Kosmos w Polsce

Tradycje zainteresowania przestrzenią kosmiczną w Polsce sięgają przełomu XV i XVI wieku. Najsłynniejszą postacią tego okresu był polski astronom Mikołaj Kopernik (1473–1543), który w dziele „O obrotach sfer niebieskich” przedstawił heliocentryczny model układu słonecznego. Wywołało ono jedną z najważniejszych rewolucji naukowych na świecie, nazwaną przewrotem kopernikańskim.

Mikolaj_Kopernik_node_full_image_2

Mikołaj Kopernik. (www.esa.int)

Wiek później w Gdańsku pracował Jan Heweliusz (1611–1687) – astronom, matematyk i konstruktor przyrządów astronomicznych. Jego obserwacje nieba zaowocowały szeregiem przełomowych dzieł o tematyce astronomicznej. Współczesny Heweliuszowi Kazimierz Siemienowicz (1600–1651), inżynier i teoretyk artylerii, opracował podstawy konstrukcji rakiet wielostopniowych.

Początki polskiego zaangażowania w loty kosmiczne były związane z uczestnictwem w międzynarodowym programie Interkosmos, opartym na współpracy ze Związkiem Radzieckim. W 1973 roku na pokładzie satelity Kopernik 500 (Interkosmos 9) został wysłany na orbitę pierwszy polski instrument badawczy, mający za zadanie przeprowadzić pomiary promieniowania słonecznego. Trzy lata później powołano polską jednostkę badawczą, która miała skoncentrować się na badaniach przestrzeni kosmicznej i rozwoju technologii kosmicznych – Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk.

W 1978 roku na pokładzie statku załogowego Sojuz 30 w kosmos poleciał pierwszy i jak dotąd jedyny polski astronauta Mirosław Hermaszewski. Celem jego ośmiodniowej misji było przeprowadzenie eksperymentów na pokładzie radzieckiej stacji kosmicznej Salut 6. W latach 70. rozpoczęło się także praktyczne wykorzystywanie w Polsce zdjęć satelitarnych oraz łączności satelitarnej.

Polski_astronauta_Miroslaw_Hermaszewski

Mirosław Hermaszewski. (www.esa.int)

Zmiany geopolityczne i ustrojowe po roku 1989 umożliwiły rozwój współpracy z państwami spoza dawnego bloku wschodniego. W 1994 roku Polska podpisała z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA) umowę o współpracy w zakresie pokojowego wykorzystania przestrzeni kosmicznej, którą rozszerzono w roku 2002.

Na jej podstawie Polacy mogli uczestniczyć w programach naukowych ESA, co zaowocowało obecnością polskich urządzeń na większości ważnych misji badawczych agencji – Cassini-Huygens, Integral, Mars Express, Rosetta, Venus Express i Herschel. W tym samym czasie zaczęły powstawać pierwsze polskie firmy prywatne oferujące usługi oparte na technikach satelitarnych.

Wiek XXI

Początek XXI wieku przyniósł intensyfikację współpracy z ESA. W 2007 roku podpisano Porozumienie o Europejskim Państwie Współpracującym (PECS). Dzięki niemu udało się sfinansować 45 projektów na łączną kwotę 11,5 miliona euro, realizowanych przez polskie firmy, instytucje naukowo-badawcze i uczelnie wyższe we współpracy z ESA. Równocześnie wyraźnie wzrosła liczba, jakość oraz zaawansowanie produktów i usług wykorzystujących techniki satelitarne oferowane przez polskie firmy.

W listopadzie 2012 roku Polska została dwudziestym państwem członkowskim Europejskiej Agencji Kosmicznej, wpłacającym składkę o wartości około 30 milionów euro rocznie. Możliwość pełnoprawnego uczestnictwa w większości programów Agencji otworzyła polskim firmom i ośrodkom badawczym drogę do szybszego rozwoju technologii kosmicznych i technik satelitarnych.

Exchange_of_accession_agreements_in_Warsaw

Wymiana umów akcesyjnych w Warszawie. (www.esa.int)

Obecnie Polska bierze udział w następujących programach opcjonalnych ESA:

  1. Obserwacja Ziemi
  2. Nawigacja
  3. Telekomunikacja i  zintegrowane aplikacje
  4. Loty załogowe i eksploracja
  5. System informacji o sytuacji w przestrzeni kosmicznej (SSA)
  6. Program ogólnego wsparcia technologii (GSTP)
  7. Program budowy instrumentów naukowych ESA (PRODEX)

Polskie osiągnięcia kosmiczne

Polska w ciągu ostatnich 20–30 lat wykształciła własny sektor kosmiczny, który zdobył już duże doświadczenie i ma realne osiągnięcia. Składa się nań kilka ośrodków naukowych, kilkanaście grup badawczych w szkołach wyższych oraz kilkadziesiąt małych i średnich przedsiębiorstw, których działalność wiąże się z technikami satelitarnymi lub technologiami kosmicznymi.

