ESA z nową misję astrofizyczną – teleskop Euclid ma badać ciemną materię i energię. W przygotowaniu podzespołów i systemów, które zostały wyniesione w przestrzeń kosmiczną 1 lipca z kosmodromu na Przylądku Canaveral, wzięły udział polskie firmy: Astri Polska, GMV Polska, SENER oraz SYDERAL Polska.
Teleskop Euclid ma zwierciadło główne o średnicy 1,2 m i przeznaczony jest do obserwacji w paśmie od światła widzialnego po bliską podczerwień. Będzie prowadził obserwacje z punktu Lagrange'a, czyli tam, gdzie mniej więcej od stycznia 2022 roku znajduje się już Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Jest to miejsce, w którym oddziaływania grawitacyjne dwóch ciał, w tym przypadku Słońca i Ziemi (mówiąc w dużym uproszczeniu) znoszą się, w związku z czym przebywające tam obiekty mogą pozostać prawie nieruchome, co znacząco ułatwia obserwacje astronomiczne. Obszar obserwacji pokryje aż 15 000 stopni kwadratowych, czyli ponad 1/3 całego nieba. Dla porównania Księżyc w pełni zajmuje na nieboskłonie około 1/5 stopnia kwadratowego. Satelita będzie rejestrował obrazy w wysokiej rozdzielczości, w ciągu około sześciu lat zmierzy kształty i odległości do ponad miliarda galaktyk.
Na podstawie pomiarów misji Euclid zostanie stworzona trójwymiarowa mapa Wszechświata, obejmująca obszar rozciągający się na 10 mld lat świetlnych od naszej planety. Na tym obszarze znajduje się około 2 miliardów galaktyk, które dzięki aparaturze naukowej uda się lepiej poznać i uzyskać dokładniejszy wgląd w liczącą około 13,8 mld lat historię Wszechświata.
Astrofizycy uważają, że materia i energia, które obserwujemy i mierzymy bezpośrednio, to tylko kilka procent całej zawartości Wszechświata. Zdecydowana większość tego, co go wypełnia, to tzw. ciemna materia i ciemna energia, o których istnieniu świadczą pośrednie obserwacje, jak np. nieznanego pochodzenia efekty grawitacyjne w wielkoskalowej strukturze Wszechświata. Współczesne teorie kosmologiczne traktują ciemną materię jako element spowalniający ekspansję kosmosu, natomiast ciemną energię jako coś, co ją stale przyspiesza. Potrafimy dziś to już dość dokładnie zmierzyć i… nagrodzić, bo Nagroda Nobla z fizyki, przyznana w 2011 roku, dotyczyła właśnie odkrycia przyspieszonej ekspansji przestrzeni, w której zawieszone są galaktyki i ich gromady. Pełniejsza wiedza o naturze ciemnej materii i energii zbliży nas do formułowania bardziej wiarygodnych modeli ewolucji Wszechświata i dlatego misja Euclid jest tak ważna z naukowego punktu widzenia – wyjaśnia prezes POLSA, prof. Grzegorz Wrochna.
Realizacja tak skomplikowanej misji kosmicznej, czyli zaprojektowanie, zbudowanie, wystrzelenie i przeprowadzanie pomiarów za pomocą ważącego 2,3 tony satelity, jest niezwykłym wyzywaniem natury planistycznej, logistycznej oraz inżynierskiej. W przypadku misji Euclid wyszczególniono 10 głównych obszarów technologicznych, które obejmowały aż 85 różnych komponentów. Głównym wykonawcą misji została firma Thales Alenia Space Italy. W prace zaangażowane zostały również cztery polskie firmy: Astri Polska, GMV Polska, SENER Polska oraz SYDERAL Polska (obecnie AROBS Polska). Wartość kontraktów dla polskich podmiotów w misji Euclid wyniosła ponad 3,24 mln EUR.
Firma SENER Polska wykonała istotny element sondy – mechanizm ADPM (ang. Antenna Deployment and Pointing Mechanism), odpowiadający za rozkładanie i ukierunkowanie anteny służącej sondzie do komunikacji z Ziemią. ADPM został zaprojektowany w hiszpańskim oddziale firmy przy udziale polskich inżynierów. Sama jego produkcja i testowanie odbyło się w Polsce. SENER Polska wykonała również zestaw 13 urządzeń do naziemnego wsparcia budowy satelity. Były to m.in. mechaniczne urządzenia wsparcia naziemnego MGSE (Mechanical Ground Segment Equipment) do precyzyjnego przemieszczania satelity w wielu płaszczyznach, transportu do komór testowych i umieszczenia w ładowni rakiety nośnej.
