facebooktwittergoogleinstagram

Věda a výzkum

Portál Vědavýzkum.cz - Nezávislé informace o vědě a výzkumu

IOCB Tech, s.r.o. - hlavní partner portálu Vědavýzkum.cz

Hlavní partner portálu
facebooktwittergoogleinstagram

Česká stopa ve vesmíru

13. 1. 2022
Česká stopa ve vesmíru

Ve čtvrtek 13.1. odstartuje z Mysu Canaveral druhý nanosatelit z dílny Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu. Na palubě nanodružice VZLUSAT-2 bude hned několik vesmírných zařízení, na jejichž vývoji pracovali také čeští vědci. Mezi nimi jsou například detektory, které budou monitorovat záblesky gama záření ve vesmíru nebo mapovat takzvané kosmické počasí a ionizující záření na oběžné dráze. 

nasa Q1p7bh3SHj8 unsplash

Hlavním úkolem VZLUSAT-2 je ověřit technologie pro pozdější mise chystané české satelitní konstelace – nanosatelit bude vybaven experimentální kamerou a jednotkou pro přesné řízení orientace. Kromě toho budou na jeho palubě také další generace přístrojů, které se již osvědčily na předchozím satelitu VZLUSAT-1, a také několik zařízení, které dodaly české univerzity a soukromé společnosti.

„VZLUSAT-2 je pro nás vstupenkou do nejvyšší ligy. Pokud v Čechách zvládneme technologii pro přesné a detailní snímkování Země, dostáváme se do vyvoleného klubu několika zemí, které něco podobného ovládají. Tato technologie je samozřejmě zajímavá jak z komerčního hlediska, tak i pro bezpečnostní účely,“ shrnuje přínos VZLUSAT-2 generální ředitel Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu Josef Kašpar.

Čeští vědci budou monitorovat záblesky gama záření

Po úspěchu nanosatelitu s označením GRBAlpha s detektorem, který monitoruje záblesky gama záření ve vesmíru od letošního jara, plánují vědci vyslat do vesmíru další dva detektory, tentokrát na nanosatelitu z dílny Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu (VZLU). Družice pod názvem VZLUSAT-2 poletí spolu s dalšími malými družicemi na raketě Falcon 9 firmy SpaceX Elona Muska s plánovaným startem ve čtvrtek 13. 1. 2022 v 16:25.

Vědci tak pokračují v ověřování funkce detektorů záblesků gama záření umístěných na nanodružicích typu cubesat na oběžné dráze. „První detektor umístěný na družici GRBAlpha, která se do vesmíru dostala pod slovenskou vlajkou v březnu, již prokázal, že s jeho pomocí dokážeme rutině detekovat záblesky gama záření. GRBAlpha dosud detekovala pět takových záblesků, dva z nich během pouhých osmi hodin v noci z 18. na 19. října,“ uvedl Norbert Werner z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity.

Cílem vědců je vytvoření celé flotily takových detektorů, které by měly postupně pokrývat celou oblohu. Propojením dat z těchto detektorů pak budou schopni lokalizovat místa, odkud záblesky gama záření pochází, a provést další měření a pozorování. Záblesky gama záření vznikají při srážkách neutronových hvězd nebo při gravitačním zřícení velmi hmotných, rychle rotujících hvězd a pro astrofyziky představují možnost, jak objasnit a prokázat řadu fyzikálních jevů.

Na základě prvních zkušeností s detektorem umístěný na družici GRBAlpha vědci očekávají, že VZLUSAT-2 by takových záblesků mohla detekovat i víc. Na palubě má totiž hned dva detektory záblesků, které jsou stejně velké a citlivé jako ten dosud jediný na družici GRBAlpha. Všechny tyto detektory zkonstruoval mezinárodní maďarsko-česko-japonský tým. Za analýzu vědeckých dat z nich získaných je odpovědná výzkumná skupina astrofyziky vysokých energií na Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity.

Hlavním úkolem VZLUSAT-2 je ověřit technologie pro pozdější mise chystané české satelitní konstelace, kromě toho se na jeho palubě nacházejí také další přístroje univerzit a soukromých společností. Nanodružice vychází z osvědčené koncepce typu cubesat, která umožňuje podle typu mise na sebe „skládat“ jednotlivé „kostky“ o rozměru 10 x 10 x 10 cm. V případě VZLUSAT-2 se bude jednat o konstrukci 3U s třemi „kostkami“, což dovolí instalaci experimentální kamery a dalších experimentů. Družice bude, stejně jako VZLUSAT-1, operována z pozemní stanice Fakulty elektrotechnické Západočeské univerzity.

„Družice se sice podle plánů dostane do vesmíru už 13. ledna, ale z oddělovače bude uvolněna až 7-15 dní po staru. Na informaci o tom, zda všechno funguje, jak má, si proto budeme muset počkat,“ upřesnil Werner.

Detektor z dílny pražské techniky 

Ve čtvrtek 13. ledna 2022 se na oběžnou dráhu Země dostane také detektor, který vyvinuli a vyrobili vědci z Katedry fyziky Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze (FJFI) ve spolupráci s firmou esc Aerospace. Unikátní detektor částic 2SD bude mapovat takzvané kosmické počasí a ionizující záření na oběžné dráze. Vynese ho tam raketa Falcon 9 společnosti SpaceX z amerického Mysu Canaveral.

