Aktualności

W dniach 13-14 grudnia 2017 br. Sieć Punktów Kontaktowych COSMOS2020 oraz Krajowy Punkt Kontaktowy Programów Ramowych UE przy wsparciu Komisji Europejskiej zorganizowały Międzynarodowy Dzień Informacyjny i spotkania brokerskie w obszarze Przestrzeń Kosmiczna w Programie HORYZONT 2020.

Więcej …
25 - lecie Centrum Badań Kosmicznych PAN Drukuj Email

pdf_button25 lat CBK

Trudno jest podsumować dwudziestopięcioletni dorobek interdyscyplinarnej placówki naukowej o tak szerokim wachlarzu tematyki badawczej jaki reprezentuje Centrum Badań Kosmicznych. Ponieważ tym, co łączy tematykę uprawianą w CBK jest technika kosmiczna, więc uzasadnione wydaje się przypomnienie najpierw kilku liczb charakteryzujących aktywność CBK w badaniach realizowanych za pomocą aparatury własnej konstrukcji umieszczanej w przestrzeni kosmicznej.

W latach 1977-2001 zaprojektowano, zbudowano i doprowadzono do wyniesienia poza Ziemię 44 przyrządy badawcze, w tym 19 rakietowych i 25 satelitarnych. Początkowo były to głównie eksperymenty realizowane za pomocą rakiet VERTICAL w ramach programu INTERKOSMOS, ale ostatni eksperyment rakietowy przeprowadzono w 1992 roku z pokładu rakiety NASA Terrier-Black Barnt. Eksperymenty satelitarne zapoczątkowały dwa przyrządy pracujące od 1986 roku na obiekcie JONOSOND (Kosmos-1809). Oprócz satelitów INTERKOSMOS aparatura CBK wchodziła w skład oprzyrządowania sond międzyplanetarnych FOBOS i MARS-96 oraz została zainstalowana na pokładzie stacji orbitalnej MIR. I wreszcie skonstruowany w CBK czujnik własności termicznych atmosfery i powierzchni Tytana znajduje się w bloku aparaturowym próbnika HUYGENS i leci do Saturna w ramach międzynarodowej misji CASSINI/Huygens koordynowanej przez NASA i ESA.

Rakietowy doplerometr rentgenowski

 

Oprócz przyrządów wynoszonych w przestrzeń kosmiczną w CBK zbudowano wiele unikatowych urządzeń naziemnych - np. jonosondę KOS, dalmierz laserowy, mikrofalowy miernik wilgotności gruntu, spektrometr charakterystyk odbiciowych obiektów naturalnych w zakresie światła widzialnego - które służą realizacji projektów badawczych Centrum i innych placówek.

Wszystkie konstrukcje CBK były podstawą prac naukowych publikowanych w recenzowanych czasopismach o zasięgu międzynarodowym i wydawnictwach konferencyjnych. W latach 1992-2001 (w których wydawane były drukiem Raporty Roczne CBK zawierające szczegółowe wykazy wszystkich publikacji i referatów na konferencjach międzynarodowych) pracownicy CBK ogłosili ogółem 876 prac, z których 338 znalazło się w bazie danych SCI (Science Citation Index), czyli na tzw. liście filadelfijskiej.

