Polski udział w misji JUICE do Jowisza; start misji w czwartek

W czwartek ma zostać wystrzelona europejska sonda kosmiczna, które poleci zbadać Jowisza i jego księżyce. W misji udział ma Polska, zarówno naukowy, jak i techniczny. Przykładowo aż dwa z sześciu mechanizmów sondy, które rozłożą się w kosmosie, zostały skonstruowane z polskim udziałem.

Naukowa część polskiego zaangażowania w misję związana jest przede wszystkim z Centrum Badań Kosmicznych PAN (CBK PAN), które odpowiadało za przygotowanie jednego z kluczowych instrumentów sondy – RPWI, służącego do odbioru fal radiowych i plazmowych. Instrument ten będzie wykorzystany do badania pola magnetycznego Jowisza i jego oddziaływań z otoczeniem. Rolę zastępcy kierownika naukowego tego instrumentu pełni prof. Hanna Rothkaehl z CBK PAN.

CBK PAN przewodziło pracom związanym z powstaniem konstrukcji mechanicznych i komputera głównego instrumentu o nazwie Radio & Plasma Waves Investigation (RPWI). Drugi instrument, który powstał z udziałem CBK PAN to tzw. instrument fal submilimetrowych (ang. Sub-millimeter Wave Instrument, SWI). CBK PAN zaprojektowało prototypy instrumentów i wykonało modele lotne.

Instrument RPWI przeznaczony jest do scharakteryzowania emisji radiowych i środowiska plazmowego Jowisza i jego księżyców lodowych. Zadaniem instrumentu SWI, który jest spektrometrem, będą badania temperatury, struktury, budowy i dynamiki stratosfery i troposfery Jowisza, a także egzosfer i powierzchni lodowych księżyców planety.

RWPI zbudowany jest z 10 czujników i 3 odbiorników. Posiada cztery sondy Langmuira (LP-PWI) do pomiarów plazmy i pola elektrycznego, magnetometr z trzema antenami oraz analizator pola elektrycznego (RWI) do pomiarów radiowych. System zamontowany jest wewnątrz bloku elektroniki EBOX, w którym znajdują się zasilacze niskiego napięcia (LVPS A&B) oraz jednostki przetwarzania cyfrowego (DPU A&B). Instrumentem można mierzyć pole elektryczne aż do częstotliwości 1,6 MHz oraz badać charakterystyki plazmy termicznej. Jego anteny i odbiorniki średniej i wysokiej częstotliwości posłużą do pomiarów pól elektrycznych i magnetycznych w emisjach radiowych w zakresie częstotliwości 80 kHz-45 MHz.

Duże zaangażowanie w prace ma także firma Astronika Sp. z o.o., która we współpracy z CBK PAN wniosła wkład w budowę instrumentów badawczych dla tej misji, zaprojektowała i wykonała modele kwalifikacyjne i lotne. Chodzi o anteny RWI (Radio Wave Instrument) oraz wysięgniki LP-PWI (Langmuir Probe – Plasma Wave Instrument) w ramach instrumentu RPWI.

Przedstawiciele firmy wskazują, że główną trudność stanowiło spełnienie wszystkich wymagań jednocześnie: sprzęt musi być jednocześnie ultralekki i ultrawytrzymały, a do tego po otwarciu i uruchomieniu musi osiągać naprawdę spore rozmiary. Na dodatek misja jest wymagająca środowiskowo. W trakcie lotu do Jowisza przy dokonywaniu asysty grawitacyjnej wokół Wenus temperatura wysięgnika może przekroczyć 200 st. Celsjusza, a gdy sonda znajdzie się w cieniu Jowisza, to temperatura może spadać poniżej minus 200 st. Celsjusza.

Wysięgniki LP-PWI mają po dwa człony zbudowane z rurek z włókna węglowego, połączonych przegubami i napędzanych za pomocą sprężyn zegarowych. Cała konstrukcja musiała zmieścić się w masie 1,3 kg i spełniać wymagania dla środowiska kosmicznego. Trzeba było użyć zaawansowanych materiałów, stopów aluminium i stopów tytanu, pokrytych specjalnymi powłokami.

Z kolei anteny RWI mają formę specjalistycznej taśmy z brązu berylowego, która na starcie musi być ułożona w bardzo małej objętości. Dopiero na orbicie każda z trzech anten powinna rozsunąć się we wzajemnie prostopadłych kierunkach na rozpiętość 2,5 metra.

Z innych polskich elementów w misji, firma Sener Polska Sp. z o.o. wykonała podzespoły wchodzące w skład paneli słonecznych zasilających sondę.

Natomiast firma Space Forest z Gdyni zbudowała elementy środowiska testowego dla pokładowego systemu gromadzenia danych – komputera DMCS (Data Management Control System) oraz kody wsadowe do obsługi jego pamięci masowej. Prace prowadzone były wspólnie z firmą RUAG Space ze Szwecji (obecnie Beyond Gravity).

W pracach na rzecz projektu JUICE brało udział także szereg innych podmiotów z naszego kraju i polskich oddziałów bardziej globalnych firm: Worktech, Creotech Instruments S.A., Politechnika Warszawska, Politechnika Koszalińska, ELPOD, Gutronic, Wareluk S.C., Instytut Technologii Elektronowej, Powłoka S.C., Instytut Lotnictwa, Astri Polska, Initek Polska, Mobica, Airbus Defense and Space.

Polski udział w misji JUICE jest koordynowany przez Ministerstwo Edukacji i Nauki oraz Ministerstwo Rozwoju i Technologii. Z kolei finansowanie dla naszych firm i instytutów pochodzi z Europejskiej Agencji Kosmicznej, do której Polska wpłaca składkę. Nasz udział w przygotowaniach i budowie instrumentów pokładowych miał finansowanie z programu opcjonalnego ESA PRODEX. Polski udział to łącznie około 4,5 miliona euro.

JUICE to jedna z najważniejszych misji Europejskiej Agencji Kosmicznej. Ta bezzałogowa sonda kosmiczna jako pierwsza w historii wejdzie na orbitę wokół księżyca innego niż ziemski. Celem projektu są badania Jowisza i jego lodowych księżyców: Ganimedesa, Kallisto i Europy. Pod powierzchniami tych księżyców mogą znajdować się oceany.

Łącznie w prowadzony przez ESA projekt zaangażowanych jest 18 instytucji, 23 kraje, 83 firmy, podpisano 116 kontraktów przemysłowych, udział w pracach wzięło ponad 2000 osób, a koszt misji to około 1,6 miliarda euro.

13 kwietnia zapraszamy do wspólnego oglądania tego wyjątkowego wydarzenia na ESA WEB TV 
www.esa.int/ESA_Multimedia/ESA_Web_TV/(offset)/2