Stacja Kosmiczna - Bartycka 18A

* Czy jest życie na Tytanie? * Jak zachowuje się plazma kosmiczna? * Czy sondy Voyager I i II osiągną granicę heliosfery? * Co powstaje w wyniku zderzenia wiatru słonecznego z ziemską magnetosferą? * Czy komety niosą informacje o początkach Układu Słonecznego?

* Czy jest życie na Tytanie?

* Jak zachowuje się plazma kosmiczna?

* Czy sondy Voyager I i II osiągną granicę heliosfery?

* Co powstaje w wyniku zderzenia wiatru słonecznego z ziemską magnetosferą?

* Czy komety niosą informacje o początkach Układu Słonecznego?

CENTRUM BADA KOSMICZNYCH Polskiej Akademii Nauk uczestniczy w międzynarodowych misjach i projektach, które przyniosą odpowiedź na te i inne pytania.

W błędzie jest ten, kto - udając się pod warszawski adres ul. Bartycka 18a - spodziewa się zobaczyć rakietę kosmiczną, latający spodek czy chociażby olbrzymi teleskop. W budynku Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk trudno dostrzec cokolwiek "kosmicznego". Poza niecodziennymi napisami na drzwiach pracowni i laboratoriów (np. Zakład Mechaniki Nieba), na pierwszy rzut oka CBK sprawia wrażenie zwykłej placówki naukowej. Ale to właśnie tutaj powstają skomplikowane przyrządy pomiarowe, które później, na pokładach satelitów, krążą w przestrzeni kosmicznej.

Polscy naukowcy z powodzeniem uczestniczą w największych, najbardziej prestiżowych, międzynarodowych misjach kosmicznych. A w czasie swej dwudziestoletniej działalności CBK stało się szanowanym partnerem takich potęg, jak NASA czy Europejska Agencja Kosmiczna (ESA).

MORZE CIEKŁEGO METANU

Największym ubiegłorocznym sukcesem CBK był współudział w wielozadaniowej i do dziś najbardziej zaawansowanej technologicznie misji kosmicznej na świecie. 15 października ubiegłego roku odbył się start sondy CASSINI, nazwanej tak na cześć francuskiego astronoma, który odkrył pierwsze księżyce Saturna. W projekcie, koordynowanym przez NASA i ESA, zakłada się, że sonda dotrze do Saturna w 2004 roku i stanie się jego sztucznym satelitą. Następnie przez cztery lata będzie krążyła wokół planety, dostarczając naukowcom wielu informacji.

Projekt przewiduje także badanie największego z księżyców Saturna. W tym celu, ze znajdującej się już na orbicie sondy, w kierunku Tytana zostanie wystrzelony próbnik HUYGENS. Na jego pokładzie znajduje się zbudowany w CBK zestaw czujników, służący do pomiarów cech termicznych powierzchni i atmosfery Tytana.

"Tytan, z naukowego punktu widzenia, jest bardzo interesujący - mówi dr Krzysztof Ziołkowski Sekretarz Naukowy CBK. - Ma atmosferę podobną do ziemskiej i są pewne, wprawdzie luźne przypuszczenia, że warunki, które tam istnieją, są podobne do tych, które panowały na Ziemi, gdy powstawało tam życie przed ponad 3 miliardami lat".

Naukowcy przypuszczają, że na Tytanie mogą się natknąć się na morze ciekłego metanu. Na Ziemi metan jest znany jako gaz, natomiast w warunkach termicznych i ciśnieniowych, jakie prawdopodobnie istnieją na Tytanie, może występować w stanie ciekłym. Dlatego próbnik, który będzie opuszczany na powierzchnię Tytana na spadochronie, jest przygotowany zarówno do pływania, jak i lądowania na twardym gruncie.

Kilka dni po starcie sondy sprawdzono czujniki przygotowane przez CBK - działały bez zarzutu.

TRANSFER CZASU

W Astronomicznym Obserwatorium Szerokościowym w Borowcu koło Poznania (jednym z ośrodków CBK) znajduje się dalmierz laserowy, który z centymetrową dokładnością określa odległość do poszczególnych satelitów. Promień laserowy wysyłany jest w kierunku satelity, tam odbija się od specjalnych zwierciadeł i wraca z powrotem do obserwatorium. Czas "przelotu" tego sygnału pozwala precyzyjnie określić odległości.