Czym dwudziestopięcioletnia działalność Centrum Badań Kosmicznych wzbogaciła wiedzę o Ziemi i jej kosmicznym otoczeniu oraz jak poszerzyła postrzeganie praktycznych aspektów eksploracji przestrzeni okołoziemskiej? Zaczynając od spraw dotykających poniekąd naszej codzienności wspomnijmy o trzech zagadnieniach. Pierwszym jest włączenie Polski do europejskiego fundamentalnego geodezyjnego układu odniesienia EUREF (EUropean REference Frame). Dzięki wykorzystaniu globalnego systemu nawigacji satelitarnej GPS utworzono po raz pierwszy w historii państwa polskiego jednorodną sieć powierzchniową, złożoną z 358 punktów, których współrzędne zostały wyznaczone z centymetrową dokładnością [1,2] i związano ją z siecią europejską. Umożliwia to nie tylko realizowanie zadań praktycznych w układzie współrzędnych wspólnym dla krajów Unii Europejskiej ale także podejmowanie nowych problemów naukowych. Sieć ta została następnie rozbudowana i połączona z systemem wysokościowym poprzez powiązanie danych GPS, niwelacji i mareograficznych pomiarów pływowych. Drugim zagadnieniem jest ustanowienie Polskiej Skali Czasu Atomowego opracowanej przy pomocy nowych metod wielokanałowego transferu czasu GPS i GLONASS [3]. Trzecim jest opracowanie lokalnego modelu jonosfery nad Europą [4], dzięki któremu CBK zapewnia najwyższy poziom serwisu prognoz heliogeofizycznych dla potrzeb zarówno krajowych służb telekomunikacyjnych jak również międzynarodowego systemu ISES (International Space Environment Service).

Spojrzenie na Ziemię jako na planetę kieruje uwagę na dwa aspekty działalności CBK. Z jednej strony Obserwatorium Astrogeodynamiczne CBK w Borowcu jest aktywnym ogniwem  międzynarodowej geodynamicznej sieci laserowych pomiarów satelitarnych. W ciągu ostatnich dziesięcioleci Obserwatorium to zmieniło profil działalności z klasycznych obserwacji astrometrycznych na współczesne precyzyjne techniki satelitarne uwzględniające pomiary laserowe i GPS. Obecnie CBK uczestniczy w takich globalnych sieciach obserwacyjnych jak IERS (International Earth Rotation Service) i IGS (International GPS Geodynamical Service). Analiza uzyskanych dzięki temu danych doprowadziła do wykrycia krótkookresowych oscylacji ruchu bieguna ziemskiego, perturbacji szybkości obrotu Ziemi i ich korelacji z pewnymi zjawiskami geofizycznymi [5]. Zauważone też zostały nieregularne zmiany nutacji [6]. Wyznaczono geoidę obszaru Polski uwzględniając wszystkie dostępne dane grawimetryczne oraz globalny model geoidy wyznaczony z danych satelitarnych [7]. Wykonywanie ciągłych obserwacji pływowych na stacjach CBK służy badaniom współoddziaływania poziomu wód gruntowych, pływów ziemskich i atmosfery [8].

Z drugiej strony liczne eksperymenty rakietowe i satelitarne, w których CBK uczestniczyło, pozwoliły głębiej wniknąć w globalny obraz elektromagnetycznego otoczenia Ziemi i odkryć jego antropogenne uwarunkowania [9].

Specjalnością CBK stały się badania plazmy kosmicznej. Eksperymenty dotyczące oddziaływania z jonosferą modulowanych wiązek elektronowych i strumieni plazmy pozwoliły zbadać proces wzbudzania i propagacji fal plazmowych. Doprowadziły one nie tylko do lepszego poznania struktury i osobliwości górnych warstw atmosfery Ziemi, ale także dały okazję do wykorzystania przestrzeni okołoziemskiej jako unikatowego laboratorium plazmowego, wnosząc wkład w rozwój fizyki plazmy [10]. Badania scyntylacji fal elektromagnetycznych emitowanych przez sztuczne satelity Ziemi doprowadziły do stworzenia obrazu turbulencji w jonosferze, stanowiącego istotny element modelu tego obszaru przestrzeni okołoziemskiej niezbędnego dla potrzeb prognozowania warunków propagacji [11]. Przewidziano istnienie cienkich warstwowych strumieni podczas burz magnetycznych w rejonach polarnych magnetosfery ziemskiej. Zidentyfikowano nową populację plazmową w bliskiej magnetosferze, która w literaturze przedmiotu uzyskała nazwę ciepłej otoczki warstwy plazmowej [12]. Odkryto ponadto, że lej plazmowy (tzw. kasp) posiada drobnoskalową strukturę włóknistą, obserwowaną zarówno w jego zewnętrznej części, jak i na wysokościach jonosferycznych [13].

