W Bydgoszczy trwa 47 Zjazd Fizyków Polskich. W ramach działań popularyzujących swoją dziedzinę nauki, fizycy dokonali z samego serca miasta dwóch spektakularnych sondowań stratosferycznych. Po raz pierwszy w Polsce użyto sond dwubalonowych. Odtworzono w ten sposób historyczne techniki sondowań stratosferycznych opracowane przez dwóch wielkich badaczy stratosfery, urodzonych w Bydgoszczy w XIX wieku.
W trakcie 47 Zjazdu Fizyków Polskich, organizowanego przez Polskie Towarzystwo Fizyczne, z centrum Bydgoszczy ku stratosferze wniosły się dwie unikatowe sondy stratosferyczne: BHR-21 (Bydgoszcz-Hergesell-Regener) i BHAI-21 (Bydgoszcz-Hergesell-Albert I). Sondy odtwarzały historyczne konfiguracje układów balonowych opracowanych i używanych przez Hugona Hergesella i Ericha Regenera, badaczy stratosfery z bydgoskim rodowodem, obu światowego formatu, choć dziś zapomnianych.
Sonda BHR-21 dla uhonorowania bydgoskiego matematyka i kryptologa Mariana Rejewskiego wystartowała z przebiegającego przez Stary Rynek osiemnastego południka, który przebiega także w pobliżu domu rodzinnego Rejewskiego. Gdy odrywała się od ziemi, zgromadzeni widzowie pomachali ku jej kamerom smartfonami by uczcić Jana Czochralskiego z pobliskiej Kcyni, wynalazcę metody hodowli monokryształów.
Polskie Towarzystwo Fizyczne razem z Politechniką Warszawską, Komitetem Fizyki PAN i Polskim Stowarzyszeniem Fotonicznym zamierzają wystąpić do senatu RP z propozycją ogłoszenia roku 2022 Rokiem Mieczysława Wolfkego. Był on jednym z inicjatorów i propagatorów słynnej przedwojennej próby załogowego lotu stratosferycznego balonem „Gwiazda Polski”. Sondowanie stratosferyczne w ramach Zjazdu Fizyków Polskich w Bydgoszczy stało się znakomitą okazją, by przypomnieć tę wielką postać polskiej fizyki. Warto tu dodać, że argumentując za wysłaniem „Gwiazdy Polski” do stratosfery prof. Wolke wielokrotnie powoływał się na wyniki pomiarów natężenia promieniowania kosmicznego otrzymane przez bydgoszczanina Ericha Regenera – zauważa prof. dr hab. Leszek Sirko, prezes Polskiego Towarzystwa Fizycznego.
Od strony technicznej główną pieczę nad budową obu sond oraz przebiegiem startów sprawował Robert Grochalski, bydgoszczanin, który samodzielnie przeprowadził kilkanaście sondowań stratosferycznych i dotarł swoimi balonami na wysokość niemal 40 km.
Stratosfera zawsze zachwycała mnie swoim spokojem i pięknem, fascynowała surowością panujących w niej warunków i tym, że mimo niewielkiej odległości od Ziemi przestajemy dostrzegać w niej istnienie naszej cywilizacji. Uczestnicząc w projekcie sondowań organizowanych przez Polskie Towarzystwo Fizyczne, chciałem część tej swojej fascynacji przelać na kolejne pokolenia – podkreśla Grochalski, którego córka Weronika, uczennica bydgoskiej Szkoły Podstawowej nr 14, pomagała wraz z uczniami Szkoły Podstawowej Centrum Edukacji Montessori w pracach przy budowie spadochronów obu sond.
Nie był to jedyny udział młodzieży w sondowaniach. Jedna z kapsuł lotu BHR-21 została wykonana przez uczniów VI LO, kierowanych przez nauczyciela fizyki Grzegorza Wojewodę. Zajęcia warsztatowe z młodzieżą odbywały się w salach udostępnionych przez Wydział Farmaceutyczny Collegium Medicum UMK w Bydgoszczy.
