Na Uniwersytecie Jagiellońskim trwają prace nad pierwszym w historii uczelni satelitą naukowym. Teleskop kosmiczny konstruowany w ramach misji HYADES już za kilka lat wzleci na orbitę, by badać tajemnice pochodzenia ziemskiej wody i nie tylko.
HYADES („HYdrogen And DEuterium Survey of minor bodies: transformative science with a purpose-built CubeSat”) powstaje dzięki grantowi ERC Consolidator otrzymanemu w 2023 roku przez dr. Michała Drahusa z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ. Jego zespół buduje teleskop kosmiczny do obserwacji wodoru i deuteru wokół małych ciał w Układzie Słonecznym.
Woda to jeden z najważniejszych związków chemicznych potrzebnych do rozwoju życia. Cząsteczki wody są również powszechnie obecne w kosmosie. Stanowią między innymi główny składnik, z którego zbudowane są komety. Bezpośrednia obserwacja kometarnej wody jest jednak bardzo trudna. Znacznie łatwiej jest zaobserwować atomy wodoru uwolnione w gazowych otoczkach komet wskutek rozpadu cząsteczek wody – przyznaje dr Michał Drahus.
Atomy te emitują bardzo dużą ilość światła poprzez tzw. linię Lyman alfa, co czyni z nich niezwykle czuły „detektor” kometarnej wody. Zarówno tej zwykłej, jak i jej cięższych wariantów, o których obecności świadczy deuter – jedyny stabilny izotop wodoru. Jednak obserwacja kometarnej linii Lyman alfa stanowi spore wyzwanie, gdyż znajduje się ona w zakresie dalekiego ultrafioletu i jest całkowicie pochłaniana przez ziemską atmosferę. Aby ominąć tę przeszkodę, w ramach projektu HYADES powstanie nowy satelita, zaprojektowany specjalnie do obserwacji linii Lyman alfa w warunkach kosmicznych, tj. poza ziemską atmosferą.
Dzięki bezprecedensowej czułości na wodór, w tym także deuter, nowe narzędzie pozwoli nam poszukać odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące bliskiego Wszechświata. Przede wszystkim przetestujemy różne grupy komet jako możliwe źródło wody na Ziemi. Zgodnie z najnowszą wiedzą, nasza planeta uformowała się praktycznie bez wody, dlatego trwają poszukiwania źródeł ziemskich oceanów w kosmosie – zauważa dr Drahus.
Teleskop, który zostanie umieszczony na pokładzie małego satelity, będzie prowadził obserwacje w ultrafiolecie. Analizując stosunek wodoru i deuteru w wodzie zawartej w kometach, naukowcy chcą lepiej zrozumieć, skąd pochodzi woda na Ziemi i czy jej źródła są pozaziemskie.
W ciągu ostatnich 35 lat podobne badania przeprowadzono z największym trudem dla 12 komet i uzyskano niejednoznaczne wyniki. W naszym projekcie przebadamy pod tym kątem około 50 komet i to w zaledwie 3 lata – podkreśla dr Drahus.
Satelita będzie również gotów do obserwacji obiektów międzygwiezdnych, takich jak 1I/ʻOumuamua, 2I/Borisov czy niedawno odkryty 3I/ATLAS, które mogą przynieść dane o wodzie z innych układów planetarnych. Przygotowania do misji HYADES zbiegają się w czasie z obecnością pierwszego Polaka na pokładzie ISS.
Dr Sławosz Uznański-Wiśniewski realizuje na stacji m.in. eksperymenty związane z testowaniem pracy wyspecjalizowanego komputera w warunkach podwyższonej radiacji. To również tematyka szczególnie ważna dla nas – zespołu HYADES – bo budując instrument satelitarny, musimy uwzględniać wpływ promieniowania na jego działanie. Komponenty elektroniczne ulegają stopniowej degradacji i to realne wyzwanie inżynieryjne – zauważa dr hab. inż. Piotr Orleański, dyrektor Centrum Badań Kosmicznych PAN i główny inżynier misji HYADES.
Krakowski zespół przeprowadza testy w uniwersyteckim synchrotronie SOLARIS. Właśnie tam, przy użyciu linii URANOS, promieniowanie Lyman-alfa wykorzystuje się do sprawdzania kluczowych komponentów detektora. Obecnie testowane są pierwsze elementy instrumentu HYADES, a w ciągu roku planowane jest zakończenie budowy i badania jego prototypu laboratoryjnego. Kolejnym krokiem będzie przygotowanie wersji lotnej. Integracja z satelitą oraz start misji planowane są na 2028 rok.
MK, źródło: UJ