełkuje oraz jak rozwijają się korzenie.

– Misja będzie bardzo trudna do przeprowadzenia. Nawet minimalne zmiany układu grawitacyjnego w Układzie Słonecznym mogą wpłynąć na  lot naszego nanosatelity, mogą spowodować, że uderzy on w Marsa albo przeleci obok w odległości np. 300 tys. km. Sukcesem będzie, jeśli uda nam się dolecieć w pobliże Marsa i przeprowadzić chociaż jeden z zaplanowanych eksperymentów. Wniesie to wówczas znaczący wkład w rozwój naszej wiedzy o Marsie – podkreślił prof. Jan Dziuban.

Co ciekawe, może się okazać, że nie wszystkie instrumenty znajdą się na pierwszym zbudowanym nanosatelicie, dlatego konsorcjum ma w planach wystrzelenie kolejnych. Wstępne plany zakładają, że pierwszy z nich zostanie wyniesiony na orbitę pod koniec 2022 r., a kolejny na początku 2025 r.

– Jeśli okaże się, że potrafimy przygotować, przeprowadzić i zarządzać taką misją, to dla Polski rozpocznie się zupełnie nowa przygoda w zakresie wysokich technologii – zakończył prof. Jan Dziuban.