GLOWS czyli GLObal solar Wind Structure, fotometr do obserwacji fluorescencyjnej poświaty heliosferycznej wodoru w Układzie Słonecznym. Dane uzyskane dzięki fotometrowi umożliwią zbadanie zależności strumienia wiatru słonecznego od szerokości heliograficznej oraz rozkładu w przestrzeni międzyplanetarnej wodoru międzygwiazdowego. Właśnie ten instrument i cały eksperyment jest wkładem CBK PAN w misję NASA IMAP.
Misja IMAP Wizja artystyczna fot: NASA
- Dzięki GLOWS po raz pierwszy będziemy stanie przeprowadzić ważny eksperyment naukowy od początku do końca: poczynając od określenia celu badawczego, poprzez dobór sposobu pomiaru i niezbędnych właściwości instrumentu, projekt i budowę przyrządu pomiarowego, zaplanowanie i realizowanie pomiaru aż do analizy wyników i sformułowania wniosków. Czujemy się do tego dobrze przygotowani dzięki badaniom heliosfery i wiatru słonecznego prowadzonych w CBK przy użyciu opracowanych przez nas modeli oraz doświadczeniom uzyskanym m.in. w ramach rozpoczętej wcześniej i wciąż prowadzonej misji heliosferycznej IBEX. Znacznie bogatsze instrumentarium obecnej misji IMAP oraz synergia między instrumentami satelity daje nadzieję na nowe, fascynujące odkrycia - mówi dr hab. Maciej Bzowski, kierujący zespołem naukowców i inżynierów z CBK PAN pracujących nad GLOWS.
Zarówno misja IMAP, jak i wspominana wcześniejsza misja IBEX, skierowane są na lepsze poznanie heliosfery, czyli obszaru w przestrzeni galaktycznej wypełnionego przez wiatr słoneczny, rozciągającego się ponad stukrotnie dalej od Słońca niż orbita Ziemi.
Misja IMAP, dla której przygotowywany jest eksperyment GLOWS, pomoże zbadać dwa ważne i powiązane ze sobą zagadnienia naukowe w heliosferze: przyspieszenie cząstek energetycznych oraz interakcje wiatru słonecznego z lokalnym ośrodkiem międzygwiazdowym. Misja jest tworzona przez międzynarodowy zespół naukowy pod kierownictwem profesora Davida J. McComasa z Uniwersytetu Princeton, a realizację projektu koordynuje Applied Physics Laboratory (APL) z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. Z ramienia NASA misję koordynuje Heliophysics Division w Science Mission Directorate.
Sonda kosmiczna IMAP wyposażona będzie w dziesięć instrumentów naukowych, z których jeden powstaje w CBK PAN. IMAP działać będzie w pobliżu tzw. punktu libracji L1 między Ziemią a Słońcem, ok. 1,5 mln km od Ziemi. Punkt Lagrange’a L1 jest to wyimaginowany punkt w przestrzeni między Ziemią a Słońcem, gdzie równoważą się potencjały grawitacyjne Ziemi i Słońca i dzięki temu umieszczony w jego pobliżu statek kosmiczny łatwiej jest utrzymać stałym położeniu względem Ziemi i Słońca.
Misja IMAP Wizja artystyczna fot: NASA
Instrument GLOWS budowany jest przez kilkunastoosobowy zespół inżynierów z Laboratorium Satelitarnych Aplikacji Układów FPGA, Laboratorium Fotoniki i Mikromechaniki i Laboratorium Robotyki i Mechatroniki Satelitarnej CBK PAN, kierowany przez dra inż. Romana Wawrzaszka, Głównego Inżyniera Projektu. W ramach tych prac skonstruowana zostanie część detektorowa ze specjalnie zaprojektowanym układem optycznym, układ zasilania elektrycznego, komputer instrumentu wraz z oprogramowaniem oraz niezbędna naziemna aparatura wspomagająca i testowa oraz oprogramowanie naukowe. Menedżerem Projektu jest dr hab. inż. Piotr Orleański.
