Status satelitów BRITE-PL (styczeń 2019)

Jaki jest status dwóch polskich satelitów naukowych BRITE-PL Lem i BRITE-PL Heweliusz?

Zadaniem satelitów BRITE jest obserwacja niewielkich pulsacji jasności gwiazd dla badań asterosejsmologicznych – dziedziny astronomii, która w celu weryfikacji przewidywań teoretycznych związanych z opisem termodynamiki gwiazd wymaga niezwykle precyzyjnych pomiarów. Zastosowanie nanosatelitów, z których każdy obserwuje kilkanaście gwiazd na raz poza drgającą atmosferą naszej planety są w stanie mierzyć zmiany jasności na poziomie dorównującym dużym naziemnym teleskopom okazało się niebywałym naukowym sukcesem.

Nasz ostatni raport na temat dwóch satelitów BRITE-PL pochodzi z marca 2015. Wówczas oba polskie satelity, zbudowane w Centrum Badań Kosmicznych (CBK) PAN a nadzorowane i wykorzystywane na co dzień przez naukowców z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika (CAMK) PAN funkcjonowały prawidłowo i dostarczały wysokiej jakości dane, podobnie jak pozostałe 3 działające na orbicie satelity konstelacji BRITE należące do Austrii i Kanady.

Komponenty satelitów konstelacji BRITE / Credits – SFL, CBK, CAMK

Po wyniesieniu pierwszych satelitów na orbitę (UniBRITE-1 i BRITE-Austria – 25.02.2013) i po ściągnięciu pierwszych zdjęć okazało się, że jeden z kluczowych komponentów systemu pomiarowego – matryce CCD zaczęły się degradować w obu satelitach w sposób zauważalny i istotny z punktu widzenia jakości dostarczanych danych. W przesyłanych obrazach gwiazd pojawił się uciążliwy szum, który rodził obawy naukowców o sukces misji. W związku z tym konsorcjum BRITE podjęło (skuteczne!) działania zmierzające do ograniczenia wpływu obserwowanego szumu na wynikową jakość pomiarów jak również postanowiło poszukać sposobu na ograniczenie tego efektu w jeszcze nie wystrzelonych satelitach. Zdecydowano się na zwiększenie ekranowania matryc CCD. W satelitach kanadyjskich (BRITE-Toronto i BRITE-Montreal) zastosowano płytki z wolframu. Natomiast w BRITE-PL Heweliusz zastosowano borotron, czyli plastik domieszkowany borem. Zastosowanie borotronu okazało się najlepszym rozwiązaniem, gdyż borotron nie wykazuje efektu lawinowego i w związku z tym wtórne wybicia cząstek z ekranu są minimalne a przyrost uszkodzeń matrycy w Heweliuszu jest najmniejsza spośród wykorzystywanych satelitów konstelacji. W wyniku autorskich modyfikacji przeprowadzonych przez zespół z CBK PAN BRITE-PL Heweliusz okazuje się jak na razie dostarczać najlepszej jakości obrazy gwiazd i jest często chwalony za jakość danych obserwacyjnych zarówno przez astronomów z CAMK PAN jak i społeczność naukową współpracującą w ramach przedsięwzięcia BRITE.

Oczywiście efekt degradacji matrycy cały czas występuje. Wynikiem degradacji matryc jest nieco inny tryb wykonywania obrazów nieba i przesyłania danych na Ziemię. To świetne rozwiązanie zaproponował dr inż. Adam Popowicz z Politechniki Śląskiej. W szczególności polega ono na robieniu dwóch zdjęć pola nieba z lekkim przesunięciem obrazu (satelita nieznacznie “kiwa się” pomiędzy zdjęciami). Następnie takie zdjęcia odejmuje się od siebie, żeby wyciąć składnik stały czyli szum. Tę operację robi się na Ziemi na ściągniętych danych – w wyniku tej procedury obserwacyjnej ilość ściąganych danych z satelity jest większa niż początkowo zakładano a ich jakość zgodna z oczekiwaniami naukowców.

Czas misji satelitów BRITE zakładano na 2-3 lata. W związku z tym najwcześniej wystrzelone satelity już ponad dwukrotnie przekroczyły zakładany czas misji. Dodatkowy czas jest oczywiście wykorzystywany na dalsze obserwacje jasnych gwiazd i co za tym idzie – jeszcze większy dorobek naukowy z projektu BRITE.

Na podstawie dotychczasowego przebiegu misji można szacować, że przed satelitami BRITE, przynajmniej dwoma polskimi, są jeszcze przynajmniej trzy lata regularnej pracy na orbicie. Oczywiście, co jakiś czas jest aktualizowane oprogramowanie pokładowe.

Ponadto, na polskich satelitach, oprócz oczywistej postępującej degradacji matrycy, zauważalna jest degradacja pokładowych akumulatorów. Na pokładzie satelitów BRITE zainstalowano dwa akumulatory – zespół misji coraz częściej korzysta z akumulatora zapasowego w sytuacjach, które wymagają większego obciążenia. Takimi sytuacjami są m.in. obserwacje w cieniu i jednoczesna transmisja danych.

Polska stacja naziemna dla projektu BRITE-PL

Stacja do odbioru danych z satelitów BRITE znajduje się w Centrum Astronomicznym im. M. Kopernika PAN w Warszawie. Zbudowana w 2011, jeszcze przed startem Lema obsługiwała m.in. pierwszego polskiego satelitę studenckiego PW-Sat.

W stacji, podobnie jak z satelitą, w początkowej fazie działalności było mnóstwo poprawek i wykrywania i naprawiania błędów, zarówno mechanicznych, elektronicznych i software. Zespół misji BRITE-PL uważa, że zarówno te początkowe działania jak i obecnie realizowane rutynowe operacje powiązane z ciągłymi usprawnieniami technicznymi stacji naziemnej CAMK są unikalną i cenną nauką która sprawia, że satelity regularnie przekazują cenne dane naukowe w ilości daleko większej niż przewidywana u zarania projektu.

Centrum Astronomiczne Mikołaja Kopernika w Warszawie, gdzie znajduje się centrum kontroli BRITE-PL. Na dachu zamontowano anteny służące m.in. do komunikacji z satelitami Lem i Heweliusz (zdjęcie z 2013 roku) / Credits – Janusz Wiland

Wyniki naukowe konsorcjum BRITE

Do początku 2019 roku satelity konstelacji BRITE mają na koncie obserwację kilkudziesięciu pól gwiazdowych, w których obserwowano ponad 600 gwiazd. Dzięki nim otrzymano dane, które pogłębiają wiedzę na temat już poznanych jasnych gwiazd. Jednym z najciekawszych odkryć jest obserwacja gwiazdy nowej od samego początku zjawiska. Bardzo rzadko udaje się astronomom zaobserwować nową od samego początku zjawiska. Obserwacja została poczyniona zupełnie przypadkiem, ponieważ nowa wybuchła w rastrze gdzie obserwowano inną gwiazdę.  W późniejszej fazie obserwacji tej nowej brał udział Heweliusz.

* Jeden z satelitów konsorcjum został utracony podczas startu.

Kopiowanie i ponowne wykorzystywanie tego artykułu dozwolone jest jedynie przy podaniu źródła (CAMK), w całości i bez wprowadzania jakichkolwiek zmian. Redakcja serwisu Kosmonauta.net serdecznie dziękuje CAMK za przesłane materiały.

(CAMK)