„Jde o druhou generaci našeho detektoru. Ten první na oběžnou dráhu vynesla 5. července 2019 ruská raketa Sojuz. Druhý detektor toho umí ještě o něco víc, kromě měření počtu částic a jejich individuální identifikaci totiž dokáže určit i směr jejich letu a jejich energii. Součástí zařízení je ještě druhý detektor pro detekci fotonů takzvaného měkkého rentgenového záření,“ říká Michal Marčišovský z Katedry fyziky FJFI (KF) a vedoucí laboratoře Centrum aplikované fyziky a pokročilých detekčních systémů (CAPADS), která detektory vyvíjí. „První detektor nicméně nadále funguje a data z něj nám pomohou získat lepší obrázek o kosmickém počasí a ionizujícím záření na oběžné dráze, což je hlavní cíl naší práce,“ dodává Michal Marčišovský.

I nová generace detektoru se zaměří na studium vesmírného počasí a ionizujícího záření na oběžné dráze. Díky tomu pomohou ochránit vesmírnou infrastrukturu a lidskou posádku před kosmickým zářením. Díky včasnému zjištění nebezpečné úrovně záření, které by mohlo poškodit zařízení či ohrozit astronauty, je možné přijmout opatření vedoucí k omezení rizik – například je možné satelit pootočit tak, aby vůči záření vystavil svou nejchráněnější část, případně citlivá zařízení na daný čas vypnout. Data z našeho detektoru umožní ochránit velmi drahé přístroje, a prodloužit tak zásadně jejich životnost. Lze proto očekávat, že o tato data bude ze strany provozovatelů zařízení na oběžné dráze zájem.

První detektory FJFI ve vesmíru slouží především k ověření jejich funkčnosti v kosmickém prostředí a pro vzájemnou kalibraci s již existujícími daty. Zkušenosti s konstrukcí, provozem a získanými daty využili vědci z CAPADS k dalšímu zlepšení parametrů a vývoji pokročilejšího detektoru s názvem SXRM (SpacepiX Radiation Monitor). Ten si stále zachovává minimální rozměry, hmotnost i elektrický příkon – tedy veličiny, které jsou u zařízení umístěných na oběžné dráze mimořádně ceněné – a umožňuje získat mnohem podrobnější data o radiačním poli než existující srovnatelné detekční technologie. Namísto jediného detekčního čipu pro sledování průletu částic jich má totiž hned pět, takže umí určit kromě počtu a druhu částic také jejich energie a směr jejich příletu.

Detektor SXRM (součást zařízení 2SD) je založen na revolučním monolitickém pixelovém detektoru SpacePix2, který vyvinula FJFI. Je navržen tak, aby v prostředí na různých oběžných drahách Země fungoval alespoň 15 let. Malá velikost a nenáročnost na příkon přitom umožňují, aby byl detektor jednoduše umístěn na téměř jakýkoli satelit. Čím více detektorů na oběžné dráze totiž bude monitorovat kosmické prostředí, tím bude možné přesnější modelovat jeho vývoj.

Kromě detektoru SXRM bude na oběžnou dráhu vynesen ještě detektor SXM (Soft X-ray Monitor, taktéž součást 2SD) určený na měření toku fotonů měkkého rentgenového záření, které jsou nejčastěji emitovány při slunečních erupcích. Tyto erupce mohou způsobit takzvané sluneční bouře, které mají potenciál poškodit nejen citlivá elektronická zařízení na orbitě, ale při velké události i celé elektrické rozvodné sítě na zemském povrchu. Projevem jejich slabšího dopadu na zemský povrch je například polární záře v nižších zeměpisných šířkách. Přestože cena za vynesení zařízení do vesmíru v posledních 20 letech prudce klesla, stále je poměrně vysoká. Ještě vyšší je ale cena samotných zařízení na oběžné dráze. Jejich počet ještě ke všemu velmi rychle roste a vzniká tak i problém s řadou nefunkčních přístrojů, která se stávají kosmickým smetím ohrožujícím jiná zařízení. Detektory z FJFI mají potenciál prodloužit životnost elektroniky a tím omezit množství kosmického odpadu na oběžné dráze.

 

Start rakety můžete sledovat 13. 1. 2022 od 15:50 hodin našeho času na tomto odkaze.

 

Autor: Vědavýzkum.cz (SA)

Zdroj: VZLÚ, Masarykova univerzita a ČVUT v Praze


VZLUSAT2 je česká technologická nanodružice zkonstruovaná ve Výzkumném a zkušebním leteckém ústavu (VZLÚ) a cílem její mise je ověřit technologie pro pozdější mise chystané české satelitní konstelace.

CubeSat VZLUSAT-2 je druhá kosmická mise, na které participují vědci z Centra aplikované fyziky a pokročilých detekčních systémů na FJFI (CAPADS). Centrum se specializuje na výzkum a vývoj v oblasti komplexních radiačně odolných mikroelektronických obvodů a senzoriky a nabízí spolupráci komerčním i akademickým subjektům.