Powstają w wysokich partiach atmosfery i wystrzeliwują w przestrzeń kosmiczną. Krótkotrwałe zjawiska świetlne (TLE) będą przedmiotem badań misji Taranis, która rozpocznie się w sobotę 14 listopada. Do powstania aparatury mikrosatelity przyczynili się polscy specjaliści z Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk.

Wizualizacja mikrosatelity Taranis (CNES)

TKE to pioruny strzelające w kosmos. Krótkie, trwające zaledwie ułamek sekundy, gwałtowne i spektakularne rozbłyski, jakie tworzą się ponad chmurami burzowymi, 50 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Elfy, trolle i krasnale – tak nazwali je piloci, którzy jako pierwsi zaobserwowali te tajemnicze i niezwykle energetyczne zjawiska w obrębie ziemskiej atmosfery. Badanie TLE będzie zadaniem francuskiego mikrosatelity Taranis, na którego pokładzie w kosmos poleci aparatura zbudowana w Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk (CBK PAN). Start misji zaplanowano na sobotę 14 listopada.

Tajemnicze rozbłyski

Taranis to celtycki bóg piorunów, odpowiednik nordyckiego Thora czy słowiańskiego Peruna. Francuskie Narodowe Centrum Badań Kosmicznych (Centre National d’Études Spatiales, CNES), sprawujące główną pieczę nad projektem, właśnie taką nazwę nadało misji, której celem jest zbadanie tajemniczych rozbłysków pojawiających się ponad chmurami burzowymi. Choć intuicja podpowiada, że wyładowania atmosferyczne kierują się z chmur burzowych ku ziemi albo od chmury do chmury, to te niezwykłe zjawiska rodzą się w wysokich partiach atmosfery i wystrzeliwują w przestrzeń kosmiczną, nawet sto kilometrów od powierzchni planety. Wysyłają jednocześnie bardzo silne promieniowanie elektromagnetyczne, w tym rentgenowskie oraz gamma.

Krótkotrwałe zjawiska świetlne, w skrócie TLE – od angielskiego Transient Luminous Event – zostały odkryte przypadkowo w 1989 roku, mimo że szkocki fizyk C.T.R.Wilson sugerował ich istnienie już latach 20.

Jednak dopiero w ostatnich dekadach XX wieku, dzięki obserwacjom wykonanym przez satelitę Compton Gamma Ray Observatory (CGRO), zarejestrowano silne strumienie promieniowania gamma pochodzące z atmosfery ziemskiej (TGF – Terrestial Gamma Flashes). Wcześniej naukowcy byli przekonani, że tak energetyczne promieniowanie gamma może pochodzić głównie z odległego kosmosu, z wybuchu supernowych lub promieniowania pulsarów.

– Energia generowana podczas tych krótkich wyładowań jest olbrzymia i konieczne jest zbadanie jej wpływu na dynamiczne i chemiczne zmiany zachodzące w atmosferze ziemskiej. Tym bardziej, że mówimy nie o pojedynczych przypadkach rozbłysków, lecz o dziesiątkach tysięcy takich zjawisk rocznie. Wiemy już na przykład, że powoduje tworzenie się tlenków azotu, silnych gazów cieplarnianych pochłaniających promieniowanie słoneczne – wyjaśnił prof. Jan Błęcki, szef zespołu pracującego nad misją Taranis w CBK PAN.

Jeden z rodzajów TLE – sprite (Stephane Vetter (TWAN)/NASA)

Polski wkład

Polscy specjaliści z CBK PAN pracują przy misji od początku jej realizacji, czyli od ponad dekady. Przy tworzeniu instrumentów badawczych, jakie zostały umieszczone na satelicie, pracowali także naukowcy z Czech i z Danii, specjaliści z Europejskiej Agencji Kosmicznej oraz przede wszystkim z francuskiego Narodowego Centrum Badań Kosmicznych.

W CBK PAN powstał zasilacz będący częścią kompleksu MEXIC (Multi Experiment Interface Controller), mózgu całego złożonego kompleksu instrumentów naukowych. MEXIC zarządza pracą poszczególnych instrumentów badawczych, w tym kamer i fotometrów zdolnych wykonywać 30 zdjęć na sekundę. Koordynuje harmonogram pracy, zbiera i archiwizuje dane oraz dostarcza zasilanie do wszystkich instrumentów. CBK PAN miało również swój wkład w budowę instrumentu falowego IME-HF.

– Można powiedzieć, że stworzyliśmy wydajny krwiobieg z mocno bijącym sercem – powiedział profesor Błęcki.

Dodał, że inżynierowie Roman Wawrzaszek i Witold Nowosielski, którzy opracowywali wielostopniowy zasilacz rozdzielający różne napięcia dla poszczególnych instrumentów, są pod względem tworzenia tego typu układów jednymi z najbardziej cenionych specjalistów w Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA).

Kluczowe dla misji jest wykrywanie i charakteryzowanie promieniowania wysokoenergetycznego, czym zajmą się układy detektorów rentgenowskich i gamma oraz układ dwóch spektrometrów energii elektronów. Dodatkowe czujniki i analizatory będą monitorowały zaburzenia pola elektrycznego i magnetycznego w zakresie niskich i wysokich częstości. CBK PAN podkreśla, że Taranis jest najbardziej kompleksowym zestawem urządzeń badawczych poświęconych zrozumieniu rozbłysków TGF i TLE oraz ich skutków.

Świat zależny od satelitów

Fizyka jonosfery, czyli najwyższej warstwy atmosfery, jest jednym z głównych przedmiotów badań geofizyków z CBK PAN. Centrum, wraz z podwykonawcami, odpowiadało za opracowanie kompletnego systemu zasilania dla eksperymentu naukowego ASIM, którego celem jest badanie tajemniczych zjawisk i wyładowań, do których dochodzi w wysokich warstwach ziemskiej atmosfery. Instrument został wyniesiony w 2018 roku na Międzynarodową Stację Kosmiczną i zainstalowany na zewnętrznej platformie europejskiego modułu Columbus. Od tamtego czasu zbiera dane, dotyczące właśnie tajemniczych wyładowań w wysokich warstwach atmosfery.

Taranis jest bardziej kompleksową misją badawczą zjawisk TGF i TLE, której wyniki, w połączeniu z tymi zbieranymi przez eksperyment ASIM, pomogą nam lepiej zrozumieć także pogodę kosmiczną i jej wpływ na funkcjonowanie infrastruktury elektronicznej, w tym na satelity.

– Nasz świat jest coraz bardziej zależny od nieustannie dostarczanych danych satelitarnych. Dzięki satelitom mamy łatwy kontakt ze światem, stale obserwujemy zachodzące na Ziemi zmiany. Ale aby to wszystko mogło działać sprawnie, musimy zrozumieć potężne zjawiska elektromagnetyczne zachodzące w wysokich warstwach atmosfery. Bo tak jak jedna burza na Ziemi może pozbawić prądu całe miasta, tak jedna burza w kosmosie może pozbawić nas łączności satelitarnej. A tej nie da się naprawić tak szybko, jak ziemskie trakcje elektryczne – wyjaśnił prof. Błęcki.

Satelita misji Taranis zostanie wyniesiony na niską orbitę w sobotę 14 listopada. Rakieta Vega wystartuje z kosmodromu w Gujanie Francuskiej o 1.52. nie można śledzić wydarzenia na stronie CBK PAN, na facebookowym fanpage’u Centrum oraz Twitterze.

 

 

 

Źródło: PAP, cbk.waw.pl
0 0 vote
Article Rating