Podsumowanie 2014 roku: Polska

Miniony rok obfitował w wiele ważnych wydarzeń dla polskiego sektora kosmicznego. O ile przez długi okres historii aktywność naszego kraju na tej arenie pozostawała marginalna, o tyle w ostatnich latach zauważyć można wyraźny postęp.

Niewątpliwie duże znaczenie zarówno prestiżowe, jak i polityczne ma powołanie Polskiej Agencji Kosmicznej (POLSA) – odrębnego organu rządowego odpowiedzialnego za szeroko rozumiany sektor kosmiczny. Posiadanie własnych satelitów stawia Polskę w szybko rosnącym gronie krajów „obecnych na orbicie”, a uczestnictwo w różnych programach astronomicznych i astronautycznych dodatkowo potwierdza pozycję kraju.

Wśród tegorocznych wydarzeń z omawianego obszaru w szczególności warto zwrócić uwagę na te, które wyodrębniliśmy w dalszej części tego artykułu.

1. Polska Agencja Kosmiczna POLSA i powołanie prof. Marka Banaszkiewicza na jej prezesa
2. Dwa lata Polski w ESA
3. Przystąpienie Polski do ESO i LOFAR
4. Początek misji BRITE-PL Heweliusz
5. Deorbitacja PW-Sata
6. URC 2014 i ERC 2014
7. Polski wkład do misji badawczej lądownika kometarnego Philae sondy Rosetta

1. Polska Agencja Kosmiczna POLSA i powołanie prof. Marka Banaszkiewicza na jej prezesa

Prof. Marek Banaszkiewicz / Credit: Jarosław Jaworski

Projekt ustawy o powołaniu Polskiej Agencji Kosmicznej POLSA zatwierdzony został pod koniec 2013 roku. Pierwsze czytanie ustawy w Sejmie odbyło się w kwietniu, a drugie w lipcu tego roku. Następnie, 25 lipca Sejm przegłosował ustawę powołującą POLSA i skierował ją do Senatu. To tam zgłoszone zostały modyfikacje, w tym zapis o lokalizacji siedziby w Gdańsku.

Ostatecznie 20 października Prezydent RP, Bronisław Komorowski złożył podpis pod ustawą powołującą POLSA do życia. W informacji opublikowanej przez Kancelarię Prezydenta można przeczytać między innymi, że „celem przedmiotowej ustawy jest utworzenie POLSA”.

Agencja „ma realizować zadania w zakresie badania przestrzeni kosmicznej i wykorzystywania tych badań w rozwoju technologii kosmicznych dla celów przemysłowych, obronnych i bezpieczeństwa państwa oraz dla celów nauki”. To zdanie jest o tyle ważne, że wyraźnie zaznacza, że współczesne wykorzystanie przestrzeni kosmicznej wykracza daleko poza ramy badań naukowych. Jest to bardzo ważny argument za powołaniem POLSA i aktywnym wspieraniem rozwoju technologii kosmicznych w Polsce.

Miesiąc po złożeniu podpisu przez prezydenta prezesem POLSA ogłoszono prof. Marka Banaszkiewicza. Zgodnie z przyjętą na 2015 r. ustawą budżetową na rozwój agencji przeznaczonych zostanie 30 mln PLN.

2. Dwa lata Polski w ESA

Obrady Rady Ministerialnej ESA, 2 grudnia 2014, Luksemburg / Credit: ESA–S. Corvaja, 2014

Polska dołączyła do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) 19 listopada 2012 roku jako trzecie państwo z dawnego bloku socjalistycznego, po Czechach (2009) i Rumunii (2011). Akcesję Polski do ESA poprzedziło kilka etapów integracyjnych, m.in. porozumienie European Cooperating State (ECS) z kwietnia 2007 roku czy pięcioletni plan współpracy Plan for European Cooperating State (PECS) z kwietnia 2008 roku.

Pod koniec programu PECS, na przełomie 2011 i 2012 roku, nastąpiły negocjacje akcesyjne. Część techniczna negocjacji zakończyła się w lutym 2012 roku. Następnie oczekiwano na decyzję Rządu Polski, który początkowo nie zgadzał się na wejście do ESA ze względów ekonomicznych. Jednakże sytuacja ta uległa zmianie m.in. wskutek udanej akcji „Polska w ESA”.

