Naukowcy z PW zaangażowani w badania Jowisza

To jeden z najgłośniejszych kosmicznych projektów ostatnich miesięcy. Bezzałogowa sonda kosmiczna JUICE ma dostarczyć informacji o Jowiszu i jego księżycach. W projekcie uczestniczą polskie firmy, uczelnie i instytucje, w tym Politechnika Warszawska.

Instrumenty badawcze mają odkryć tajemnice księżyców Jowisza: Ganimedesa, Europy i Kallisto. Celem misji jest m. in. ustalenie, czy w ukrytych oceanach na tych ciałach niebieskich mogło powstać życie oraz czy w przyszłości Ganimedes mógłby służyć kolejnym misjom jako baza przesiadkowa do eksploracji głębokiego kosmosu.

Polski wkład

Instrumenty pomiarowe i komponenty funkcjonalne dla misji JUICE opracowały zespoły naukowe łącznie z 16 krajów europejskich oraz Stanów Zjednoczonych, Japonii i Izraela.

Finansowany z ESA Prodex udział naukowców i inżynierów z Polski był kluczowy dla całego przedsięwzięcia.

Polska firma Astronika (znana m. in. z wysłania na Marsa swojego Kreta HP3 w ramach misji NASA Insight w 2018 roku) i Centrum Badań Kosmicznych PAN wraz ze szwedzkim Instytutem Fizyki Plazmy w Uppsali były odpowiedzialne za dostarczenie instrumentu RPWI (Radio Plasma Wave Investigation). Jego celem jest pomiar promieniowania i potencjału plazmy wokół Jowisza. Naukowcy z CBK PAN i inżynierowie z Astroniki przygotowali dwa urządzenia: anteny RWI (Radio Wave Instrument) oraz wysięgniki LP-PWI (Langmuir Probe – Plasma Wave Instrument).

Współpraca z PW

Od wczesnych etapów prac w projekt zaangażowany był Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej, a dokładnie Zakład Inżynierii Powierzchni.

– Realizowaliśmy testy materiałowe powłok ochronnych na antenach instrumentu RWI, które posłużyły do doboru i zakwalifikowania tych powłok do pracy w warunkach misji JUICE – wyjaśnia dr inż. Maciej Ossowski, który nadzorował współpracę przy wykonaniu badań. – Zajmowaliśmy się też obróbką azotowania plazmowego elementów tytanowych i stalowych, które zostały wykorzystywane w instrumencie LP-PWI oraz w RWI, gdzie zastosowane obróbki miały zwiększyć niezawodność tych mechanizmów w pracy w warunkach kosmicznych.

Współpraca Politechniki Warszawskiej przy projekcie JUICE ma jeszcze jeden owoc.

– Na ukończeniu jest doktorat wdrożeniowy Kamila Bochry z firmy Astronika, który był odpowiedzialny za wykonanie i przetestowanie powłok na elementach sondy JUICE – mówi dr hab. inż. Jerzy R. Sobiecki, prof. uczelni – promotor pracy i Kierownik Zakładu Inżynierii Powierzchni.

Duże wyzwanie

Misja JUICE stanowiła ogromne wyzwanie inżynieryjne, a przygotowane instrumenty będą musiały stawić czoła wymaganiom, z którymi nie mierzyła się dotąd żadna europejska misja.

Promieniowanie w układzie Jowisza osiąga monstrualne poziomy i ugotuje każdą sondę, która nie będzie miała odpowiednich materiałów i powłok. Dodatkową trudnością jest rozpiętość temperatur, która podczas misji wahać się będzie od plus 250 stopni Celsjusza, podczas przelotu obok Wenus, do minus 230 w okolicach Jowisza. Wynalezienie i zapewnienie odpowiednich komponentów wymagało ścisłej, wieloletniej współpracy szeregu polskich podwykonawców – uczelni, instytutów i prywatnych firm.

Za każdym z nich kryje się osobna technologia, która musiała zostać opracowana w ramach projektu. Poza tym, sonda, nad którą pracowali Polacy, musiała być jednocześnie ultralekka i ultrawytrzymała, a do tego po otwarciu i uruchomieniu osiągać naprawdę spore rozmiary.

Pod koniec maja napłynęły dobre wiadomości. Wszystkie „polskie” mechanizmy, czyli RWI i LP-PWI  dokonały poprawnego otwarcia w przestrzeni kosmicznej i zadziałały w 100%. Teraz kontynuują swój lot w stronę Jowisza, a naukowcy będą zbierać dane przesyłane przez instrumenty. Kolejną próbą polskiej myśli technicznej będzie wytrzymanie przez sondę niezwykle trudnych warunków środowiskowych wokół Jowisza – ekstremalnych temperatur i ogromnego promieniowania.