Firma GMV Polska była odpowiedzialna za wykonanie 2 zadań w misji Euclid. Pierwsze z nich dotyczyło opracowania dedykowanego oprogramowania: Euclid Survey Independent Validation Tool – ESTIVAL. Narzędzie to służy do walidowania planu obserwacyjnego teleskopu. W ramach kontraktu GMV dostarczyło również analizę dokumentów koncepcyjnych operacji misji, jej ograniczeń oraz raport z walidacji scenariuszy przeglądu nieba. Drugi projekt zrealizowany przez tę firmę dotyczył opracowania definicji weryfikacji funkcjonalnej systemu oprogramowania pokładowego. GMV Polska w tym kontrakcie zrealizowała fazę B zadań związanych z oprogramowaniem pokładowym, a w nim określiła zakres weryfikacji systemu w całym cyklu życia misji, listy zadań i optymalizację procesu jego weryfikacji.
Również Astri Polska miała wkład w obszar systemu centralnego zarządzania danymi: dostarczyła komponenty związane z jednostką zarządzania pamięcią i wyposażeniem naziemnego segmentu wsparcia elektrycznego.
Ostatnią, ale nie mniej ważną kontrybucją był polski wkład w obszar telemetrii, śledzenia oraz wydawania poleceń, w którym firma SYDERAL Polska (obecnie AROBS Polska) dostarczyła system rozkładania anteny i elektronikę do mechanizmu kierunkującego. Rozwinięta elektronika wraz z opracowanym kodem FPGA odpowiada za precyzyjne sterowanie mechanizmu w celu utrzymania łączności pomiędzy satelitą a stację naziemną. Rola SYDERAL polegała na opracowaniu oraz weryfikacji kodu FPGA dla części modułów odpowiedzialnych za kontrolę silników krokowych oraz przygotowaniu oprogramowania testowego. Elementy te pozwolą między innymi na bardzo precyzyjne ukierunkowanie anteny podczas nawiązywania kontaktu pomiędzy sondą Euclid a stacjami naziemnymi.
Euclid to kolejna inspirująca misja kosmiczna, która pomoże ludzkości zrozumieć strukturę i ewolucję Wszechświata. Wysłaliśmy w kosmos teleskop o najwyższych parametrach optycznych, jaki kiedykolwiek zaprojektowano i zbudowano w zakładach Airbusa. Urządzenie to stanowi świadectwo umiejętności i wiedzy naszego zespołu produkcji instrumentów kosmicznych – powiedział Jean Marc Nasr, szef działu systemów kosmicznych w firmie Airbus.
Teleskop wykonany w całości z węglika krzemu (SiC) będzie działać w ekstremalnie niskich temperaturach rzędu 100 kelwinów (-170°C). W jego konstrukcji zostało wykorzystane wyjątkowe doświadczenie inżynierów Airbusa w technologii węglika krzemu w zastosowaniach kosmicznych, które zostało już wcześniej sprawdzone na pokładach sond Herschel i Gaia, wysłanych na orbitę przez ESA. Euclid to misja „wagi średniej” w ramach programu ESA Cosmic Vision. Głównym wykonawcą przemysłowym satelity była Thales Alenia Space, a Airbus odpowiadał za moduł misji, którego głównym instrumentem jest teleskop.
Satelita Euclid został wyniesiony w kosmos za pomocą rakiety Falcon 9. Misja ma potrwać do 2029 roku. Euclid osiągnie orbitę operacyjną wokół punktu Lagrange 2 w cztery tygodnie po starcie. Zaczną się wtedy testy jego działania. Do badań naukowych satelita przystąpi po trzech miesiącach.
Czytaj więcej:
- Eyes on the dark side – successful launch for Euclid spacecraft
- Euclid wyrusza na poszukiwanie rozwiązania kosmicznej tajemnicy ciemnej materii i ciemnej energii
Źródło: Airbus, POLSA
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na zdjęciu: Satelita Euclid (wizja artystyczna). Źródło: ESA