Aktualnie polska składka do ESA wynosi około 30 milionów EUR rocznie. Większość tych funduszy powinna wracać do Polski w formie projektów. Dokładne statystyki naszych dwóch lat obecności w ESA nie są jeszcze znane, chociaż wiadomo, że już w następnym roku składka wzrośnie (m.in. z powodu wzrostu krajowego PKB, co przekłada się na składkę obowiązkową), co jednak przyczyni się do dalszego rozwoju polskich zaawansowanych technologii. Warto zwrócić uwagę na fakt, że ESA finansuje głównie projekty, które docelowo mają się same utrzymywać, tzn. mają być częścią europejskiego i światowego rynku kosmicznego.

W 2013 i w 2014 roku odbyły się dwa dedykowane konkursy na projekty badawczo-rozwojowe i prace przygotowawcze dla polskich podmiotów. W tych dwóch konkursach wybrano ponad 60 projektów o łącznym budżecie przekraczającym 10 milionów EUR. Takie konkursy będą się odbywać do 2017 roku, czyli do czasu, gdy zakończy się „okres przejściowy” dla Polski.

Równolegle polskie firmy i instytuty konkurują z zagranicznymi o „ogólnodostępne” projekty w ESA, coraz częściej z sukcesami. Choć polski budżet do ESA wydaje się niewielki względem niemieckiego czy francuskiego, już teraz przynosi on zwrot do naszego kraju. Jednym z przejawów tego zjawiska jest coraz szersze zainteresowanie polskich firm dołączeniem do sektora kosmicznego oraz większa ilość inwestycji w podmioty realizujące działalność w tej gałęzi przemysłu.

Niezależnie od ESA polskie podmioty konkurują o fundusze w projektach kosmicznych w ramach programu „Horyzont 2020” (H2020), realizowanego przez Komisję Europejską. W 2014 roku odbył się pierwszy kosmiczny konkurs w ramach H2020, który przyniósł pierwsze polskie sukcesy. Pierwsze projekty z polskimi partnerami (oraz liderami!) rozpoczną się już 1 stycznia 2015 roku.

Drugiego grudnia 2014 roku odbyła się Rada Ministerialna ESA – druga, w której aktywny udział wzięła Polska. Finansowanie ESA pochodzi ze składek państw członkowskich. Co kilka lat wysocy przedstawiciele państw-członków spotykają się na Radach Ministerialnych. To właśnie na nich podejmowane są najważniejsze decyzje dotyczące kierunków rozwoju ESA.

Tym razem zakres tematów do negocjacji był ograniczony do największych programów ESA: rakiety Ariane 6, udziału w programie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) oraz drugiej misji ExoMars. Są to bardzo ważne tematy dla trzech największych płatników ESA: Niemiec, Francji i Włoch, mniej dla Polski, która nie uczestniczy w programie rakiet oraz ISS, a uczestniczy w jednym z marsjańskich programów ESA (MREP-2).

Gościem Rady Ministerialnej ESA była Elżbieta Bieńkowska, komisarz Komisji Europejskiej, odpowiedzialna za politykę kosmiczną UE. Na Radzie Polskę reprezentowała wiceminister gospodarki Grażyna Henclewska. Przedstawiając stanowisko Polski, wskazała, że priorytetem UE i ESA powinna być bardziej efektywna i skuteczna współpraca w obrębie państw członkowskich, przy zachowaniu odrębności obu organizacji i ich reguł działania.

3. Przystąpienie Polski do ESO i LOFAR

Polska joins ESO! / Credits – ESO

Pod koniec października br. Polska podpisała umowę z Europejskim Obserwatorium Południowym (ang. European Southern Observatory, ESO). Jest to wiodąca międzynarodowa instytucja naukowa skoncentrowana na badaniach wszechświata oraz rozwoju zaawansowanych technologii związanych z obserwacjami astronomicznymi, precyzyjnym sterowaniem czy obróbką danych.

ESO dysponuje potężnym zestawem obserwatoriów, pozwalających na obserwacje i pomiary wszechświata  na wielu różnych zakresach fal – od ultrafioletu, poprzez zakres widzialny, podczerwony aż po mikrofale. Co więcej, rozpoczęła się także budowa ogromnego teleskopu o nazwie European Extremely Large Telescope (E-ELT), który z pewnością znacząco poszerzy naszą wiedzę na temat Wszechświata, jego początku i ewolucji.

Dzięki członkostwu w ESO Polska ma możliwość korzystania z tych obserwatoriów. W ostatnich latach Polska była jedynym dużym europejskim państwem, które nie należało do ESO. Formalne procedury związane z wejściem do ESO rozpoczęły się ponad trzy lata temu, we wrześniu 2011 roku, jednakże dopiero w tym roku podpisano ostateczny traktat akcesyjny.