Informacje te służą z kolei do wykonywania różnych pomiarów geodezyjnych. Stosuje się je m.in. do badania nierównomierności obrotów Ziemi - tzw. ruchu bieguna. Są też nieodzowne dla systemu nawigacyjnego GPS. Z każdego miejsca na Ziemi możemy "widzieć" (oczywiście w łączności radiowej) cztery, należące do tego systemu, satelity. Odbiorniki z Ziemi precyzyjnie namierzają odległości do tych satelitów i wyznaczają dokładne współrzędne geograficzne miejsca pobytu. Do uzyskania centymetrowej dokładności w wyznaczaniu odległości potrzebny jest niezmiernie precyzyjny czas. Dlatego w Borowcu prowadzi się służbę czasu, wyznaczając go z nanosekundową dokładnością (nanosekunda to 1/1 000 000 000 sekundy!!!). CBK uczestniczy w tworzeniu światowej skali czasu uniwersalnego (definiowanego poprzez zjawiska astronomiczne) i światowej skali czasu atomowego (definiowanego przez zjawiska mikroświata, zachodzące w atomach).

Obserwatoria na całym świecie muszą, oczywiście, synchronizować swoje zegary. W ubiegłym roku, we współpracy z Międzynarodowym Biurem Miar i Wag w Sevres koło Paryża, Obserwatorium w Borowcu przygotowało transfer czasu. Za pomocą odbiorników GPS zsynchronizowano czas w bazach Borowiec - Sevres z dokładnością do 1-2 nanosekund. Był to najdokładniejszy na świecie transfer czasu za pomocą GPS.

SŁONECZNY WIATR

Specjalnością CBK stały się badania plazmy kosmicznej. Tutaj powstało wiele przyrządów, które na pokładach satelitów były wynoszone w przestrzeń kosmiczną. Przyrządów służących do badania zjawisk tam zachodzących.

"Przywykliśmy do określenia, że cała przestrzeń kosmiczna to próżnia - mówi dr Ziołkowski. - To nie jest prawda. W przestrzeni też znajduje się materia, z tym, że jest ona niesłychanie rozrzedzona, a jej cząsteczki obdarzone są ładunkiem elektrycznym. I to właśnie jest plazma kosmiczna. Ona, z różną gęstością oczywiście, wypełnia przestrzeń okołoziemską i międzyplanetarną. Jest nią wypełniony cały kosmos".

Ziemia, jak każdy obiekt astronomiczny, mający pole magnetyczne, jest otoczona magnetosferą. Układ Słoneczny też ma własne, słabe pole magnetyczne nazywane heliosferą, która z kolei jest zanurzona w zewnętrznym galaktycznym polu magnetycznym. Naukowcy spodziewają się, że już wkrótce sondy Voyager I i II dotrą do granic heliosfery. Wtedy okaże się, na ile ich teoretyczne rozważania są zgodne z rzeczywistością.

Ze Słońca nieustannie wyrzucana jest materia, która rozprzestrzenia się w całym układzie planetarnym. Jest to wiatr słoneczny, tym silniejszy, im większe na Słońcu występują burze magnetyczne. Zderzenie wiatru słonecznego z magnetosferą Ziemi jest dla fizyków zjawiskiem niezmiernie ciekawym. W CBK buduje się aparaturę, służącą do takich właśnie pomiarów. Kiedy po bardzo silnej burzy magnetycznej na Słońcu, wiatr słoneczny ścisnął ziemską magnetosferę na tyle, że satelita INTERBALL znalazł się poza nią, przyrząd CBK zmierzył niezmiernie rzadkie zjawisko falowe, zwane solitonem alvenowskim.

"To był przypadek - tłumaczy dr Krzysztof Ziołkowski. - Nikt się nie spodziewał, że to nastąpi. Autorzy eksperymentu mięli wielkie szczęście. Dotychczas na palcach jednej ręki można policzyć tych, którym udało się takiego pomiaru dokonać".

POCZĄTEK UKŁADU SŁONECZNEGO

Start misji ROSETTA przewidziany jest na rok 2003. Zostało więc niewiele czasu - jak twierdzi dr Jerzy Grygorczuk, zajmujący się przygotowaniem penetratora, który zostanie wbity w lodową powierzchnię jądra komety Wirtanena.

"Komety są nadal obiektami niezwykle tajemniczymi. Są o tyle ciekawe, że niosą w sobie informacje o powstaniu Układu Słonecznego. Komety są resztką pierwotnej materii, z której 4,5 miliarda lat temu uformował się nasz układ planetarny" - mówi dr K. Ziołkowski.

Europejska Agencja Kosmiczna, przygotowująca misję ROSETTA, wybrała kometę Wirtanena - obecnie jest ona bowiem najłatwiejsza do osiągnięcia przez sondę. Kometa jest bardzo mała, ma zaledwie kilometr średnicy. Naukowcy obawiają się, że duże fragmenty powierzchni jądra tej komety są aktywne, co może znacznie utrudnić zadanie lądownikowi RoLand, na którym będzie umieszczony penetrator.

Z badań teoretycznych i obserwacji wynika, że jądra komet zbudowane są przede wszystkim z lodu. Dlatego penetrator, opracowany w CBK, jest przygotowywany do wbijania w śniegowo-lodową powierzchnię.