Aby zapewnić bezpieczeństwo lotu, sondy wyposażono w kilka niezależnych systemów telemetrycznych. Układy te gwarantowały możliwość ciągłego monitorowania położenia sond i miały kluczowe znaczenie dla ich szybkiego odnalezienia.
Aktualizowane na bieżąco pomiary otrzymywaliśmy dzięki użyciu sieci LoRaWAN, która ma strukturę podobną do sieci komórkowych i z uwagi na duży zasięg przy małej mocy mocy sygnału cieszy się rosnącą popularnością, a więc i dobrym pokryciem obszaru poszukiwań – wyjaśnia zaangażowany w projekt Mariusz Kubas, inicjator grupy TTM Bydgoszcz (The Things Network) i Stowarzyszenia Otwarta Sieć Rzeczy, organizacji zajmujących się rozwijaniem i propagowaniem technologii otwartej sieci radiowej LoRaWAN.
Najbardziej doświadczonym członkiem ekip poszukiwawczych był Włodzimierz Tarnowski z wrocławskiego
Stowarzyszenia WroSpace, który przeprowadził ponad 80 misji stratosferycznych.
Sondowanie BHR-21 zostało sprofilowane pod kątem pomiarów natężenia promieniowania kosmicznego, w których specjalizował się Erich Regener. Detektory CosmicWatch, udostępnione dzięki życzliwości Narodowego Centrum Badań Jądrowych, dotarły na wysokość 20 214 m. Z kolei lot BHAI-21 dedykowano badaniom związanym z meteorologią i działalnością Hugona Hergesella. W jednej z kapsuł znalazła się woda pobrana tuż przed startem z pobliskiej, słynącej z czystości rzeki Brdy. Próbka została umieszczona w otwartym pojemniku obserwowanym przez kamerę. Zarejestrowany film wkrótce zostanie upubliczniony. Widać na nim złożoność przemian fazowych wody w warunkach zmieniającego się ciśnienia i temperatury. Na pokładzie jednej z kapsuł znalazły się także nasiona z
realizowanych na Politechnice Bydgoskiej projektów „Pradawne ziarno” i „Nowa trawa” oraz nasiona zbóż z Młynów Rothera, bydgoskiej placówki kulturalnej, z której tarasu wystartowała sonda.
Przebieg sondowań BHR-21 i BHAI-21 udało się w istotnej części zarejestrować za pomocą wysokorozdzielczej kamery sferycznej INSTA360. Możliwość swobodnego wyboru kierunku oglądania miała kluczowe znaczenie dla przebiegu przedsięwzięcia. Okazało się bowiem, że w pierwszym locie balon, który podczas opadania powinien pełnić funkcję spadochronu, miał zbyt małą wyporność i przy starcie znalazł się u dołu sondy, gdzie już w początkowej fazie wznoszenia splątał się z kapsułami. W rezultacie przez niemal cały lot był wleczony u dołu konstrukcji. Gdy główny balon pękł w stratosferze, balon-spadochron przeleciał przez oba spadochrony awaryjne i wszystkie kapsuły, plącząc olinowanie i dokonując czegoś, co fizycy nazwaliby inwersją obsadzeń: kapsuły pierwotnie zainstalowane na górze układu balonowego nagle znalazły się na dole.
Takich nagrań z lotu stratosferycznego nie ma nigdzie. To była spektakularna wizualnie i na szczęście dla nikogo niegroźna – bo dziejąca się na wysokości 20 km – katastrofa. W jej wyniku sonda BHR-21 opadała hamowana jedynie plątaniną szczątków dwóch balonów i dwóch spadochronów. Mieliśmy jednak spore szczęście. Lądowanie przebiegło cztery kilometry od Mogilna, w szczerym polu, przy czym pole to było na dodatek świeżo i równo zaorane. Mimo dość twardego charakteru, lądowanie przetrwały wszystkie elementy elektroniczne i optyczne – raportuje Jarosław Chrostowski, jeden ze współorganizatorów Zjazdu Fizyków Polskich w Bydgoszczy.
