Inżynierowie z SENER Polska są odpowiedzialni za jeden z kluczowych mechanizmów sondy ATHENA, flagowego projektu naukowego Europejskiej Agencji Kosmicznej.
Celem misji ATHENA (Advanced Telescope for High Energy Astrophysics) jest m.in. zbieranie informacji na temat formowania i ewolucji grup galaktyk oraz czarnych dziur. Sonda łączy ogromny teleskop rentgenowski z potężnymi instrumentami naukowymi, które umożliwią badanie takich zjawisk, jak rozbłyski gamma, magnetyczne interakcje między planetami pozasłonecznymi i ich gwiazdami, gazy otaczające grupy galaktyk, zorze polarne Jowisza oraz komety w naszym układzie słonecznym. ATHENA to druga tzw. duża misja Europejskiej Agencji Kosmicznej w ramach programu naukowego „Kosmiczna Wizja” (Cosmic Vision). Koszt misji przekroczy 900 milionów euro, a wyniesienie sondy ma nastąpić w 2028 roku. SENER Polska podpisał kontrakt z ESA na zaprojektowanie, wyprodukowanie i przetestowanie prototypu Mechanizmu Selekcji Instrumentów (ISM – Instrument Selection Mechanism).– O zwycięstwie w przetargu, poza aspektami technicznymi, zadecydowała nasza wiarygodność organizacyjna i finansowa. ISM to duży i złożony projekt. Wymaga skoordynowanej pracy pod presją czasu i zdolności firmy do ponoszenia znacznych kosztów przed uzyskaniem transzy finansowania ESA – wyjaśnia Aleksandra Bukała dyrektor generalna SENER Polska.
Do czego służy mechanizm projektowany przez inżynierów z SENER Polska? Teleskop ATHENA przenosi dwa niezależne instrumenty: spektrometr (X-IFU) i przetwornik wizyjny (WFI) do pomiaru fal rentgena. Mechanizm Wyboru Instrumentu służy do zmiany pomiędzy wymienionymi wcześniej urządzeniami pomiarowymi – w zależności od potrzeb obserwacyjnych, pole ogniskowej teleskopu będzie umieszczane w płaszczyźnie ogniskowej odpowiedniego instrumentu. ISM umożliwi zatem wykorzystywanie jednego wielkiego lustra na potrzeby dwóch instrumentów. To rozwiązanie rzadko stosowane w misjach kosmicznych ze względu na jego złożoność.
Podobnie, jak w przypadku wcześniejszych projektów dla ESA, także i tym razem SENER Polska będzie współpracować z polskimi podwykonawcami.
– Większość prac nad koncepcją mechanizmu wykonają nasi inżynierowie, ale liczymy na udział krajowych partnerów w rozwiązywaniu niektórych problemów projektowych oraz w produkcji i testach mechanizmu. Prowadzimy już rozmowy z kilkoma firmami i instytutami badawczymi – mówi Aleksandra Bukała z SENER Polska.
Wyjątkowe wyzwanie
Zespół SENER Polska będzie musiał zmierzyć się z nietypowymi wyzwaniami związanymi ze specyficzną budową teleskopu i rozmiarami jego lustra. W przypadku prób „złapania” wysoce przenikalnych promieni rentgenowskich lustro oznacza raczej strukturę podobną do gąbki, która pozwala na nieznaczne zakrzywienie tych promieni i w efekcie ich skupienie – jak przez soczewkę. Wymaga to jednak zastosowania wielkiego i ciężkiego lustra (ponad 2 metry średnicy i 1,2 tony masy) oraz długiego teleskopu (ponad 12 metrów).
Wyzwaniami dla inżynierów będą ogromne obciążenie statyczne lustra i tłumienie jego wstrząsów podczas startu, a także stworzenie bardzo precyzyjnego systemu ruchu i kontroli siłowników ISM, żeby nie przenosić zbyt dużych sił na teleskop podczas obrotu zwierciadła, co w warunkach zerowej grawitacji mogłoby doprowadzić do destabilizacji położenia sondy. Zbyt duże siły mogłyby też uszkodzić samo lustro. Inżynierowie muszą również zaprojektować tzw. mechanizm podtrzymująco-zwalniający (HDRM – Hold Down & Release Mechanism), który pozwoli na kontrolowane i płynne oddzielenie sondy od rakiety nośnej. To jak zostaną rozwiązane powyższe problemy ma krytyczne znaczenie dla misji ATHENA. Od zaproponowanych przez polskich inżynierów rozwiązań zależeć będą projekty pozostałych elementów satelity.
ISM będzie tzw. heksapodem, czyli strukturą opartą na sześciu siłownikach, która pozwoli na precyzyjne poruszanie lustrem w wielu płaszczyznach. Projekt koncepcyjny urządzenia podobny jest do innych stworzonych wcześniej przez SENER, w tym przy projekcie międzynarodowego mechanizmu cumowania i dokowania (IBDM – International Berthing and Docking Mechanism), który służy do parkowania statków kosmicznych z załogą lub zaopatrzeniem do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
Pierwszą dużą misją jest sonda JUICE, która badać będzie lodowe księżyce Jowisza. W tę misję również zaangażowany jest SENER Polska i inne krajowe podmioty.