Przystąpienie Polski do ESO jest bardzo ważnym wydarzeniem, gdyż ta organizacja jest obecnie jednym z największych centrów astronomicznych, dzięki czemu z pewnością dojdzie do umocnienia pozycji polskiej astronomii. Jest możliwy także pewien rozwój technologiczny, związany z potrzebą usprawniania i wymiany sprzętu oraz efektywniejszej analizy dużej ilości danych.

W mijającym roku Polska przyłączyła się także do projektu LOFAR. Jest to wieloantenowy radioteleskop wykorzystujący zjawisko interferencji fal radiowych. Został on uroczyście uruchomiony w 2010 z udziałem królowej Holandii Beatrix. LOFAR składa się z 25 000 anten podzielonych na 36 stacji położonych w różnych miejscach Europy.

Anteny LOFAR-u badają wszechświat za pomocą słabo zbadanych, bardzo niskich częstotliwości. W czerwcu br. odbyło się spotkanie inicjujące budowę 3 nowych stacji radioastronomicznych w ramach tego systemu – zlokalizowanych w Polsce.

Budową będzie zarządzać konsorcjum POLFAR (założone w 2007 r.), które tworzą: Uniwersytet Jagielloński, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Centrum Badań Kosmicznych PAN, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Uniwersytet w Zielonej Górze, Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN, Uniwersytet w Szczecinie, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, a także Instytut Chemii Bioorganicznej Polskiej Akademii Nauk i Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe. Na budowę stacji konsorcjum otrzymało od organów rządowych ok. 26 mln PLN.

4. Początek misji BRITE-PL Heweliusz

Start rakiety Chang Zheng 4B z satelitami Gaofeng 2 i BRITE-PL “Heweliusz” / Credit: Xinhua

Gdy w listopadzie 2013 r. rosyjska rakieta Dniepr wyniosła w przestrzeń kosmiczną rekordową liczbę 33 satelitów (łącznie z polskim satelitą Lem), mogliśmy świętować przystąpienie do grona krajów posiadających więcej niż jeden obiekt na orbicie (w tym satelitę studenckiego – PW Sata). Tymczasem w niespełna rok po tym wydarzeniu do Lema dołączył jego brat – Heweliusz.

Oba satelity należą do międzynarodowej konstelacji nano-satelitów BRITE, której celem jest badanie pulsacji najjaśniejszych gwiazd naszej galaktyki. Obok Polski w projekcie uczestniczą Austria i Kanada. Autorem projektu jest polski astronom, profesor Uniwersytetu w Toronto, Sławomir Ruciński. Zarówno Heweliusz, jak i Lem zostały w pełni zintegrowane w Polsce, a ściślej – w Centrum Badań Kosmicznych w Warszawie.

Start Heweliusza nastąpił za pomocą chińskiej rakiety CZ-4B z kosmodromu Taiyuan (północne Chiny). Polski satelita miał być ładunkiem dodatkowym w tym locie, głównym ładunkiem był natomiast chiński satelita obserwacji Ziemi o nazwie Gaofen-2. Początkowo do orbitacji miało dojść pod koniec grudnia zeszłego roku, jednakże podczas startu rakiety CZ-4B kilka tygodni wcześniej doszło do awarii, wskutek której utracono chińsko-brazylijskiego satelitę CBERS-3.

W tej sytuacji odwołano start CZ-4B z Heweliuszem na pokładzie. Specjalna chińska komisja badała okoliczności niepowodzenia i dopiero w czerwcu tego roku zakończyła swoje prace. Wówczas ustalono nową datę startu na 10 lipca, jednak zidentyfikowano problem techniczny z satelitą Gaofen-2. W konsekwencji start opóźniono do 19 sierpnia, kiedy to satelizacja polskiego ładunku przebiegła pomyślnie po 14 minutach od startu. Misja przebiega jak do tej pory bez zakłóceń.

Satelity BRITE wyposażone są w szerokokątne kamery dużej rozdzielczości (11 milionów pikseli) i są obecnie najmniejszymi teleskopami kosmicznymi na orbicie. Mają kształt sześcianu o boku 20 cm i masę 7 kg. Misja podstawowa każdego z nich planowana jest na 2 lata.

