Polskie urządzenia po drugiej stronie Księżyca. Kulisy współpracy z Chinami

Chcieliśmy prowadzić bardzo zaawansowane obserwacje radiowe kosmosu. Ich wykonywanie z powierzchni Ziemi jest jednak bardzo trudne - nasza cywilizacja wysyła w przestrzeń kosmiczną najróżniejsze sygnały radiowe. W efekcie Ziemia emituje jak wielkie, głośne radio. Rejestracja subtelnego sygnału z najodleglejszych regionów Wszechświata jest w takich warunkach w zasadzie niemożliwa. Stąd pomysł, by umieścić instrumenty pomiarowe daleko od Ziemi.

Bardzo. Zakłócenia elektromagnetyczne z Błękitnej Planety są odczuwalne nawet w odległości odpowiadającej 90 promieniom Ziemi, czyli mniej więcej 5-6 milionów kilometrów od swojego źródła. Misje kosmiczne do tak odległych miejsc są trudne i kosztowne. Dlatego pomyśleliśmy o nieco bliższej lokalizacji – Księżycu.

Promieniowanie elektromagnetyczne porusza się po liniach prostych. Srebrny Glob stanowi dla niego naturalną barierę. Można w jego otoczeniu znaleźć miejsca "zacienione", w których zakłócenia emitowane z Ziemi są niewielkie. A o takich właśnie marzymy.

W pierwszej kolejności rozważaliśmy umieszczenie na powierzchni niewidocznej z Ziemi strony Księżyca zespołu detektorów radiowych. Im więcej urządzeń udałoby się nam posadowić na Srebrnym Globie, tym lepiej. W tym przypadku ilość wpływa na jakość: im więcej czujników, tym większa czułość całej sieci.

Koncepcję tę z powodzeniem wykorzystujemy na Ziemi w ramach systemu LOFAR. System obejmuje 52 stacje pomiarowe, z których jedna należy do Centrum Badań Kosmicznych PAN. Stacje, działając indywidulanie lub jednocześnie, obserwują najbliższe otocznie Ziemi (jonosferę), Słońce, planety – na odległych galaktykach kończąc. Łączenie wielu anten w jedną sieć otwiera przed nami zupełnie nowe światy.

LOFAR rejestruje inny zakres fal, więc wpływ zakłóceń cywilizacyjnych nie jest dla niego aż tak dramatyczny. Rozszerzając zakres badań na inne fale musieliśmy przenieść się z obserwacjami w kosmos. Nakreśliliśmy koncepcję stosownej misji i rozpoczęliśmy walkę o fundusze na jej finansowanie. Nie udało nam się pozyskać środków z Europejskiej Agencji Kosmicznej. Konkurencja była ogromna! Za to pojawiły się nowe perspektywy na dalekim wschodzie: współpraca z naukowcami z Chin.

Tak. Chińczycy prowadzą bardzo ciekawy i bardzo ambitny i kompleksowy program badania Księżyca – jego szczątkowej atmosfery, morfologii powierzchni, geologii globu.

Ostatnią odsłoną programu jest misja Chang’e-4, w skład której wchodzą cztery niezależne sondy kosmiczne. Najszerszym echem w mediach odbiły się sukcesy lądownika Chang’e-4 – pierwszego w historii, który osiadł na niewidocznej z Ziemi stronie Srebrnego Globu. Ponieważ z takiej lokalizacji nie można nawiązać bezpośredniej łączności radiowej z Ziemią, lądownikowi towarzyszy satelita Queqiao. Pełni rolę przekaźnika między Ziemią i lądownikiem.

Okazało się, że w ramach programu Chang’e-4 jest jeszcze możliwość wysłania dwóch niewielkich sond (Longjiang-1 i -2). Po wejściu na orbitę Księżyca mogłyby one prowadzić dodatkowe pomiary promieniowania radiowego wokół naszego naturalnego satelity.

Tak. To była dla nas ogromna szansa. Co prawda Longjiang nie wylądowały na powierzchni globu i były tylko dwa, jednak konfiguracja taka okazała się idealna do przetestowania rozwiązań dla misji docelowej – sieci złożonej z kilkunastu lub kilkudziesięciu podobnych detektorów na pokładach małych satelitów. Zostaliśmy zaproszeni do udziału w misji Chang'e-4.