Wiele polskich przedsiębiorstw ma duży potencjał wiedzy i doświadczenia, który pozwoliłby im na szybkie dołączenie do sektora kosmicznego. Są to przede wszystkim firmy związane z lotnictwem i obronnością, które są kolebką branży kosmicznej również w innych krajach. Duży potencjał mają także przedsiębiorstwa z sektora ICT, które ze względu na swoje kompetencje techniczne mogą z powodzeniem włączyć się w działalność w zakresie produkcji i usług satelitarnych

Podpisanie przez Polskę umowy o współpracy z ESA w 1994 roku otworzyło drogę do udziału polskich podmiotów w misjach Agencji. W Centrum Badań Kosmicznych PAN, we współpracy z kilkunastoma polskimi firmami, zbudowano szereg instrumentów naukowych. Urządzenia wykonane w Polsce wzięły udział w misjach, których celem było teledetekcyjne i bezpośrednie badanie własności atmosfer i powierzchni planet i innych obiektów Układu Słonecznego.

Najciekawsze misje z udziałem polskich instrumentów badawczych:

Rosetta

CBK PAN opracowało na potrzeby misji instrument MUPUS (MUlti PUrpose Sensor for Surface and Subsurface Science), zaawansowany mechanicznie manipulator wyposażony w penetrator, którego zadaniem jest wbicie się w powierzchnię komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko. Penetrator zawiera szereg detektorów, które po przewidywanym na koniec 2014 roku lądowaniu pozwolą na zbadanie własności fizycznych i składu jądra komety.

Cassini-Huygens

W Polsce opracowano i wytworzono czujnik do pomiaru temperatury i przewodnictwa cieplnego Sensor THP (Thermal Properties). Czujnik został zamontowany na pokładzie lądownika Huygens, który w styczniu 2005 roku wylądował na powierzchni Tytana – księżyca Saturna. Pomiary wykonane przez czujnik pozwoliły na poznanie właściwości powierzchni tego ciała niebieskiego.

Mars Express

Polscy inżynierowie opracowali system zasilania (Power Supply Unit) oraz skaner służący do wyznaczania kierunku pomiaru (Pointing System) dla Planetarnego Spektrometru Fourierowskiego (PFS). Zadaniem spektrometru jest analiza widma promieniowania odbitego i emitowanego przez powierzchnię i atmosferę Marsa.

Herschel Space Observatory

Teleskop wystrzelony w 2009 roku ma między innymi wyjaśnić proces powstawiania galaktyk i formowania się gwiazd oraz zbadać obłoki gazowo-pyłowe i materię komet. W Polsce powstały kluczowe elementy Lokalnego Oscylatora dla heterodynowego spektrometru dalekiej podczerwieni (HIFI). W CBK PAN zaprojektowano i wybudowano blok HLCU (HIFI Local Oscillator Control Unit), który stanowi kompletny system zasilania, sterowania i kontroli Lokalnego Oscylatora.

Polski ślad na Marsie

Jedną z najbardziej spektakularnych misji planetarnych ostatnich lat jest misja Mars Science Laboratory. Robot planetarny Curiosity, badający od 2012 roku powierzchnię Marsa, wyposażony jest w szereg instrumentów naukowych. Jednym z nich jest przestrajalny spektrometr laserowy, w skład którego wchodzą zaprojektowane i wyprodukowane przez firmę VIGO System niechłodzone detektory podczerwieni MCT. Zadaniem spektrometru jest zbieranie informacji o środowisku panującym na powierzchni Marsa.

Polskie satelity

W ramach polsko-kanadyjsko-austriackiego programu BRIght Target Explorer (BRITE) powstały dwa pierwsze polskie satelity naukowe: Lem i Heweliusz. Oba należą do klasy nano, czyli satelitów o masie poniżej 10 kg. Ich zadaniem jest badanie największych i najjaśniejszych gwiazd naszej galaktyki w celu lepszego poznania ich wewnętrznej budowy. Za zbudowanie satelitów odpowiadają polscy inżynierowie i naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych PAN i Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN.

SONY DSC

Jeden z satelitów naukowych BRITE. (www.esa.int)

Instrumenty optyczne

Firma Creotech Instruments opracowała na potrzeby projektu obserwacji rozbłysków gamma „Pi of the Sky” serię kamer CCD umożliwiających szybkie przetwarzanie i analizę danych, także w czasie rzeczywistym. Kamery dostarczają naukowcom danych o powstawaniu czarnych dziur. Sieć zrobotyzowanych teleskopów umożliwia obserwację dużego obszaru nieba i może być także wykorzystywana do detekcji i monitorowania śmieci kosmicznych.

Systemy pomiaru czasu

Firma Piktime Systems projektuje i buduje precyzyjne odbiorniki czasu, które pozwalają na porównywanie sygnałów satelitów nawigacyjnych, a następnie wyznaczenie różnicy wskazań ich zegarów. Z rozwiązań Piktime Systems korzysta laboratorium czasu głównej naziemnej stacji kontrolnej europejskiego systemu nawigacji satelitarnej Galileo we Włoszech (Galileo Control Centre, Precise Time Facility).

