Malý velký nanosatelit. GRBAlpha umí zachytit gama záblesky, i když je to práce pro větší stroje
Přesně před půl rokem se dostal na oběžnou dráhu nanosatelit GRBAlpha, který úspěšně detekuje gama záblesky a mapuje částice na nízké oběžné dráze. Na jeho misi se podílejí i čeští vědci. Labutí písně vzdálených hvězd by měl být schopný zaznamenat také nový český satelit VZLUSAT 2, který už čeká na start ve Spojených státech.
V pondělí 22. března odstartovala z kosmodromu Bajkonur v Kazachstánu raketa Sojuz-2.1a., která vynesla na oběžnou dráhu celkem 38 satelitů. Jedním z nich byla i malá družice ve tvaru krychle o rozměrech 10 x 10 x 11 centimetrů a hmotnosti zhruba 1,3 kilogramů, která teď obíhá kolem Země po polární dráze ve výšce zhruba 550 kilometrů.
Čtěte také
Za misí CubeSatu GRBAlpha stojí firmy i vědci z Česka, Slovenska, Maďarska a Japonska. Po půl roce na orbitu je jasné, že tato malá kostka umí velké věci. Dokáže totiž detekovat záření provázející zhroucení velmi hmotných rotujících hvězd či srážky neutronových hvězd v podobě gama záblesků, což byla dosud doména velkých satelitů.
„První gama záblesk jsme detekovali 7. srpna. Další následoval o dva týdny později a minulý týden se nám podařilo detekovat třetí,“ popisuje astrofyzik Norbert Werner, který působí v Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity, jejíž badatelé jsou zodpovědní za vyhodnocení vědeckých dat z družice.
Jsme první nanosatelit, který detekoval gama záblesk. To se ještě žádnému CubeSatu rozměru 1U nepovedlo.
Norbert Werner
Komunikaci zajišťují vědci z Vysokého učení technického v Brně, ale zapojují se také radioamatéři z Japonska, kteří během přeletů pomáhají stahovat data. Satelit podle Wernera předčil očekávání tvůrců, kteří chtěli na prvním místě ověřit, jak technologie na orbitu funguje.
„Máme obrovskou radost, že se nám to podařilo hned s první družicí. Jsme první nanosatelit, který detekoval gama záblesk. To se ještě žádnému CubeSatu rozměru 1U nepovedlo,“ vyzdvihuje Werner.
Čtěte také
„Gama záblesky jsou relativně častý jev. Objeví se zhruba dva za den, ale každý z nich není dostatečně jasný, abychom ho takovou malou družicí zachytili. Navíc se musí odehrát na správné části oblohy,“ podotýká Werner.
Některé záblesky jsou ovšem tak jasné, že jsou vidět až z okraje pozorovatelného vesmíru. Když je satelit detekuje, můžou pak upozornit další astronomy, aby do dané oblasti namířili teleskopy a mohli tak zkoumat velmi vzdálený vesmír.
Badatelé na záblesky upozorňují v databázi GCN, kterou provozuje Goddardovo kosmické středisko americké agentury NASA.
Poslední gama záblesk detekovaný GRBAlpha podle Wernera spadá do kategorie takzvaných krátkých záblesků:
„Ty vznikají při srážce neutronových hvězd. Ukazuje se, že při těchto srážkách se vytvářejí prvky těžší než železo. Při evoluci hvězd totiž vznikají prvky až po železo. Těžší prvky vznikají při výbuchu supernov nebo při srážkách neutronových hvězd, kde mají svůj původ i gravitační vlny.“
Nevyzkoušené fotodetektory
Satelit připravili ke startu odborníci z Letecké fakulty Technické univerzity v Košicích. Klíčovým prvkem družice je tenký detektor, který je umístěný na povrchu a zabírá jednu stěnu družice.
Čtěte také
Zařízení vyvinuli a otestovali na Hirošimské univerzitě a Konkolyho observatoři v Budapešti. Obsahuje křemíkové fotodektory, které podle Wernera v kosmu zatím nebyly použity, a proto měli obavy, jak jejich citlivost v průběhu času na orbitu ovlivní zásahy protonů.
„Je to technologie od japonské firmy Hamatsu. Jedním z cílů mise bylo ověřit, jak fungují. Když se ukáže, že dobře, tak by mohly být použity i na větších a mnohem dražších misích…Když krystal zasáhne gama foton, tak se v krystalu vytvoří optické fotony. Proto musí být zabalený do nějakého odrazivého materiálu. Na konec krystalu jsme umístili malé křemíkové detektory, kterými detekujeme optické světlo, které se tvoří v krystalu po zásahu gama fotonem,“ vysvětluje Werner.
