W sobotę startuje kosmiczna misja Euclid; polskie firmy brały udział w jej przygotowaniu

Start misji Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) o nazwie Euclid, której celem jest badanie ciemnej energii i materii w kosmosie, jest zaplanowany na sobotę 1 lipca. W przygotowaniu misji wzięły udział polskie firmy. Teleskop Euclid ma wystartować za pomocą rakiety Falcon 9 z kosmodromu na Przylądku Canaveral na Florydzie.

Niedługo znajdzie się w oddalonym o 1,5 mln km od Ziemi tzw. punkcie 2. Lagrange’a (od stycznia 2022 r. znajduje się tam Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba). Stamtąd ma wykonać dynamiczną mapę ewolucji Wszechświata, aby pomóc w zrozumieniu ciemnej materii i ciemnej energii.
Jak poinformowała Polska Agencja Kosmiczna (POLSA), w przygotowaniu podzespołów i systemów misji wzięły udział polskie firmy: Astri Polska, GMV Polska, SENER Polska oraz SYDERAL Polska (obecnie AROBS Polska); wartość kontraktów dla polskich podmiotów wyniosła ponad 3,24 mln euro.

Główny cel misji, nazwanej od greckiego matematyka Euklidesa, to zbadanie ciemnej części Wszechświata, czyli ciemnej energii i materii. Uważa się, że zwykła materia składa się bowiem tylko na 5 proc. masy i energii Wszechświata; 25 proc. to tajemnicza ciemna materia, a 70 proc. – ciemna energia.
Ciemna energia napędza rozszerzanie się kosmosu, a ciemna materia decyduje o kształcie i ewolucji zawierających materię struktur, takich jak galaktyki i ich gromady. Bez ciemnej energii nie można byłoby wytłumaczyć, dlaczego wszechświat rozszerza się coraz szybciej. Gdyby nie ona, grawitacja powinna spowalniać ekspansję kosmosu.

Z kolei zwykła materia samodzielnie nie wytworzyłaby wystarczająco silnej grawitacji, aby mogły powstać galaktyki i inne duże kosmiczne struktury. Szacuje się, że w typowej galaktyce ciemna materia waży przeciętnie aż 10 razy więcej niż materia widzialna. O istnieniu i wpływie ciemnej materii najwięcej mówi właśnie jej oddziaływanie grawitacyjne na zwykłą materię. Jednak mimo tak ogromnego wpływu ciemnej energii i materii na Wszechświat, naukowcy w zasadzie nie wiedzą, czy one są.

Euclid ma więc stworzyć mapę miliardów galaktyk znajdujących się w promieniu 10 mld lat świetlnych oraz ukazać ich ewolucję w czasie minionych 10 mld lat. Na podstawie dostarczonych danych naukowcy zamierzają wywnioskować różne właściwości ciemnej energii i materii. Zdobyta wiedza ma też pomóc w znalezieniu odpowiedzi na pytania o naturę grawitacji.
Na pokładzie mierzącego 4,7x3,7 m statku kosmicznego znalazł się 1,2-metrowy teleskop oraz dwa czujniki – jeden działający w świetle widzialnym i drugi pracujący w podczerwieni.

Olbrzymi obszar i czas ewolucji Wszechświata, które mają być zarejestrowane – to niejedyna nowość. Uzyskane przez sondę zdjęcia galaktyk mają być co najmniej czterokrotnie wyraźniejsze niż dostarczane przez obserwatoria naziemne. Kamera podczerwona dodatkowo umożliwi zbadanie chemicznych właściwości gwiazd i galaktyk. Instrument ma pracować w 2. punkcie Lagrange’a, w układzie Słońce-Ziemia. Punkt ten oddalony jest od Słońca o 1,5 mln kilometrów bardziej niż Ziemia i okrąża gwiazdę razem z naszą planetą. Dzięki temu instrument będzie znajdował się w stałej odległości od Ziemi.

Misja zaplanowana jest na 6 lat, z możliwością przedłużenia. O maksymalnym czasie działania teleskopu decydował będzie w dużej mierze zapas gazu zastosowanego w układzie napędowym.
Jak podała POLSA, firma SENER Polska wykonała istotny element sondy – mechanizm ADPM (ang. Antenna Deployment and Pointing Mechanism), odpowiadający za rozkładanie i ukierunkowanie anteny służącej sondzie do komunikacji z Ziemią; wkładem tej firmy jest również zestaw 13 urządzeń do naziemnego wsparcia budowy satelity (m.in. mechaniczne urządzenia wsparcia naziemnego MGSE, czyli Mechanical Ground Segment Equipment, oraz urządzenia do precyzyjnego przemieszczania satelity w wielu płaszczyznach, transportu do komór testowych i umieszczenia w ładowni rakiety nośnej).

Firma GMV Polska była odpowiedzialna za opracowanie dedykowanego oprogramowania Euclid Survey Independent Validation Tool – ESTIVAL; narzędzie to służy do walidowania planu obserwacyjnego teleskopu. GMV dostarczyło również analizę dokumentów koncepcyjnych operacji misji, jej ograniczeń oraz raport z walidacji scenariuszy przeglądu nieba. Zadaniem firmy było również opracowanie definicji weryfikacji funkcjonalnej systemu oprogramowania pokładowego.

Firma Astri Polska miała swój wkład w obszar systemu centralnego zarządzania danymi – dostarczyła komponenty związane z jednostką zarządzania pamięcią i wyposażeniem naziemnego segmentu wsparcia elektrycznego.

Firma SYDERAL Polska (obecnie AROBS Polska) dostarczyła system rozkładania anteny oraz elektronikę do mechanizmu kierunkującego. Rozwinięta elektronika, wraz z opracowanym kodem FPGA, odpowiada za precyzyjne sterowanie mechanizmu w celu utrzymania łączności pomiędzy satelitą a stację naziemną. Rola SYDERAL Polska polegała na opracowaniu oraz weryfikacji kodu FPGA dla części modułów odpowiedzialnych za kontrolę silników krokowych oraz przygotowaniu oprogramowania testowego. Elementy te pozwolą między innymi na bardzo precyzyjne ukierunkowanie anteny podczas nawiązywania kontaktu pomiędzy sondą Euclid a stacjami naziemnymi.