 Zastosowania technik satelitarnych na Ziemi:

Zobrazowania satelitarne w sektorze publicznym

Polskie firmy oferują szeroką gamę usług opartych na analizie zobrazowań satelitarnych. Dostarczane produkty obejmują m.in. analizy rozwoju aglomeracji miejskich dla planowania przestrzennego, analizy zmian środowiska na potrzeby ochrony przyrody oraz mapy wspierające zarządzanie gospodarką leśną.

Launch_of_SSETI_Express

Wyniesienie satelity SSETI Express. (www.esa.int)


Nawigacja drogowa

Polski system nawigacji satelitarnej Automapa zyskał dużą popularność dzięki integracji różnych technik satelitarnych. System wykorzystuje mapy, które są regularnie aktualizowane poprzez wykrywanie nowych budowli na zdjęciach satelitarnych. Same mapy zawierają kompletną siatkę dróg, trójwymiarowe wizualizacje budynków i ich dokładne adresy. W oparciu o analizę ruchu użytkowników funkcjonuje mechanizm pozwalający na wykrywanie i omijanie korków czy też niespodziewanych zatorów drogowych. Aktualne mapy i informacje o sytuacji drogowej są udostępniane na portalu mapowym Targeo.pl.

Monitoring pojazdów

Polska ze względu na swoje położenie należy do grupy tak zwanych krajów tranzytowych. W celu obniżenia kosztów, lepszego zarządzania flotą pojazdów i poprawy bezpieczeństwa coraz więcej polskich firm transportowych decyduje się na wykorzystanie satelitarnego monitoringu swoich pojazdów. Jest to możliwe m.in. dzięki opracowanej w Polsce platformie AutoControl 2.0, której zasięg działania obejmuje całą Europę.

Rolnictwo precyzyjne

Użytki rolne stanowią ok. 60% ogólnej powierzchni Polski, dlatego rynek usług satelitarnych dla rolnictwa ma ogromny potencjał wzrostu, a sięganie po nowe technologie sprzyja podniesieniu ogólnego poziomu efektywności tego sektora gospodarki. Polskie firmy oferują usługi w zakresie rolnictwa precyzyjnego, dostarczając rozwiązania pozwalające ocenić lokalne warunki upraw oraz narzędzia służące ich optymalizacji.

Zarządzanie kryzysowe

Położenie Polski i warunki klimatyczne powodują częste występowanie zagrożeń powodziowych i pożarowych. Obserwowane zmiany klimatyczne dają podstawy do obaw, że straty materialne w ten sposób wywołane będą narastać. Instytucje zarządzania kryzysowego w Polsce wykorzystują zobrazowania satelitarne do oceny zagrożeń, planowania działań, a także oceny zniszczeń. Przykładem tego była akcja usuwania skutków powodzi w 2010 roku. W Polsce powstało Centrum Informacji Kryzysowej, które oferuje operacyjne wsparcie służbom ratowniczym i instytucjom zarządzania kryzysowego w zakresie wykorzystywania technik satelitarnych.

Młodzi w kosmosie

W Polsce bardzo aktywną grupą działającą w sektorze kosmicznym są organizacje pozarządowe i studenckie.

Mają one udział w informowaniu opinii publicznej o korzyściach związanych z inwestycjami w przemysł kosmiczny, ponadto są miejscem zdobywania przez młode osoby pierwszych doświadczeń w tej branży.

Polscy studenci na długo przed przystąpieniem Polski do ESA uczestniczyli w większości programów edukacyjnych agencji. Należały do nich przede wszystkim projekty związane z budową satelitów takich jak: Young Engineers’ Satellite 2 (YES2), SSETI Express, European Student Earth Orbiter (ESEO) i European Student Moon Orbiter (ESMO).

Polskie studenckie eksperymenty naukowe i technologiczne były testowane podczas kampanii lotów parabolicznych i lotów balonów stratosferycznych.

W 2012 roku na orbitę okołoziemską został wyniesiony pierwszy polski studencki satelita PW-Sat, którego zadaniem było przetestowanie pasywnego systemu deorbitacji. Satelita zbudowany w standardzie Cubesat powstał na Politechnice Warszawskiej przy współpracy z Centrum Badań Kosmicznych PAN. Równie istotnym wydarzeniem było dwukrotne zwycięstwo polskich robotów zbudowanych przez studentów z Politechniki Białostockiej w prestiżowym konkursie University Rover Challenge w Stanach Zjednoczonych, organizowanym przez międzynarodową organizację The Mars Society.

Do najaktywniejszych polskich organizacji zajmujących się projektami edukacyjnymi należą: Mars Society Polska, Studenckie Koło Astronautyczne, Polskie Towarzystwo Rakietowe, ARISS Polska oraz Copernicus Project.

Źródło:Broszura Sięgając gwiazd, Polska Agencja Rozwoju Przedsiębiorczości 2013. Publikacja finansowana przez Ministerstwo Gospodarki ze środków budżetu państwa.