5. Deorbitacja PW-Sata

PW-Sat wszedł w atmosferę Ziemi 28.10.2014 roku / Credits: SKA PW

Zanim satelity z rodziny BRITE dotarły na orbitę, Polska zaliczyła już swój debiut w przestrzeni kosmicznej. Zawdzięczamy to grupie studentów Politechniki Warszawskiej, którzy skonstruowali studenckiego satelitę, nazwanego na cześć swojej Alma Mater PW-Satem. Satelita należał do rodzaju CubeSat, czyli zminiaturyzowanych satelitów, których pojemność nie przekracza jednego litra, a masa oscyluje w okolicach 1 kilograma.

Mimo niewielkich rozmiarów, na satelicie znajdował się m.in. komputer pokładowy, moduł zasilania, moduł komunikacji radiowej oraz rozwijany ogon. PW-Sat został umieszczony na orbicie 13 lutego 2012 roku na pokładzie rakiety nośnej Vega. Godzinę i dziesięć minut później odebrano pierwszy sygnał od satelity, co już było dużym sukcesem tej misji.

Następnie rozpoczęła się praca z PW-Satem na orbicie. Pierwsze tygodnie upłynęły na nasłuchu satelity, który pracował prawidłowo i wówczas wydawało się, że niebawem powinno dojść do rozwinięcia ogona PW-Sata. Tak się nie stało – okazało się, że w trakcie pierwszych prac z PW-Satem zużyto dużą ilość zgromadzonej w bateriach satelity energii. Fiaskiem zakończyły się także późniejsze próby rozwinięcia tego elementu, który miał pomóc zademonstrować technologię przyspieszonego zejścia ładunku z orbity.

PW-Sat zniknął z wykresów NORAD 28 października 2014 roku. Oznacza to, że satelita zakończył misję po dwóch latach, ośmiu miesiącach i piętnastu dniach od startu. Amerykańsko-kanadyjski NORAD, czyli Dowództwo Obrony Północnoamerykańskiej Przestrzeni Powietrznej i Kosmicznej, zajmuje się m.in. obserwacją ruchu satelitów wokół Ziemi.

Mimo że nie doszło do rozwinięcia ogona satelity, misję można uznać za sukces. PW-Sat był pierwszym zbudowanym, zintegrowanym i wystrzelonym polskim satelitą. Polscy studenci uczestniczący w projekcie nabyli doświadczenie pozwalające im rozpocząć pracę w państwowych instytucjach oraz firmach sektora kosmicznego.

6. URC 2014 i ERC 2014

W 2014 roku zorganizowane zostały ponownie zawody łazików URC, a także po raz pierwszy w historii zawody takich robotów w wydaniu europejskim. Zawody łazików „marsjańskich” University Rover Challenge (URC) to studencki konkurs związany z robotyką, który organizowany jest w USA na pustyni w stanie Utah.

Podczas konkursu zespoły i ich roboty biorą udział w różnych konkurencjach, takich jak badania naukowe skał, symulowane wsparcie astronautów, przejazd przez trudny teren, zadania geodezyjne i serwisowe oraz przekazywanie sygnałów radiowych (jako tzw. repeater). Dokonywana jest także prezentacja łazików poszczególnych zespołów, na której przedstawia się zastosowane w ich konstrukcji rozwiązania technologiczne.

Polskie zwycięskie zespoły z zawodów URC 2013: Scorpio2 i Hyperion / Credits: Gadżetomania

URC 2014 odbywało się 29-31 maja. W tym roku Polskę reprezentowały aż cztery zespoły: Hyperion II (Politechnika Białostocka), Ares (Studenckie Koło Astronautyczne z Politechniki Warszawskiej), PCZRoverTeam (Politechnika Częstochowska) oraz Legendary II (Politechnika Rzeszowska). Ogółem do konkursu URC 2014 zgłosiło się aż 28 drużyn.

Polskie zespoły ponownie okazały się najlepsze. Zawody zwyciężył łazik Hyperion II z Politechniki Białostockiej, a trzecie miejsce wywalczył zespół łazika Legendary II z Politechniki Rzeszowskiej. Jest to tym samym kontynuacja sukcesów z poprzednich lat: w 2011 roku zawody wygrał łazik MAGMA 2 z Politechniki Białostockiej, a dwa lata później łazik Hyperion (także z Politechniki Białostockiej).

Między 5 a 7 września pod Kielcami odbyła się pierwsza edycja European Rover Challenge oraz konferencja Humans in Space. W zmaganiach łazików walczyły ze sobą zespoły z Polski, Indii, Egiptu i Kolumbii.

