Telescope Array Functional Prototype
Kierujemy projektem Telescope Array Functional Prototype, którego celem jest stworzenie nowoczesnego, modularnego obserwatorium astronomicznego do wykrywania i monitorowania obiektów bliskich Ziemi (Near-Earth Objects, NEO). Projekt, realizowany na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), odpowiada na rosnące potrzeby w zakresie precyzyjnego śledzenia asteroid, komet oraz innych ciał niebieskich, które mogą stanowić potencjalne zagrożenie dla Ziemi.
Kontekst
Obiekty bliskie Ziemi – głównie asteroidy, ale także komety – obserwujemy od początku XX wieku. Przez dekady wykrywano je na kliszach fotograficznych; dziś kluczową rolę odgrywają zaawansowane kamery i automatyczne systemy obserwacyjne. Tempo odkryć znacząco wzrosło, ale wraz z nim rosną też wymagania dotyczące dokładności i szybkości analiz.
Aby skutecznie przeciwdziałać potencjalnemu zagrożeniu, kluczowe jest cykliczne i precyzyjne wyznaczenie orbity obiektu. Asteroidy nie pojawiają się nagle – krążą wokół Słońca po eliptycznych trajektoriach, które z czasem mogą ulegać zmianom pod wpływem grawitacji planet i innych czynników. Jeśli takie zmiany doprowadzą do niebezpiecznego zbliżenia do Ziemi, obiekt staje się realnym zagrożeniem.
Dlatego tak istotne są ciągłe obserwacje i monitorowanie zmian ruchu asteroid, które pozwalają przewidywać przyszłe trajektorie. Im więcej danych zbieramy, tym większa jest nasza zdolność do prognozowania. Jednocześnie trzeba podkreślić, że wciąż nie istnieje w pełni przetestowana metoda skutecznej zmiany orbity asteroidy, która znalazłaby się na kursie kolizyjnym z Ziemią. Tym bardziej kluczowe jest wczesne wykrywanie i długoterminowe śledzenie takich obiektów.
Jak na to wyzwanie odpowiada nasz projekt?
W ramach projektu powstanie w pełni autonomiczny węzeł obserwacyjny, obejmujący:
• dwa teleskopy klasy 1 m (rząd wielkości średnicy zwierciadła głównego), wyposażone w chłodzone, wysokoczułe kamery z zestawem ruchomych filtrów,
• infrastrukturę sterującą,
• automatycznie otwieraną osłonę obserwacyjną.
Teleskopy będą działały w duecie:
• pierwszy będzie odpowiedzialny za szerokie przeglądy nieba i wykrywanie nowych obiektów,
• drugi posłuży do obserwacji potwierdzających, wyznaczania orbit nowo odkrytych ciał oraz monitorowania już znanych obiektów.
W razie potrzeby oba teleskopy będą mogły połączyć swoje możliwości obserwacyjne, co pozwoli szybciej przeglądać niebo (kiedy każdy skanuje inny jego obszar) lub wykrywać wyjątkowo słabo widoczne obiekty (kiedy patrzą się razem w jednym kierunku). System umożliwi też szybkie reagowanie na nagłe potrzeby obserwacyjne: ciała przemieszczające się w pobliżu Ziemi – w tym asteroidy, komety oraz rzadkich gości spoza Układu Słonecznego czy inne szybkie zjawiska astronomiczne.
Sieć, nie pojedynczy teleskop
Projektowane dwuteleskopowe obserwatorium będzie pierwszym węzłem planowanej sieci Telescope Array. Jego architektura została zoptymalizowana w taki sposób, by rozbudowa sieci była sprawna (czas) i możliwie jak najbardziej ekonomiczna. Kolejne węzły będą rozmieszczane tak, aby ich sieć objęła jak największy obszar nieba oraz różne strefy czasowe, umożliwiając ciągłe obserwacje niezależnie od obrotu Ziemi i położenia geograficznego.
Koncepcja rozproszonej sieci względnie małych obserwatoriów jest ekonomiczną alternatywą dla dużych, pojedynczych i specjalizowanych teleskopów: zadania obserwacyjne są automatycznie dzielone na poszczególne węzły sieci, co skraca czas przeglądów i zwiększa elastyczność działania, a w razie potrzeby ich możliwości obserwacyjne mogą zostać połączone, uzyskując efekty zbliżone do dużych teleskopów.
Kluczowe znaczenie będą tu miały m.in. kompetencje Creotech w zakresie ultraprecyzyjnej synchronizacji czasu – dzięki niej możliwe będzie wykonywanie dokładnie w tym samym momencie zdjęć przez teleskopy zlokalizowane w różnych miejscach na świecie. Wykonane w ten sposób zdjęcia po połączeniu za pomocą specjalnego algorytmu pozwolą na wykrywanie i lokalizowanie obiektów znacznie słabszych niż byłoby to możliwe za pomocą pojedynczego teleskopu.
Szybkość reagowania sieci, zapewniane przez nią pokrycie nieba i efektywność skanowania dużych jego połaci, czynią ją także dobrym zapleczem do monitorowania satelitów i śmieci kosmicznych (SST, Space Surveillance and Tracking). W przyszłości zasoby sieci będą mogły być dzielone w zależności od potrzeb na zadania związane z SST i NEO.
Konsorcjanci:
Creotech Quantum S.A. (lider)
Uniwersytet Adama Mickiewicza
6Roads Sp. z o.o.
ASA Astrosysteme Gmbh
Finansowanie:
Wartość całego projektu:
1 600 000 euro
Kwota dofinansowania projektu:
1 600 000 euro
Czas trwania projektu:
13 miesięcy
Rola Creotech Quantum
Istotnym elementem systemu będzie nowa kamera opracowywana przez Creotech Quantum na bazie modułowej platformy CreoSky6000. Jej konstrukcja umożliwia łatwą wymianę i dostosowywanie komponentów, co czyni ją idealną i sprawdzoną bazą do rozwijania rozwiązań wymagających:
• wysokiej czułości,
• stabilności termicznej,
• długoterminowej, niezawodnej pracy.
Nowy wariant kamery zostanie wyposażony w nowoczesny detektor CMOS, usprawniony, bezwibracyjny system chłodzenia oraz oprogramowanie wykorzystujące zaawansowane techniki zsynchronizowanego wyzwalania wielu kamer i wbudowane algorytmy przetwarzania obrazów astronomicznych. W przyszłości rozwiązanie to stanie się produktem komercyjnym, który znajdzie zastosowania także poza astronomią.
Wyzwanie
Podobne inicjatywy powstają zwykle przez wiele lat. W tym przypadku cały prototyp ma powstać w niewiele ponad rok, co czyni czas jednym z największych wyzwań projektu. Ambitny zakres prac, napięty harmonogram oraz potencjał dalszej rozbudowy sieci sprawiają, że Telescope Array Functional Prototype jest inicjatywą wyjątkową – odpowiadającą na pilną potrzebę wzmacniania globalnych zdolności w zakresie monitorowania obiektów bliskich Ziemi i świadomości sytuacyjnej na ziemskiej orbicie.