Polski CHOMIK wgryzie się w powierzchnię marsjańskiego księżyca

źródło: CBK PAN/aFOTO

CHOMIK to nazwa polskiego penetratora geologicznego, który w ramach rosyjskiej misji kosmicznej Fobos-Grunt za kilka lat ma polecieć na księżyc Marsa - Fobosa. Prace nad instrumentem rozpoczęli właśnie naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie. Zadaniem penetratora będzie "wgryzienie" się w powierzchnię księżyca i pobranie próbek, które później mają trafić na Ziemię - materiał zostanie umieszczony w specjalnym pojemniku, a ten we wnętrzu rosyjskiej kapsuły powrotnej, która w 2014 roku wyląduje w Kazachstanie. 

"Jeśli wszystko przebiegnie zgodnie z planem, za kilka lat będziemy w posiadaniu pierwszego przedmiotu, który wróci na Ziemię z księżyca innej planety" - mówi dr inż. Karol Seweryn z CBK PAN.

CHOMIK powstaje w Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej Centrum Badań Kosmicznych PAN. Umowa dotycząca budowy penetratora została podpisana z Instytutem Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk oraz Naukowo-Produkcyjnym Zjednoczeniem im. S. A. Ławoczkina - jednym z największych podmiotów rosyjskiego przemysłu kosmicznego.

Dzięki porozumieniu polscy naukowcy mogą uczestniczyć w pracach międzynarodowego zespołu, który zajmie się analizą materiału pochodzącego z powierzchni Fobosa. Umowa gwarantuje również zwrot polskiego pojemnika na grunt.

Fobos, większy z dwóch marsjańskich księżyców, jest drobną, nieregularną bryłą o rozmiarach 272218 km i małej gęstości (1,9 g/cm3). Słaba grawitacja czyni go atrakcyjnym celem dla misji kosmicznych. Prędkość ucieczki (minimalna prędkość startowa jaką musi mieć obiekt, aby mógł oddalić się dowolnie daleko od ciała niebieskiego-PAP) jest zbliżona do prędkości sprintera i wynosi ok. 11 m/s, dzięki czemu manewry lądowania i startu są stosunkowo łatwe do przeprowadzenia.

Dodatkowo Fobos krąży wokół Marsa w odległości zaledwie 9 400 km - aż 40 razy bliżej niż Księżyc względem Ziemi. Tak niewielki dystans i brak własnej atmosfery powodują, że Fobos doskonale nadaje się do obserwacji Czerwonej Planety, która wypełnia aż jedną czwartą jego nieboskłonu.

Takie warunki nie sprzyjają jednak wszystkim rodzajom badań. "Dla operatorów pojazdu kosmicznego słaba grawitacja to ułatwienie. Jednak w przypadku urządzenia służącego do wbijania się w grunt staje się ona poważną przeszkodą" - podkreśla inż. Jerzy Grygorczuk z CBK PAN.

Każdej akcji towarzyszy reakcja, co oznacza, że próba wbicia się w grunt spowodowałaby odepchnięcie lądownika od powierzchni. Polski penetrator będzie jednak potrafił wbijać się samoczynnie, a wsparcie ze strony lądownika będzie potrzebne jedynie przy pierwszych uderzeniach.

"CHOMIK zagwarantuje pobranie próbki w sytuacji, gdyby powierzchnia okazała się za twarda dla innych manipulatorów, zaprojektowanych dla gruntu sypkiego" - podkreśla inż. Grygorczuk. Penetrator posłuży także do przeprowadzenia badań własności termicznych i mechanicznych powierzchni Fobosa.

Fobos od dawna przyciąga uwagę naukowców świata. Jego niewielka gęstość i egzotyczna orbita doprowadziły w połowie ubiegłego wieku do sformułowania hipotezy, że może być obiektem sztucznym: metalową skorupą zbudowaną przez hipotetycznych Marsjan.

Obecnie wiemy, że Fobos jest obiektem naturalnym, prawdopodobnie o silnie porowatej strukturze. Wiele wskazuje na jego podobieństwo do słabo poznanej klasy ciał niebieskich tworzących na obrzeżach Układu Słonecznego pas Kuipera, którego najbardziej znanym przedstawicielem jest planeta karłowata Pluton. Równocześnie pozostaje prawdopodobna hipoteza, że Fobos nie został przechwycony przez Marsa, lecz uformował się już na jego orbicie, zatem należy do drugiej generacji obiektów Układu Słonecznego.

"Wyniki badań próbki pobranej za pomocą penetratora przyczynią się do rozstrzygnięcia zagadki pochodzenia Fobosa" - mówi dr Joanna Gurgurewicz z CBK PAN.