Eksperymentalne i teoretyczne badania korony słonecznej, gdzie temperatura plazmy sięga milionów stopni, a w szczególności opracowanie metod i aparatury do rejestracji i analizy widm rentgenowskich rozbłysków słonecznych, umożliwiły określenie składu chemicznego plazmy, co w konsekwencji przybliża zrozumienie - dotychczas niewyjaśnionych - procesów wydzielania energii w koronie Słońca [14, 15].

Jonosferyczny Radiospektrometr

 

Wśród najciekawszych wyników badań oddziaływania plazmy wiatru słonecznego z materią lokalnego ośrodka międzygwiazdowego, prowadzonych przede wszystkim po kątem analizy kształtu heliosfery i procesów zachodzących w okolicach heliopauzy, warto odnotować propozycje wyjaśnienia międzyplanetarnej emisji radiowej w zakresie 2-3 kHz zaobserwowanej przez sondy Voyager [16]. Opracowano pierwszy realistyczny model modulacji rozkładu wodoru międzygwiazdowego w heliosferze wywołanych związanymi z cyklem słonecznym efektami niestacjonarności ciśnienia promieniowania Słońca oraz częstości aktów jonizacji wodoru [17]. CBK uczestniczyło w odkryciu przez sonde ULYSSES helu międzygwiazdowego w przestrzeni międzylpanetarnej [18] oraz w interpretacji danych z AMPTE/IRM, które potwierdziły przewidzianą teoretycznie w CBK obecność tam neutralnego helu [19]. Opracowano teoretyczne modele planetarnych ogonów magnetycznych, które pozwoliły prognozować kształty takich struktur plazmowych; dla Ziemi i Jowisza zostały one potwierdzone eksperymentalnie przez sondy ISEE 3 i Voyager [20]. Zastosowanie opracowanego w CBK trójwymiarowego i zależnego od czasu magnetohydrodynamicznego modelu oddziaływania wiatru słonecznego z całkowicie zjonizowaną materią międzygwiazdową oraz lokalnym polem magnetycznym Galaktyki doprowadziło do wyjaśnienia asymetrii obszaru granicznego heliosfery widocznych w danych spektroskopowych uzyskanych za pomocą Teleskopu Kosmicznego Hubble'a i danych fotometrycznych z sond Voyager [21].

Badania środowiska plazmowego komety Halleya podczas misji sond VEGA przyniosły rozpoznanie dotychczas zupełnie nieznanej morfologii fal plazmowych wokół jądra kometarnego. Ciekawym, chociaż nieoczekiwanym, rezultatem udziału CBK w eksperymencie VEGA było pokazanie możliwości wykorzystania anteny elektrycznej jako detektora cząstek pyłu [22]. Mówiąc o komecie Halleya trzeba wspomnieć o wkładzie CBK w badania subtelnych efektów w ruchach komet.

W komecie Halleya po raz pierwszy zaobserwowano bezpośrednio jądro komety i jego aktywność; w CBK wykorzystano te informacje do zbudowania modelu sil niegrawitacyjnych działających na kometę i włączono go do zakrojonego na szeroką skalę programu badań orbitalnych [23]. Wśród wielu komet okresowych, dla których opracowano modele ruchu, znalazła się także kometa Wirtanena, która będzie obiektem wszechstronnych badań w ramach przygotowywanej przez Europejską Agencję Kosmiczną misji ROSETTA [24].