Po przetworzeniu zebranych danych, zdjęć i filmów fizycy planują umieścić zarejestrowane materiały w ogólnodostępnych serwisach internetowych, gdzie każdy zainteresowany będzie mógł wirtualnie „wsiąść” do sondy i przeżyć lot samodzielnie, swobodnie wybierając kierunek obserwacji. Informacje o udostępnianych materiałach będą zamieszczane na stronie Zjazdu Fizyków Polskich w Bydgoszczy (https://47zfp.utp.edu.pl/). Tandemowe eksperymenty balonowe stanowiły wydarzenia inaugurujące Zjazd i były finansowane z funduszy zjazdowych,
pochodzących od sponsora strategicznego, firmy Solbet z Solca Kujawskiego.
Lot sondy BHAI-21 przebiegł już dokładnie według schematu z tak wielkim powodzeniem stosowanego przez Hergesella i Regenera. Sonda wznosiła się na dwóch balonach. W stratosferze na wysokości 23349 m pękł jeden i
opadanie zgodnie z planem odbyło się w całości na drugim balonie. Do lądowania doszło we wsi Psary koło Turka. Tu sznur kapsuł, unoszony nad ulicą przez ocalały balon, został zauważony przez Łukasza Rzadkiewę, biotechnologa mieszkającego w pobliżu. Ekipa poszukiwawcza Zjazdu Fizyków Polskich znalazła się na miejscu lądowania po godzinie, na moment przed ściągnięciem sondy znad ulicy przez straż pożarną ubezpieczaną przez służby energetyczne.
Dzięki Polskiemu Towarzystwu Fizycznemu udało się wręcz modelowo odtworzyć przebieg historycznych technik sondowań dwubalonowych. Na dodatek zrobiliśmy to w sposób modelowy także z punktu widzenia metody naukowej: co prawda w pierwszym sondowaniu popełniliśmy błąd, ale w drugim wyciągnęliśmy wszystkie wnioski. Nauka nie polega bowiem na tym, żeby być wszystkowiedzącym czy bezbłędnym, tylko na tym, żeby każdy błąd w miarę możliwości popełniać tylko raz – podsumowuje Chrostowski.
Hugo Hergesell był człowiekiem, który w danych temperaturowych z sondowania balonowego z listopada 1896 roku jako pierwszy zobaczył ślad stratosfery. Nie zrozumiał jego natury, lecz nie zlekceważył i próbował wyjaśnić na gruncie ówcześnie dostępnej wiedzy. Wśród innych osiągnięć Hergesella należy wymienić odkrycie antypasatów podczas sondowań na Atlantyku przeprowadzonych z księciem Albertem I z Monako za pomocą opracowanych przez siebie sond dwubalonowych oraz fundamentalny wkład w powstanie globalnej meteorologii, bez której nie byłoby dzisiejszych prognoz pogody.
Erich Regener, nominowany do Nagrody Nobla przez współtwórcę mechaniki kwantowej Erwina Schrödingera, był w pierwszej połowie XX wieku jednym z czołowych badaczy promieniowania kosmicznego i ozonu atmosferycznego. To on znalazł właściwe położenie warstwy ozonowej w atmosferze, w sondowaniu balonowym jako pierwszy zarejestrował ultrafioletową część widma słonecznego, odkrył nazywane dziś jego imieniem maksimum natężenia
promieniowania kosmicznego w atmosferze (czyli front, gdzie atmosfera zderza się z promieniowaniem kosmicznym), najdokładniej przewidział temperaturę mikrofalowego promieniowania kosmicznego tła oraz jako pierwszy dokładnie zmierzył wartość elementarnego ładunku elektrycznego. Co szczególnie ważne, to właśnie Regener otworzył przed ludzkością kosmos jako obszar eksploracji: zbudował pierwszy próbnik naukowy do pierwszej rakiety zdolnej dotrzeć w przestrzeń kosmiczną. Rakietą tą była A4, która użyta jako broń zdobyła złowieszczą sławę pod nazwą V2.
Zjazd Fizyków Polskich w Bydgoszczy potrwa do czwartku. Patronem medialnym wydarzenia jest „Forum Akademickie”.
MK, źródło: ZFP