- Rzadko się zdarza, aby w dużych i poważnych misjach kosmicznych za opracowanie, budowę i testy całego instrumentu badawczego odpowiadał jeden instytut - wyjaśnia dr hab. inż. Piotr Orleański. - GLOWS początkowo zamierzaliśmy budować wspólnie z Niemcami, jednak ci wycofali się z projektu ze względów finansowych. Odtąd realizujemy instrument samodzielnie, co było pewną komplikacją. Kolejną komplikacją jest konieczność bardzo szybkiego dostosowania naszego stylu pracy do różniącego się od standardów europejskich amerykańskiego stylu pracy. Mimo tych różnic pomyślnie przeszliśmy pierwszy przegląd projektu. Zostaliśmy zaakceptowani przez stronę amerykańską, co jest o tyle istotne, że jesteśmy jedynym całkowicie europejskim zespołem tworzącym własny instrument, gdy pozostałe dziewięć będzie opracowywanych i konstruowanych w USA - dodaje.
Zaproponowany przez inżynierów z CBK PAN udział w technicznej realizacji projektu to naturalna kontynuacja specjalizacji Laboratorium Satelitarnych Aplikacji Układów FPGA, która znacznie rozwinęła się przy realizacji wielu poprzednich misji: Integral, MEX, Chandrayaan, Herschel, CaSSIS, ASIM, Solar Orbiter, a obecnie OpSat, PROBA-3 i JUICE. Wysoki poziom gotowości technologicznej, poparty przykładami opracowań sprawdzonych już w kosmosie, był jednym z istotnych elementów wyboru instrumentu GLOWS przez NASA.
Film dotyczący eksperymentu GLOWS (CBK PAN i NASA) Credit: CBK PAN
- Projektując i konstruując GLOWS staramy się bazować na rozwiązaniach istniejących i już sprawdzonych przez nas w kosmosie. Jak to zwykle bywa w przedsięwzięciach naukowych, około połowę konstrukcji stanowią dostosowane do nowych potrzeb wcześniejsze opracowania CBK PAN. Jednak pozostałą część musieliśmy opracować od podstaw i sprawić, żeby wszystko działało w przewidywanej konfiguracji oraz sprostało wymaganiom funkcjonalnym, wytrzymałościowym i środowiskowym misji. Dotychczas mieliśmy bogate doświadczenia we współpracy w ramach Europejskiej Agencji Kosmicznej. Realizacja GLOWS daje nam okazję do zapoznania się ze sposobem pracy NASA. Bardzo ciekawym i ważnym dla nas doświadczeniem jest bezpośrednia współpraca, jako równorzędny partner, w przedsięwzięciu technicznym i naukowym realizowanym przez takie ośrodki jak Johns Hopkins University APL, Southwest Research Institute, Princeton University, JPL, MIT i wiele innych, które w sumie są odpowiedzialne za większość przełomowych misji kosmicznych ostatnich lat - podsumowuje główny inżynier projektu dr inż.Roman Wawrzaszek.
Należy zaznaczyć, że we wrześniu 2020 roku Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk w Warszawie przyznano uprawnienia do nadawania stopnia naukowego doktora w dziedzinie nauk inżynieryjnotechnicznych w dyscyplinie automatyka, elektronika i elektrotechnika. Projektowanie i konstruowanie instrumentu GLOWS w ramach misji NASA IMAP oraz rozbudowana międzynarodowa współpraca przy tym projekcie pozwolą rozwinąć program studiów doktoranckich i wykształcić specjalistów na najwyższym światowym poziomie.
Satelita badawczy IMAP ma zostać wyniesiony na orbitę w 2025 roku rakietą firmy SpaceX.
GLOWS czyli GLObal solar Wind Structure, fotometr do obserwacji fluorescencyjnej poświaty heliosferycznej wodoru w Układzie Słonecznym. Dane uzyskane dzięki fotometrowi umożliwią zbadanie zależności strumienia wiatru słonecznego od szerokości heliograficznej oraz rozkładu w przestrzeni międzyplanetarnej wodoru międzygwiazdowego. Właśnie ten instrument i cały eksperyment jest wkładem CBK PAN w misję NASA IMAP.