Sonda ROSETTA będzie orbitowała wokół komety przez kilka lat. W tym czasie przeprowadzi wiele wszechstronnych badań, m.in. sprawdzi, jak na kometę wpłynie bliska odległość od Słońca, i zaobserwuje zmiany zachodzące w jej jądrze.

RAKIETA BYŁA ROSYJSKA

16 listopada 1996 roku sonda kosmiczna MARS 96 spoczęła na dnie południowego Atlantyku. Wraz z nią, zbudowane w CBK, analizator fal plazmowych oraz spektrometr fourierowski do badań atmosfery i powierzchni Marsa.

Misja miała charakter międzynarodowy, brały w niej udział 22 kraje, ale rakieta była rosyjska. Niestety, nie udało się osiągnąć orbity Marsa - z powodu błędów w sterowaniu pracą silników sonda została stracona bezpowrotnie. A wraz z nią ogromne nadzieje naukowców.

"Misja ta miała charakter kompleksowy - wyjaśnia dr Krzysztof Ziołkowski. - Amerykański MARS PATHFINDER miał zupełnie inny cel. To był raczej eksperyment techniczny. Chodziło o wypróbowanie łazika i nowego sposobu lądowania. Przy okazji, oczywiście, zebrano wiele informacji naukowych. Z fiaskiem misji MARS 96 należy się pogodzić. Trudno, takie rzeczy się zdarzają".

ROZMOWA Z DYREKTOREM CENTRUM BADA KOSMICZNYCH POLSKIEJ AKADEMII NAUK Prof. dr hab. Zbigniewem Kłosem

Dr Louis Frank z Uniwersytetu stanu Iowa rozpoczął swoją karierę naukową od badania zorzy polarnych. W połowie lat osiemdziesiątych na zdjęciach atmosfery ziemskiej w świetle ultrafioletowym zaobserwował małe czarne plamki. Powszechnie uznano, że ciemne kropki to zwykłe zakłócenia pochodzące od czułej aparatury. Jednak w 1986 roku dr Frank przedstawił odmienną teorię na ten temat. Według niego ziemską atmosferę bombardują śniegowe komety wielkości małego domku. Te specyficzne "śnieżki" pod wpływem tarcia o atmosferę zmieniają się w obłoki pary wodnej. Woda pochłania promienie ultrafioletowe i stąd biorą się ciemne plamki na zdjęciach satelitarnych. Ta teoria spotkała się ze zdecydowanym sprzeciwem świata naukowego. Mimo to w zeszłym roku wyjaśnieniem tego problemu zajęła się NASA.

W jaki sposób lądowanie amerykańskiego Pathfindera na Marsie wpłynęło i wpłynie na działalność CBK?

Takiego pytania nie powinno się zadawać tylko samemu dyrektorowi CBK. Przecież lądowanie to wpływa nie tylko na placówki naukowe, ale także na naszą, ludzką postawę cywilizacyjną. Na działalność CBK, instytucji, która jest zaangażowana w badanie planet, i która, wspólnie z innymi partnerami, uczestniczyła w zakończonej fiaskiem misji Mars'96, lądowanie to wpływa bardzo optymistycznie. Została otwarta nowa droga badawcza. Europejska Agencja Kosmiczna uruchomiła już własny program marsjański - Mars Express, a CBK jest uczestnikiem kilku przedsięwzięć w ramach tej misji.

To lądowanie było niesamowicie nagłośnione w mediach. Czy dla badaczy kosmosu było to rzeczywiście najważniejsze wydarzenie ubiegłego roku?

Pathfinder był nagłaśniany, bo dotknął powierzchni Marsa, a to jest niesłychanie ważne dla mediów wydarzenie. I rzeczywiście był on jednym z największych osiągnięć ubiegłego roku. Rozpatrując misje kosmiczne należy pamiętać o skali czasu. Przecież realizacja tych przedsięwzięć trwa całymi latami. W zeszłym roku, w kierunku układu Saturna wystartowała kosztująca 600 milionów dolarów sonda Cassini, która jest najbardziej zaawansowanym obiektem jaki dotychczas wysłano w przestrzeń kosmiczną. A teraz, przez sześć lat będziemy czekać na efekty. W CBK budowaliśmy aparaturę do pomiarów termicznych, która na pokładzie lądownika zostanie skierowana w stronę Tytana (największego księżyca Saturna). Może się zdarzyć, że próbnik rozbije się w czasie lądowania. Wtedy na wykonanie pomiarów zostaje nam około 15 minut, kiedy lądownik będzie przelatywał przez atmosferę księżyca. Proszę sobie wyobrazić, że na te piętnaście minut w CBK pracowaliśmy bardzo mozolnie przez osiem lat.