Misja Fobos-Grunt miała się rozpocząć już w 2007 roku. Według obecnych planów, sonda wystartuje w listopadzie 2011 roku na pokładzie rakiety nośnej Zenit. Pół roku później pojazd wejdzie na orbitę wokółmarsjańską.

Lądowanie na Fobosie (na stronie niewidocznej z Marsa) jest przewidziane na początek 2013 roku. Po miesiącu w kierunku Ziemi wystartuje moduł powrotny z kapsułą zawierającą próbkę gruntu zamkniętą w wykonanym w Polsce pojemniku. Kapsuła powrotna o masie ok. 11 kg z pojemnikiem wyląduje w Kazachstanie w połowie 2014 roku.

Lądownik misji Fobos-Grunt pozostanie na księżycu, skąd będzie prowadził dalsze badania powierzchni Czerwonej Planety, jej środowiska (zapylenia, pola magnetycznego itp.) oraz dynamiki atmosfery i sezonowych zmian klimatu.

***

Centrum Badań Kosmicznych (CBK) to utworzony w 1976 roku interdyscyplinarny instytut naukowy Polskiej Akademii Nauk. CBK prowadzi za pomocą eksperymentów kosmicznych badania w zakresie fizyki bliskiej przestrzeni kosmicznej, w tym badania Słońca, planet i małych ciał Układu Słonecznego oraz geodynamiki i geodezji planetarnej, a także prace badawczo-rozwojowe w zakresie technologii satelitarnych i technik kosmicznych dla badań Ziemi.

Prace prowadzone w CBK PAN wpisują się w program eksploracji kosmosu formułowany obecnie przez Unię Europejską i Europejską Agencję Kosmiczną ESA. W Polsce realizuje się szereg projektów związanych z tą tematyką, m.in. w ramach międzynarodowej inicjatywy International Lunar Network w CBK PAN powstaje urządzenie KRET, przeznaczone do badań geologicznych Księżyca. Charakteryzuje się ono unikatową konstrukcją mechaniczną, zaprojektowaną i wykonaną w całości przez polskich naukowców i inżynierów. W dalszej perspektywie wiele polskich ośrodków badawczych jest zainteresowanych udziałem w eksploracji Księżyca. Oprócz Centrum, podobną tematyką zajmuje się AGH oraz konsorcjum instytutów naukowych GEOPLANET.

Badania prowadzone przez instytut pozwoliły zbudować lokalny model jonosfery nad Europą, zapewniający dokładne prognozy heliogeofizyczne dla krajowych służb telekomunikacyjnych oraz międzynarodowego systemu ISES. Dzięki wykorzystaniu nawigacji satelitarnej GPS, w CBK opracowano jednorodną sieć powierzchniową Polski i związano ją z europejskim fundamentalnym układem geodezyjnym EUREF, stworzono Polską Atomową Skalę Czasu o wysokim stopniu stabilności i uruchomiono stację monitorującą systemu nawigacji satelitarnej EGNOS.

Prace w innych dziedzinach pozwoliły poznać m.in. mechanizmy: wydzielania energii w koronie Słońca; oddziaływania wiatru słonecznego z plazmą lokalnego ośrodka międzygwiazdowego i składową neutralną materii międzygwiazdowej w heliosferze; wzbudzania i propagacji fal plazmowych; kształtowania środowiska plazmowego komety Halley’a.

Skonstruowany w CBK globalny obraz elektromagnetycznego otoczenia Ziemi pozwolił odkryć jego antropogenne uwarunkowania. W Centrum powstał również jeden z najbardziej wszechstronnych systemów obliczeń orbitalnych małych ciał Układu Słonecznego, umożliwiający m.in. badanie stopnia zagrożenia Ziemi przez te obiekty.

CBK brało udział w wielu międzynarodowych misjach kosmicznych: CASSINI (badania Saturna i jego księżyca, Tytana), INTEGRAL (kosmiczne laboratorium wysokich energii), MARS EXPRESS (orbiter marsjański) czy ROSETTA (misja do komety). W CBK zbudowano ok. 50 przyrządów, które zostały wyniesione w przestrzeń kosmiczną na pokładach satelitów i sond międzyplanetarnych. 

Przyrządy zbudowane w Centrum m.in. na lądowniku Philae, wysłanym w ramach misji Rosetta Europejskiej Agencji Kosmicznej ESA (penetrator MUPUS w 2014 roku wbije się w jądro komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko). Wykonane w CBK PAN czujniki znajdowały się także na lądowniku Huyghens, który w ramach misji CASSINI osiadł w 2005 roku na powierzchni Tytana, księżyca Saturna - było to najdalsze lądowanie ziemskiego próbnika w historii.

Więcej informacji o CBK PAN można znaleźć na stronie internetowej instytutu: http://www.cbk.waw.pl.

PAP - Nauka w Polsce, Jan Pomierny