W Polsce powstanie nowe Laboratorium ESA. Będzie specjalizować się w obszarze rozwoju systemów GNSS

Europejska Agencja Kosmiczna i Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu podpisały porozumienie, w wyniku którego powstanie nowe laboratorium ESA w Polsce – ESA_Lab@UPWr. Będzie ono miejscem rozwoju systemów nawigacyjnych, transferu technologii oraz wymiany dla młodych naukowców chcących rozwijać się w obszarze badań kosmicznych i satelitarnych.

Tak wygląda sieć laboratoriów ESA w Europie (fot. materiały ESA)

Podpisane w piątek (24 czerwca) porozumienie oznacza, że UPWr weszło do sieci europejskich uczelni kosmicznych pod patronatem Europejskiej Agencji Kosmicznej.

ESA_Lab@UPWr będzie się specjalizować w obszarze rozwoju Globalnych Nawigacyjnych Systemów Satelitarnych (GNSS) do celów precyzyjnego pozycjonowania i nawigacji, wyznaczania orbit satelitów niskich i średnich, transferu czasu, badania ziemskiej atmosfery, w tym troposfery oraz jonosfery, czyli tzw. pogody kosmicznej, ruchu obrotowego Ziemi, a także procesów geodynamicznych.

Laboratorium zajmie się nie tylko rozwojem systemów nawigacyjnych, ale też organizacją wspólnych szkoleń, seminariów, transferem technologii oraz wymiany dla młodych naukowców, doktorantów i studentów chcących rozwijać się w obszarze badań kosmicznych i satelitarnych.

UPWr od wielu lat kształci doktorantów w obszarze GNSS, teledetekcji satelitarnej, rozwoju technik wyznaczania orbit sztucznych satelitów Ziemi oraz wykorzystania ich do badania zmian zachodzących w systemie ziemskim. Dodatkowo realizowane są studia magisterskie w specjalności geodezja satelitarna oraz geoinformatyka, a od przyszłego roku ruszają studia specjalizujące się w teledetekcji, w tym głównie teledetekcji satelitarnej. Z powstającego laboratorium ESA skorzystają studenci, doktoranci oraz naukowcy realizujący swoje badania z wykorzystaniem technologii satelitarnych.

Wieloletnie doświadczenie UPWr we współpracy z ESA

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu od lat współpracuje z ESA. W chwili obecnej realizuje projekt finansowany przez Agencję, dotyczący budowy rozwiązań technologicznych systemu nawigacyjnego dla Księżyca, który zostanie wdrożony do realizacji w 2026 r., a następnie wykorzystany przez przyszłe misje załogowe i bezzałogowe na Księżyc. Projekt realizowany jest przez włosko-francusko-polskie konsorcjum, a liderem jest Centrum Badań Kosmicznych przy Uniwersytecie w Rzymie. UPWr odpowiada w nim m.in. za definicję struktury sygnału, który będzie nadawany przez sztuczne satelity obiegające Księżyc oraz treści informacji na temat poprawek orbit i zegarów atomowych znajdujących się na satelitach, zawierających dane o perturbacjach grawitacyjnych i niegrawitacyjnych działających na orbitery. Ponadto UPWr odpowiada za analizę możliwości wykorzystania słabych sygnałów GPS i Galileo, które docierają do Księżyca, w celu określenia pozycji satelitów.

Odbiorniki znajdujące się na lądownikach księżycowych oraz na powierzchni Księżyca będą miały wyznaczoną pozycję w układzie geodezyjnym Księżyca, czyli takim, który posiada swój początek w centrum masy Księżyca, oś Z skierowana jest na biegun północny, a oś X skierowana jest na średni kierunek do Ziemi. Księżyc jest zwrócony jedną stroną cały czas w kierunku do Ziemi, co sprawia, że długość geograficzną na Księżycu łatwiej zdefiniować niż na Ziemi, gdzie jest ona w pełni umowna (południk Greenwich). Jednakże osie obrotu Księżyca nieustannie wykonują pewne drgania za sprawą sił działających na naturalnego satelitę Ziemi. Te ruchy muszą zostać dokładnie poznane, aby móc bardzo dokładnie wyznaczyć pozycję odbiorników w księżycowych układach odniesienia. Zespół z UPWr jest odpowiedzialny za definicję księżycowego układu tak, aby umożliwić pozycjonowanie na Księżycu z bardzo wysoką dokładnością.

Wcześniejsze projekty realizowane dla ESA w UPWr dotyczyły wyznaczania precyzyjnych orbit satelitów Galileo, a także GPS i GLONASS. Naukowcy z UPWr i ESA po raz pierwszy udowodnili na podstawie obserwacji trajektorii ruchu satelitów nawigacyjnych, że Albert Einstein prawidłowo przewidział zmiany kształtu orbit obiektów krążących wokół Ziemi. Wykorzystali do tego 3 lata ciągłych obserwacji z ponad 100 stacji rozmieszczonych na wszystkich kontynentach śledzących nieustannie ok. 80 satelitów systemów GPS, GLONASS i Galileo. Udało się potwierdzić efekty wynikające z ogólnej teorii względności z błędem względnym 0.36% po przeanalizowaniu 3 lat z okresu, gdy dane satelitarne były najdokładniejsze. Tym samym, można stwierdzić, że Einstein miał rację z prawdopodobieństwem 99.64%, a reszta niepewności wynika z ograniczenia dokładności pomiarów.

W Europie istnieje już kilkanaście laboratoriów ESA założonych w instytucjach naukowo-dydaktycznych. Wrocławskie centrum jest jedynym specjalizującym się w nawigacji satelitarnej w tej części Europy. Docelowo ESA zamierza stworzyć sieć naukową, która będzie promować i wspierać młode talenty w obszarze nauk ścisłych i technicznych, wspierać współpracę między różnymi platformami w ramach ESA, a także stanowić połączenie między uniwersytetami, instytucjami badawczymi i przemysłem kosmicznym, zapewniając transfer technologii.

Źródło: UPWr