Když dáme na sebe dva detektory, tak bychom dosáhli citlivosti srovnatelné s velkou družicí Fermi agentury NASA.
Norbert Werner
Stejnou technologii by teď chtěli využít i na větším nanosatelitu, který má obsahovat celkem čtyři detektory gama záblesků.
„Spočítali jsme, že když dáme na sebe dva detektory a pokryjeme jimi dvě strany CubeSatu o rozměrech 3U, tak bychom dosáhli citlivosti srovnatelné s citlivosti detektoru na velké družici Fermi agentury NASA.“
Spousta malých satelitů
Na počátku celého projektu byl nápad, který Werner dostal spolu s maďarským kolegou Andrásem Pálem v roce 2016, když přemýšleli o tom, jak by se daly v astrofyzice využít malé a relativně levné CubeSaty, které často vynášejí rakety na oběžnou dráhu jako sekundární náklad.
Čtěte také
Brzy zjistili, že ve světě chystá nanosatelity ke sledování gama záblesků hned několik vědeckých týmů. Výsledkem jejich spolupráce by podle Wernera mohla být soustava takových družic kolem celé planety:
„GRBAlpha nese název alfa kvůli tomu, že její úlohou bylo ověřit koncept detektoru. Ale naším hlavním cílem je konstelace takových nanosatelitů, která by pokrývala celou oblohu a dokázala lokalizovat gama záblesky,“ plánuje Werner.
Když budete mít CubeSaty rozložené po oběžné dráze, tak můžete detekovat všechny gama záblesky. Pokryjete celou oblohu.
Norbert Werner
„Jedna velká družice vidí jen část oblohy. Když budete mít CubeSaty rovnoměrně rozložené po oběžné dráze, tak můžete detekovat všechny gama záblesky, protože pokrýváte celou oblohu. Toto dnes žádná mise nedokáže. A když těch malých satelitů budete mít hodně, což znamená deset až dvacet, tak můžete měřit i časové odchylky mezi detekcemi daného záblesku. Z těchto odchylek by potom šlo pomocí triangulace určit polohu na obloze,“ popisuje konečný cíl Norbert Werner z Masarykovy univerzity.
Úspěch slaví i česká družice
Další detektor gama záblesků od stejných tvůrců by se měl přitom už brzy dostat na orbit s o něco větší družicí VZLUSAT 2 Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu. Tu by po jistých odkladech mohla raketa vynést na orbit už koncem tohoto roku.
Satelit by měl navázat na úspěch mise českého satelitu VZLUSAT 1, který už posílá data z oběžné dráhy více než čtyři roky, což je na takto malý satelit poměrně dlouhá doba.
Čtěte také
„Dodnes je plně funkční a jde o nejdéle fungující české kosmické těleso. Podařilo se mu mimo jiné nasbírat kompletní radiační mapu zeměkoule. Ukazuje se, že náš řešitelský tým byl při stavbě této družice šikovný a velmi pedantní. Standardní CubeSat po takto dlouhé době už dávno nedokáže vysílat a čeká na shoření v atmosféře,“ popisuje Juraj Dudáš, který vede oddělení družicových systémů Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu, úspěch družice VZLUSAT 1, mezi jejíž klíčové tvůrce patří Vladimír Dániel a Petr Svoboda.
Jejich nová družice VZLUSAT 2 se skládá z celkem třech „kostek“. Vedle zmíněného detektoru gama záblesků také disponuje mimo jiné optickými systémy na pozorování Země, vylepšenými zařízeními na měření radiace a dalších jevů nebo systémem na přesné řízení polohy družice.
Letové okno pro start rakety, která by měla s českou nanodružici vynést do výšky 550 kilometrů je otevřeno od prvního prosince.
„Teď je satelit v USA a připravujeme se na novou integraci. Konkrétně by měl letět s raketou Falcon 9 společnosti Space X. Postupně budeme dostávat zpřesňující informace, ale doufáme, že se na orbit dostane co nejdřív,“ uzavírá Dudáš.
Poslechněte si reportáž Štěpána Sedláčka.
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Kdo jste vy? Klára, nebo učitel?
Tereza Kostková, moderátorka ČRo Dvojka
Jak Klára obrátila všechno vzhůru nohama
Knížka režiséra a herce Jakuba Nvoty v překladu Terezy Kostkové předkládá malým i velkým čtenářům dialogy malé Kláry a učitele o světě, který se dá vnímat docela jinak, než jak se píše v učebnicích.
