GLOWS zobaczył pierwsze światło! Instrument jest przygotowywany na misję NASA IMAP

W Centrum Badań Kosmicznych PAN trwają prace nad instrumentem GLOWS. Zakończyła się już budowa modelu inżynierskiego, a testy przebiegają pomyślnie. – GLOWS zobaczył pierwsze światło – mówi profesor Maciej Bzowski, kierownik grupy pracującej nad instrumentem i eksperymentem
GLOWS.

Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP) to satelita NASA, którego celem ma być badanie heliosfery, czyli obszaru, w którym ciśnienie wiatru słonecznego przeważa nad tym wywieranym przez materię międzygwiezdną. IMAP jest rozbudowaną kontynuacją innej misji heliosferycznej – Interstellar Boundary Explorer (IBEX). Ten satelita naukowy NASA został opracowany, by wykonać pierwszą mapę obszarów leżących na granicy Układu Słonecznego i przestrzeni międzygwiezdnej. Przy misji IBEX pracowali specjaliści z Centrum Badań Kosmicznych PAN. Wkład Polaków został bardzo wysoko oceniony, co zaowocowało zaproszeniem do udziału w misji IMAP.

– W ramach przygotowania eksperymentu zaprojektowaliśmy cały przyrząd: układ optyczny, elektronikę, system zasilania elektrycznego, oprogramowanie do zbierania danych na pokładzie i ich transmisji na Ziemię oraz koncepcję systemu przetwarzania danych na Ziemi – wyjaśnia profesor Maciej Bzowski, szef zespołu GLOWS.

Grupa wykonała prototypy poszczególnych części składowych instrumentu i sprawdziła ich działanie w warunkach laboratoryjnych.
– Zbudowaliśmy komputerowy model poświaty heliosferycznej, zbadaliśmy tło pozaheliosferyczne oczekiwane w eksperymencie, zidentyfikowaliśmy i wprowadziliśmy do modelu znane źródła astrofizyczne promieniowania Lyman-alfa, zbudowaliśmy listę gwiazd, które posłużą do kalibracji przyrządu.
Zbudowaliśmy też prototyp GLOWS i uruchomiliśmy go w warunkach laboratoryjnych. Wreszcie, sprawdziliśmy, że przyrząd widzi promieniowanie Lyman-alfa, które ma obserwować w kosmosie. Oznacza to, że zarejestrowaliśmy pierwsze światło – wylicza profesor Bzowski.

Dodajmy, że GLOWS jest pierwszym całkowicie polskim eksperymentem i instrumentem przygotowywanym na misję NASA.

– Otrzymaliśmy możliwość zarówno zaplanowania eksperymentu, zbudowania absolutnie własnego przyrządu i śledzenia rejestrowanych przez niego danych. Sądzę też, że jako pierwsi będziemy mogli przedstawić własną analizę tych unikatowych pomiarów. Jesteśmy przekonani, że wkrótce po tym
przedstawimy na forum międzynarodowym potwierdzenie naszych teorii, które były inspiracją tego kluczowego eksperymentu. Z tego punktu widzenia praca nad instrumentem GLOWS na misje NASA IMAP to wyjątkowo cenne doświadczenie.

W Centrum Badań Kosmicznych PAN nauka zawsze inspirowała rozwój technologii tworząc synergizm efektywnych i celowych działań – mówi prof. dr hab. Iwona Stanisławska, dyrektor Centrum Badań Kosmicznych PAN.

Na przełomie sierpnia i września tego roku odbył się tzw. Critical Design Review (CDR) instrumentu GLOWS. W przeglądzie udział wzięli specjaliści m.in. z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa , Southwest Research Institut i NASA. CDR zakończył się pomyślnie, co oznacza, że po zrealizowaniu zaleceń kontrolnych mogliśmy przystąpić do budowy właściwego urządzenia, czyli tzw. modelu
lotnego, który zostanie wysłany w przestrzeń kosmiczną, oraz do dalszych testów egzemplarza inżynierskiego.
– Kompletny model został poddany oświetleniu światłem o docelowej długości fali. Test przeprowadzony został w komorze próżniowej, w warunkach zbliżonych do tych, jakie przewidujemy na orbicie – wyjaśnia dr inż. Roman Wawrzaszek z Laboratorium Satelitarnych Aplikacji Układów FPGA CBK PAN.

Instrument zarejestrował sygnał, czyli tzw. „pierwsze światło”, zgodnie z oczekiwaniami. Oznacza to, że nie tylko sam projekt został uznany za dostatecznie dojrzały na niedawnym przeglądzie CDR, ale przede wszystkim, że prototyp inżynierski działa – dodaje dr Wawrzaszek.

Jak informują nasi specjaliści – test zmontowanego instrumentu przebiegł bez problemów. Po integracji, którą przeprowadzono w warunkach wysokiej czystości w tzw. clean-roomie CBK PAN, instrument został umieszczony w komorze termiczno-próżniowej i przetestowany przez inżyniera Kamila Jasińskiego.

– Ponieważ był to pierwszy test kompletnego systemu GLOWS z wykorzystaniem lampy deuterowej jako źródła promieniowania UV w linii Lyman-alfa, musieliśmy dopasować liczbę filtrów i tłumików optycznych do poziomu sygnału, który mamy mierzyć docelowo. Wymagało to kilkukrotnego odpompowywania komory i zmian konfiguracji – wyjaśnia dr inż. Roman Wawrzaszek.

– W najbliższych miesiącach inżynierowie zespołu GLOWS będą pracować nad finalizacją produkcji podzespołów modelu kwalifikacyjnego oraz lotnego instrumentu GLOWS. Następnym ważnym kamieniem milowym w projekcie GLOWS będą testy modelu kwalifikacyjnego. – wyjaśnia menadżer projektu inż.
Karol Mostowy

Doświadczenie zdobyte przy projekcie GLOWS jest bezcenne i może otworzyć Polsce nowe ścieżki naukowe.

– Obserwacje satelitarne w zakresie UV to wciąż nowatorska i przyszłościowa dziedzina badań kosmosu. Unikatowe doświadczenia i bardzo specjalistyczna infrastruktura techniczna, w obu przypadkach zdobyte w trakcie realizacji GLOWS, stanowią doskonałą podstawę do realizacji w Polsce przyszłych misji satelitarnych. Tym bardziej, że obserwacje w zakresie UV proponuje szereg ważnych ośrodków naukowych, również polskich – mówi dr hab. inż. Piotr Orleański, z-ca dyrektora CBK PAN ds. rozwoju technologii.

Satelita IMAP ma zostać wyniesiony w kosmos w 2025 roku.