Ujęcie z zawodów ERC 2014 / Credits: Planet PR

Pierwszą edycję konkursu na kontynencie europejskim zorganizowała Agencja Planet PR oraz Mars Society Polska. Całość odbywała się na terenie Regionalnego Centrum Naukowo Technologicznego w Podzamczu Chęcińskim.

Na zawody dotarło dziewięć zespołów studenckich. Zwyciężył łazik Scorpio z Politechniki Wrocławskiej, który zdeklasował pozostałe zespoły. Drugie miejsce otrzymał łazik Impuls z Politechniki Kieleckiej, trzecie zaś SSTLAB Lunar & Mars Rovers Team z Uniwersytetu Kairskiego.

Równocześnie na miejscu odbywała się konferencja Humans in Space. Gośćmi specjalnymi byli Scott Hubbard (były dyrektor centrum NASA Ames oraz inicjator misji Mars Pathfinder) oraz Robert Zubrin (założyciel Towarzystwa Marsjańskiego, inżynier, który zaproponował użycie pozyskanego z atmosfery Marsa metanu do przeprowadzenia misji załogowej). Przez trzy dni odbywały się prelekcje dotyczące różnych aspektów lotów załogowych.

7. Polski wkład do misji badawczej lądownika kometarnego Philae sondy Rosetta

Philae na powierzchni komety – wizualizacja / Credit: ESA

Jednym z najważniejszych wydarzeń w światowej astronautyce w 2014 roku jest według naszego rankingu posadzenia lądownika Philae na komecie 67P/Czuriumow-Gierasimienko. Swój wkład do tej unikalnej w historii podboju przestrzeni kosmicznej misji mają także Polacy, którzy dostarczyli istotne elementy do urządzenia MUPUS znajdującego się na pokładzie Philae.

12 listopada doszło do lądowania Philae na powierzchni komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko. Była to pierwsza w historii próba lądowania na komecie i miała ona bardzo zaskakujący przebieg, gdyż do ostatecznego osadzenia urządzenia na powierzchni doszło w około 2 godziny po pierwszym kontakcie.

Philae zakończył swoje lądowanie w bardzo niegościnnym miejscu, pochylony i w cieniu, przy klifie. Przez kolejne 55 godzin realizowany był program podstawowych badań, w ramach którego wykorzystano m.in. penetrator instrumentu MUPUS, w którego budowie uczestniczyli inżynierowie z Centrum Badań Kosmicznych (CBK) w Warszawie.

Instrument MUPUS misji Rosetta, częściowo zbudowany przez polskie Centrum Badań Kosmicznych PAN / Credit: CBK PAN

Zadaniem instrumentu MUPUS, czyli systemu wielozadaniowych sensorów służących do badań powierzchniowych i podpowierzchniowych (Multi-Purpose Sensor for Surface and Subsurface Science), był m.in. pomiar przewodnictwa cieplnego, profilu temperatury w gruncie, gęstości i właściwości mechanicznych materiału powierzchniowego i podpowierzchniowego.

Jednym z najbardziej charakterystycznych komponentów całego instrumentu MUPUS (jak i lądownika Philae) jest zbudowany w warszawskim instytucie CBK penetrator z systemem młotkowym o nazwie PEN-M. Komponent ma formę ostro zakończonego (od strony spodniej) walca o długości 37 cm, który zbudowany został z włókna szklanego. Od góry z penetratorem łączy się element młotkowy.

Po lądowaniu zainicjowany  został program badań podstawowych. Wbijanie penetratora rozpoczęło się z użyciem najsłabszej z trzech dobieranych sił. Ponieważ czujnik głębokości penetracji nie wykazywał zmian, instrument przełączył się na drugą, a po czasie także na trzecią nastawę siły wbijania.

Gdy te trzy nastawienia zawiodły, wykorzystano czwarty tryb działania, wiążący się z wykorzystaniem największej możliwej siły wbicia – jednak również bez rezultatu. Oznacza to, że sama wierzchnia warstwa powierzchni nie jest pyłowa, a raczej stanowi ją zamarznięta pokrywa lodowa – przynajmniej w miejscu lądowania.

Wstępne wyniki dopiero rozpoczętych analiz danych zebranych z sondy Rosetta oraz lądownika Philae zostały podane do wiadomości publicznej na konferencji Amerykańskiej Unii Geofizycznej w San Francisco. 15 listopada lądownik Philae zakończył misję podstawową i przeszedł w tryb uśpienia z powodu niedostatecznej ilości energii elektrycznej. Jest możliwe, że uda się wybudzić Philae w marcu 2015 roku, gdy kometa zbliży się do Słońca.