Fourierowski Spektrometr Podczerwieni

 

CBK weszło w nowe stulecie z bogatym doświadczeniem i zaangażowaniem w priorytetowe dziś kierunki rozwoju technologii i badań kosmicznych. Przykładem mogą być prace poświęcone modelowaniu atmosfery Marsa dla potrzeb przyszłych misji do tej planety [25]. Porozumienie o współpracy między Polską i Europejską Agencją Kosmiczną, które zostało podpisane w 1994 roku oraz renegocjowane i zmodyfikowane w 2001 roku, umożliwiło CBK udział w kluczowych misjach ESA poprzez m.in. budowę aparatury dla takich eksperymentów jak CASSINI/HUYGENS (badania układu Saturna), MARS EXPRESS (badania Marsa), INTEGRAL (kosmiczne laboratorium promieniowania gamma), ROSETTA (badania komety), HERSCHEL (badania materii międzygwiazdowej oraz procesów powstawania gwiazd i układów planetarnych). Dwustronna współpraca z Rosją zaowocowała znaczącym wkładem CBK w misję CORONAS-F. CBK intensyfikuje ponadto polskie zaangażowanie w eksplorację przestrzeni kosmicznej dzięki uczestnictwu w programach badawczych Unii Europejskiej (m.in. COST i 5-ty Program Ramowy).

 

Literatura:

1. J.B. ZIELIŃSKI, A. ŁYSZKOWICZ, L. JAWORSKI, A. ŚWIĄTEK, R. ZDUNEK, S. Gelo, Polref-96 - the New Geodetic Reference Frame for Poland. In: Advances in Positioning and Reference Frames, IAG Symposia, Vol. 118, pp. 161-166,Springer-Verlag 1998.

2. J.B. ZIELIŃSKI, L. JAWORSKI, A. ŚWIĄTEK, R. ZDUNEK, Report on the Analysis of the Polish EUVN Subnetwork. Report on the Results of the European Vertical Reference Network GPS Campaign 97 (EUVN'97), EUREF Symposium, pp. 118-128, 1998.

3. W. Lewandowski, J. NAWROCKI, J. Azoubib, First use of IGEX precise ephemerides for intercontinental GLONASS P-code time transfer. Journal of Geodesy, Vol. 75, pp. 620-625, 2001.

4. I. STANISŁAWSKA, G. JUCHNIKOWSKI, R. Hanbaba, H. ROTHKAEHL, G. Sole, Z. ZBYSZYŃSKI, COST 251 Recommended Instantaneous Mapping Model of Ionospheric Characteristics - PLES. Physics and Chemistry of the Earth C, Vol. 25, pp. 291-294, 2000.

5. W. KOSEK, B. KOŁACZEK, Semi-Chandler and Semiannual Oscillation of Polar Motion. Geophysical Research Letters, Vol. 24, pp.                                              2235-2238                       , 1997.

6. A. BRZEZIŃSKI, Capitane N.,  The use of the precise observations of theCelestial Ephemeris Pole in the analysis of geophysical excitation of earthrotation. Journal of Geophysical Research, Vol. 98, No. B4, pp.                                              6667-6675                       , 1993.

7. A. ŁYSZKOWICZ, The New Gravimetric Geoid for the Territory of Poland. Publications of the Institute of Geophysics Polish Academy of Science, Vol. M-18 (273), pp. 191-197, 1996.

8. T. CHOJNICKI, Earth tides observations at Polish permanent stations 0905 and 0906. Proceedings of the Twelfth International Symposium on Earth Tides, Beijing, New York, pp. 115-127, 1985.

9. Z. KŁOS, A. KIRAGA, S. Pulinets, Broad-Band Hectometric Emission in the Topside Ionosphere Created by Ground-Based Transmitters. Advances in Space Research, Vol. 10, pp. 7(77)-7(80), 1990.

10. A. KIRAGA, Z. KŁOS, V. Oraevsky, V. Dokukin, S. Pulinets, Electromagnetic Emissions in the Ionosphere-Pulsed Electron Beam System. Geophysical Monograph 103, pp. 185-191, 1998.

11. A.W. WERNIK, Yeh K.C., Chaotic behavior of ionospheric scintillation: modeling and observations. Radio Science, Vol. 29, pp. 135-144, 1994.