Konkretnie, zaoferowano nam możliwość umieszczenia na pokładzie sond Longjiang aparatury badawczej – detektorów radiowych wraz z niezbędną elektroniką. Czasu na działanie jednak było niewiele. Program Chang’e-4 miał swój harmonogram i albo mogliśmy się do niego dopasować, albo zrezygnować ze współpracy. Inżynierowie z Centrum Badań Kosmicznych PAN stanęli na wysokości zadania. W ekspresowym tempie zaprojektowali niezbędne urządzenia, przetestowali je i dostarczali partnerom w Chinach.

Widok z satelity Chang'e 4

Sondy z polskimi antenami trafiły na orbitę Księżyca. Niestety jedna z nich uległa awarii i Chińczycy utracili z nią kontakt. Druga działa zgodnie z oczekiwaniami i odbieramy z niej bardzo ciekawe dane.

Wyniki z tego eksperymentu będą podstawą dla przyszłych misji, które odpowiedzą na pytania jak zbudowany jest nasz układ planetarny, jakie mechanizmy są odpowiedzialne za proces świecenia Słońca i wypływu wiatru słonecznego. Przyszłe obserwacje pozwolą też opracować mapę Wszechświata w jego początkach, a przez to lepiej zrozumieć jego ewolucję.

Rocznie Chiny wysyłają w kosmos około 30 rakiet. To najbardziej aktywny kraj pod tym względem. Z każdym rokiem podnoszą poziom swych umiejętności technicznych i jakości badań naukowych. Przez ostatnie kilkanaście lat uczynili spory postęp. A pamiętajmy że już wtedy nie byli nowicjuszami. Chiny to trzeci kraj na świecie, który samodzielnie wysłał w kosmos swoich obywateli. Wcześniej dokonały tego tylko Stany Zjednoczone i Rosja.

Ależ skąd. Rozwój technologii czyni dzisiaj możliwym to, co jeszcze jakiś czas temu wydawało się niemożliwe. Przykładowo osiągnięcia najlepszych ziemskich teleskopów optycznych są pod niektórymi względnymi znacznie lepsze, niż słynnego Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. A inżynierowie i naukowcy nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa.
W astronomii obserwacyjnej są jednak pewne pasma promieniowania elektromagnetycznego, które nigdy nie będą możliwe do obserwacji z Ziemi. Atmosfera jest przeszkodą nie do pokonania. Musimy wyjść poza nią.

Największym są ograniczone fundusze. Badania kosmiczne wymagają dużych nakładów, a zwrot takich inwestycji jest odłożony w czasie. Do tego nieoczywisty – budowa ewentualnej stałej bazy na Księżycu znajdzie wymierny efekt finansowy w postaci rozwoju nowych technologii, które potem wdroży ziemska gospodarka – w dziedzinach już nie związanych już z eksploracją kosmosu.

Polska powinna szukać nisz, w których ma szansę rozwijać unikalne kompetencje. Nie okłamujmy się, nasz kraj zadebiutował na kosmicznym rynku stosunkowo późno. Wiele dziedzin kosmicznego przemysłu zostało już zagospodarowanych i zdominowanych przez większe lub mniejsze podmioty. Identyfikacja nowych trendów i inwestowanie w nie, dają nam największe szansę na zaistnienie.

Polskie urządzenia dla misji Chang’e-4 to dobry przykład. Inwestując w nie budujemy naszą rozpoznawalność w świecie, udowadniamy wysokie kompetencje, zdobywamy bezcenne doświadczenie. A doświadczenie w branży kosmicznej jest kluczowe. Każdy, kto chciałby wykorzystać w swoich badaniach nasze anteny, zapyta w pierwszej kolejny o to, czy były już wykorzystywane w kosmosie i jak się spisały. Dzięki współpracy w misji Chang’e-4 znamy odpowiedź. I cieszymy się, że jest pozytywna.

Właśnie w taki sposób kupujemy bilet do udziału w przyszłych misjach o podobnym charakterze oraz umożliwiamy polskim naukowcom udział w pionierskich badaniach.

Instrumenty kosmiczne budujemy od 30 lat. Nasz sprzęt pracował bądź pracuje na pokładzie satelitów badających Ziemię i jej najbliższe otoczenia, oraz na pokładzie sond badających Merkurego, Wenus, Masa, Tytana, Księżyc, komety czy Słońce. Przygotowujemy się do prestiżowej misji JUICE, która będzie badać lodowe księżyce Jowisza. Współpracujemy z czołowymi agencjami kosmicznymi na świecie: europejską (ESA), amerykańską (NASA), rosyjską (Roskosmos), chińską, indyjską. Po trzech dekadach stawiania czoła pasjonującym wyzwaniom badań kosmicznych, doskonale wiemy, co trzeba robić, by być w gronie najlepszych.