Jaka jest pańska opinia na temat rewolucyjnej teorii śniegowych komet dr Louisa Franka z Uniwersytetu w Iowa?

Znam pomiary Franka dotyczące zorzy polarnych. Były one zbliżone do interesującej mnie tematyki badawczej. Cenię go jako świetnego eksperymentatora. Natomiast niezmiernie trudno jest mi uwierzyć w jego teorię. Sam nie przychylam się do niej, bo proste oszacowania mówią, że tak po prostu być nie może. Z drugiej strony należy zadać sobie pytanie, dlaczego tak doskonały eksperymentator dysponujący dużym doświadczeniem w pracy z kamerami telewizyjnymi fotografującymi Ziemię z satelitów, w ten sposób interpretuje zjawisko wywołane efektami technicznymi?

Ale NASA zajęła się wyjaśnieniem tego problemu?

Sądzę, że NASA chce raczej zweryfikować technikę pomiaru, a nie to czy śnieżki są, czy też ich nie ma. Bo problem jest niezmiernie ważny dla dalszej strategii rozwoju badań. Wyobraźmy sobie, że wysyłamy satelitę z kamerą telewizyjną na odległą planetę i nagle okazuje się, że nie potrafimy prawidłowo zinterpretować przekazanego przez nią obrazu. Powstaje pytanie, czy mamy do czynienia z zakłóceniami technicznymi, czy też nie?

Czy widzi Pan jakieś nadzieje lub zagrożenia dla ludzkości w świetle ostatnich badań i odkryć?

Widzę tu dwa aspekty - świadomościowy i cywilizacyjny. Jeśli chodzi o pierwszy, to niewątpliwie natrafiamy na pytanie - Czy we wszechświecie jesteśmy sami? Udowodniliśmy już, że istnieją inne planety, teraz należy zastanowić się więc, czy są wśród nich takie, na których mogłyby rozwinąć się pewne formy życia organicznego? Z literatury science-fiction znamy zielone ludziki, ale teraz żarty powoli zaczynają się kończyć. Kiedy już zajrzymy za tę "kurtynę", organizacja naszego życia może się diametralnie zmienić. Zmiana będzie dotyczyć mentalności i świadomości ludzkiej.

Drugi, cywilizacyjny aspekt dotyczy ekspansji człowieka w przestrzeń kosmiczną. Zaczynaliśmy od wiatraków, balonów, potem pojawił się pierwszy samolot, a później transport lotniczy, wysłaliśmy na orbitę pierwszego satelitę i dziś mamy już łączność satelitarną. Teraz organizujemy misje kosmiczne, badamy planety, wychodzimy daleko poza ziemską atmosferę. Na razie jest tam nauka, ale niewątpliwie tuż za nią będzie szedł dalszy rozwój cywilizacyjny. Opanujemy coraz większe obszary przestrzeni dla gatunku ludzkiego.

Jak świat naukowy podchodzi do zjawiska U.F.O? Czy je bagatelizuje?

Nauka, jeśli ma być traktowana poważnie, musi zajmować się zjawiskami powtarzalnymi. Jeżeli natomiast mówimy o U.F.O., to możemy opierać się tylko na fakcie, że ktoś "coś" zobaczył. Nie jest to zjawisko, które jesteśmy w stanie powtórzyć. Dlatego też nie bierzemy odpowiedzialności za badania nad U.F.O. i nie możemy się tym zagadnieniem poważnie zajmować. Traktujmy więc U.F.O. jako interesującą teorię osób, które "coś" widziały. Nic innego o tym, przynajmniej na razie, powiedzieć nie mogę.

Jak Pan odbiera filmy SF, które kształtują ludzką wyobraźnię o kosmosie? Czy podczas oglądania "Gwiezdnych Wojen" śmieszyły Pana sceny, gdzie w przestrzeni kosmicznej płoną statki i rozchodzi się dźwięk?

Do wyobraźni człowieka można dotrzeć na różne sposoby. Jeden reżyser realizuje to w sposób bardziej zbliżony do rzeczywistości, inny w mniej. Ale obaj mają do tego prawo. Trudno jest mi się do tego zdania ustosunkować. Sam nie oglądam tych filmów, a z tego co pamiętam "Gwiezdnych Wojen" też nie widziałem, więc nie mogę tego zinterpretować.

Na koniec muszę zapytać o Wielki Wybuch. Co było przed?

Z odpowiedzi na to pytanie wywodzą się najróżniejsze postawy światopoglądowe. Wydaje mi się, że w tej sprawie powinna obowiązywać pewna dowolność w interpretacji wewnętrznej człowieka. Właśnie w tym wypadku mamy szansę zdać sobie sprawę z własnej znikomości.


Zobacz również