12. D. ZWOLAKOWSKA, B. POPIELAWSKA, Tail plasma domains and the auroral oval - result of mapping based on the Tsyganenko 1989 magnetosphere model. Journal of Geomagnetism and Geoelectricity, Vol. 44, pp. 1145-1158, 1992.

13. J. BŁĘCKI, K. KOSSACKI, R. WRONOWSKI, Z. Nemecek, J. Safrankowa, S. Savin, J.A. Sauvaud, S. Romanov, J. JUCHNIEWICZ, S. Klimov, P. Triska, J. Smilauer, J. Simunek, Low Frequency Plasma Waves Observed in the Outer Polar Cusp. Advances in Space Research, Vol. 23, pp. 1765-1768, 1999.

14. J. SYLWESTER, J.R. Lemen, R.D. Bentley, A. Fludra, M-C. Zolcinski, Detailed evidence for Flare-to-Flare Variations of the Coronal Calcium Abundance. Astrophysical Journal, Vol. 501, pp. 397-407, 1998.

15. B. SYLWESTER, The Analysis of Energy Release in Solar Flares Based on X-ray Observations. Space Science Reviews, Vol. 76, pp. 319-337, 1996.

16. A. CZECHOWSKI, S. GRZĘDZIELSKI, Frequency drift of 3 kHz interplanetary radio emissions: Evidence of Fermi accelerated trapped radiation in a small heliosphere. Nature, Vol. 344, pp. 640-641, 1990.

17. D. RUCIŃSKI, M. BZOWSKI, Modulation of interplanetary hydrogen distribution during the solar cycle. Astronomy and Astrophysics, Vol. 296, pp. 248-263, 1995.

18. M. BANASZKIEWICZ, M. Witte, H. Rosenbauer, Determination of interstellarhelium parameters from the ULYSSES-NEUTRAL GAS experiment: Method of dataanalysis. Astronomy and Astrophysics Suppl. Ser., Vol. 120, pp. 587-602, 1996.

19. M. BZOWSKI, H.J. Fahr, D. RUCIŃSKI, H. Scherer, Variation of bulk velocityand temperature anisotropy of neutral heliospheric hydrogen during the solarcycle. Astronomy and Astrophysics, Vol. 326, pp. 396-411, 1997.

20. S. GRZĘDZIELSKI, W. MACEK, An open magnetopause model of the earth's distant tail based on ISEE-3 evidence. Journal of Geophysical Researche,  Vol. 93, pp. 1795-1808, 1988.

21. L. Ben-Jaffel, O. Puyoo, R. RATKIEWICZ, Echoes from the frontier between the solar wind and the local interstellar cloud. Astrophysical Journal, Vol. 533, pp. 924-930, 2000.

22. P. OBERC, Small-scale dust structures in Halley's coma; evidence from the Vega-2 electric field records. Icarus, Vol. 140, pp. 156-172, 1999.

23. G. SITARSKI, On the nongravitational motion of Comet P/Halley. Acta Astronomica, Vol. 38, pp. 253-268, 1988.

24. M. KRÓLIKOWSKA, S. SZUTOWICZ, Oblate sferoid model of nucleus of Comet 46P/Wirtanen. Astronomy and Astrophysics, Vol. 343, pp. 997-1000, 1999.

25. M.I. BŁĘCKA, A. JUREWICZ, Modelling the Seasonal variations of solar radiation scattered from the dust rings of Mars. In: Planetary systems: the long view, eds. L.M. Celnikier, J. Tran Thanh Van, Editions Frontieres 1998, pp. 161-164, 1999.

Poprawiony: czwartek, 15 kwietnia 2010 13:01
 

Odwiedź nas na:

Reklama

Studia doktoranckie

Reklama
Start O nas Historia 25 - lecie Centrum Badań Kosmicznych PAN
Naszą witrynę przegląda teraz 90 gości 
Joomla! jest wolnym oprogramowaniem dostepnym na licencji GNU GPL