Wystrzelenie pierwszego polskiego satelity astronomicznego, nazwanego imieniem największego polskiego autora literatury fantastycznonaukowej, rozbudziło w naszym kraju zainteresowanie badaniami kosmicznymi. Nie każdy wie jednak, że Lem nie jest wcale pierwszym kosmicznym projektem astronomicznym, w jakim uczestniczy Polska. Ponieważ w jednym z takich przedsięwzięć sam brałem udział – krótko, bo krótko, ale jednak – chciałbym tu skrobnąć o nim słów parę. Chodzi o satelitę Gamma, przeznaczonego do obserwacji nieba w zakresie – jak sama nazwa wskazuje ;) – promieniowania gamma.
Zanim jednak przejdę do opisu satelity, jego znaczenia i roli, jaką w realizacji misji odegrała Polska, muszę zapoznać czytelników z trudnościami i wczesną historią obserwacji nieba w promieniach gamma.
Początki astronomii gamma
Dla wielu ludzi astronomia kojarzy się głównie z patrzeniem przez teleskop. Klasyczne teleskopy rejestrują jednak tylko fotony z optycznego przedziału widma – a przecież nigdzie nie jest powiedziane, że ciała niebieskie mają promieniować wyłącznie (czy choćby głównie) w tym zakresie! Dlatego obserwacje prowadzone w innych obszarach widma – radiowym, podczerwonym, ultrafioletowym, rentgenowskim i gamma – dostarczają niezwykle istotnych informacji o Wszechświecie.
Badanie kosmosu w promieniach gamma nie jest łatwą dziedziną nauki. Po pierwsze, promieniowanie to jest pochłaniane przez atmosferę Ziemi, dlatego aparaturę pomiarową trzeba wynieść ponad nią. Po drugie, trudno jest skonstruować naprawdę czułe detektory rejestrujące fotony gamma, w dodatku potrafiące precyzyjnie wyznaczyć kierunek, z którego te fotony nadlatują. Dość powiedzieć, że wczesne urządzenia kosmiczne rejestrowały typowo... zaledwie jeden foton gamma na godzinę! I to z tych jaśniejszych źródeł... Z tego powodu obserwacje jednego obiektu trzeba było prowadzić przez kilka tygodni. Z kolei rozdzielczość kątowa, czyli dokładność, z jaką można było określić kierunek fotonów, wynosiła tylko ok. 2 stopni. (Średnica Księżyca widzianego z Ziemi to ok. pół stopnia).
Uwaga! Powyższe wartości dotyczą źródeł permanentnego promieniowania gamma, a nie tzw. błysków gamma, które są znacznie jaśniejsze, ale trwają zaledwie sekundy i dobiegają z niespodziewanych kierunków.
W latach 60. ubiegłego wieku zaczęto umieszczać pierwsze detektory na balonach stratosferycznych. Odkryły one promieniowanie gamma ze Słońca. Do dalszych badań wykorzystywano satelity, których głównym celem były obserwacje naszej gwiazdy macierzystej; zarejestrowały one jednak także promienie gamma z płaszczyzny naszej Galaktyki – Drogi Mlecznej. Kolejne eksperymenty balonowe dokonały odkrycia tzw. tła gamma (fotonów gamma nadlatujących ze wszystkich kierunków na niebie) i promieni gamma z samego centrum Drogi Mlecznej, a także z pulsara w mgławicy Krab.
Przełomem było wystrzelenie przez NASA w 1972 r. satelity SAS-2 (akronim od Small Astronomy Satellite), a zwłaszcza umieszczenie na orbicie przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) satelity COS-B (akronim od Cosmic Ray Satellite). Ten ostatni działał przez ponad 7 lat (znacznie dłużej, niż początkowo zakładano) i odkrył jakieś dwa tuziny zwartych źródeł promieniowania gamma. („Zwarty” oznacza tu, że jego promieniowanie wybija się ponad rozproszone tło gamma). Ze względu na słabą rozdzielczość kątową (patrz wyżej), jedynie cztery z nich udało się powiązać ze znanymi obiektami. Były to: wspomniany już pulsar Krab, inny pulsar – Vela, obłok molekularny ρ Ophiuchi i kwazar 3C273.
Mapa Drogi Mlecznej w promieniach gamma stworzona przez COS-B
COS-B zakończył swoją działalność w 1982 roku. Pałeczkę po nim miał przejąć główny bohater tego tekstu – satelita Gamma.
Satelita Gamma
Z angielskiej wersji Wikipedii z artykułu o satelicie Gamma można dowiedzieć się m. in., że projekt ten był wspólnym przedsięwzięciem sowiecko-francuskim, że głównym teleskopem było urządzenie Gamma-1 obserwujące w zakresie od 50 MeV do 6 GeV, i że dołączono do niego instrument określający pozycje gwiazd o nazwie Telezvezda. Otóż właśnie Telezvezda (a właściwie Telegwiazda) była przyrządem zbudowanym w Polsce. Nad urządzeniem tym pracowali naukowcy i technicy z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz Politechniki Warszawskiej.
Telegwiazda to instrument pomocniczy, ale niezwykle ważny dla realizacji celów misji. Była to bardzo czuła kamera telewizyjna działająca w zakresie optycznym, zdolna dostrzec i zidentyfikować gwiazdy o jasności do 5-6 wielkości gwiazdowej. Dzięki temu – wiedząc, w którym miejscu obiektyw Telegwiazdy widzi daną gwiazdę – można było precyzyjnie określić orientację satelity Gamma na orbicie.
Satelita Gamma miał być oczywiście urządzeniem lepszym od COS-B – ale nie dramatycznie lepszym. Zakładano, że będzie działać przez jakiś rok, czyli stosunkowo krótko. Biorąc pod uwagę, że pierwszy miesiąc albo dwa były przeznaczone na różnego rodzaje kalibracje oraz testy, można się było spodziewać, iż satelita będzie w stanie przeprowadzić obserwacje zaledwie około 10 obiektów. Szczególnie ważne było zatem opracowanie planu obserwacji. I właśnie uczestnictwo w zespole przygotowującym program badań satelity było moją skromną działką w tym kosmicznym przedsięwzięciu.
Dokończenie nastąpi! :)
Komentarze