Z prof. Edwinem Wnukiem z Instytutu Obserwatorium Astronomiczne UAM rozmawia Krzysztof Smura.
- Panie profesorze. Instytut, którego do niedawna był pan szefem przeszedł długą drogę. Zaczynał wraz z Uniwersytetem Poznańskim. Dziś to wiodąca jednostka naukowa o której się mówi. Badań, którymi się zajmujecie jest coraz więcej…
To prawda. Tylko w tej chwili jesteśmy w trakcie realizacji kilku projektów europejskich. Pięć z nich jest związanych z Europejską Agencją Kosmiczną, a o szóstym z ESA rozmawiamy. Druga ścieżka to granty Komisji Europejskiej i w jej ramach zrealizowaliśmy duży projekt dotyczący śmieci kosmicznych – budowy lasera do eliminacji kosmicznych odpadów. Koledzy kończą kolejny projekt dotyczący fizyki małych planet, a obecnie bardzo intensywnie wchodzimy w projekt finansowany przez Komisję Europejską w ramach Horyzontu 2020 tj. w kwestię uczestnictwa Polski w konsorcjum europejskim do wykrywania i śledzenia sztucznych satelitów i śmieci kosmicznych.
Polska od stycznia tego roku stała się członkiem tego konsorcjum i dołączyła do pięciu państw założycieli. Wraz z całym konsorcjum przystępujemy obecnie do prac związanych z przygotowaniem kolejnego projektu – tym razem na 70 mln euro. Chodzi o budowę niezależnego systemu europejskiego do wykrywania i śledzenia sztucznych satelitów i śmieci kosmicznych. Niezależnego od USA. Nasz uniwersytet bardzo mocno w tym uczestniczy. Powiedziałbym nawet, że jesteśmy tu jednostką wiodącą.
Słowem ogromne pieniądze ,,wrzucamy w śmieci’’?
Europejski program SSA - Space Situational Awareness czyli określenie sytuacji w kosmosie, która zagraża Ziemi to nasz priorytet. SSA składa się z trzech elementów: NEO – planetoidy zbliżające się do Ziemi, (przykład Czelabińska), drugi to SWE - pogoda kosmiczna czyli wpływ Słońca na to, co dzieje się na Ziemi i wokół niej i trzeci to SST - sztuczne satelity i śmieci kosmiczne, obserwacje i monitorowanie ich ruchu orbitalnego. Właśnie on jest obecnie naszym priorytetem. Z jednej strony jest to pogranicze nauki i aplikacji, bo nie jest to czysta nauka. Potrzeba narzędzi teoretycznych i obliczeniowych, które zostały wypracowane na uczelniach. Nauka musi w tym uczestniczyć, a z drugiej strony muszą w tym uczestniczyć firmy branży kosmicznej.
Również na UAM w tej kwestii wiążemy współpracę między firmami a nauką?
Jak najbardziej. Te projekty są realizowane w konsorcjach, w których uczestniczą np. 2-3 firmy i dwie jednostki naukowe. Przykładowo w PPNT mieści jedna z firm z którą realizujemy gros projektów. Bardzo silnie działamy z astronomem amatorem, lekarzem Michałem Żołnowskim z Krakowa mającym własne obserwatorium i kilka teleskopów na świecie. Buduje kolejne. On reprezentuje nas też na najważniejszej konferencji SST, która rokrocznie odbywa się na Hawajach. To działanie na pograniczu nauka-aplikacje i nie wszyscy potrafią to docenić. Trzeba jednak oddać prawdę np. dr Żołnowskiemu, który odkrył ponad sto planetoid zarejestrowanych przez Międzynarodową Unię Astronomiczną. Ba. Jedna z nich nosi jego imię, a inna jego żony. Obok Skłodowskiej, Chopina jest więc i pani Marta. Astronom amator dostaje dziś granty z Europejskiej Agencji Kosmicznej.
Rola UAM w badaniach i projektowaniu systemu monitorowania, a nawet zwalczania zagrożeń jest niebagatelna. Co musieliśmy zrobić żeby tak się stało?
Od początku ery satelitarnej, a więc od 1957 roku zajmujemy się obserwacjami sztucznych satelitów i jesteśmy w tym wyspecjalizowani. Podobnie jak i w teorii ich ruchu. Nie zajmujemy się np. pogodą kosmiczną, bo to jest domena Wrocławia, ale od lat 50/60 rozpoczęły się u nas badania planetoid i powstała niezwykle silna grupa naukowa (dziś około 10 osób) i nieskromnie mówiąc jesteśmy dziś z pewnością jedną z najsilniejszych grup w Europie. Mamy kilka niezwykle wydajnych naukowo młodych osób, bardzo zaangażowanych. To daje dużą satysfakcję i sprawia że ze spokojem możemy myśleć o przyszłości poznańskiej jednostki.
Czy walka z kosmicznymi śmieciami nie przypomina panu walki z wiatrakami?
Era kosmiczna spowodowała, że nikt na początku nie zdawał sobie sprawy z zagrożeń w tej wielkiej przestrzeni. Z czasem obiektów zaczęło przybywać i dziś rodzi się pytanie czy kosmiczne śmieci zagrażają ziemskiej cywilizacji. Ogromna liczba wystrzeliwanych satelitów powoduje że pozostałości po nich jest bardzo dużo. I liczba ta rośnie lawinowo. Dziś możemy wręcz domniemywać, że każdy satelita po jakimś czasie może zostać rozbity przez kosmiczne śmieci i trzeba temu zaradzić. Inaczej zagrożona będzie gospodarka światowa, rolnictwo, telekomunikacja.
Europa buduje niezależny system do nawigacji Galileo, a także system Copernicus, który służy do monitorowania wszystkiego co się dzieje w zakresie środowiska. Obecnie mamy około 1700 aktywnych satelitów, w tym satelitów ukierunkowanych na obronność. Stąd ochrona jest konieczna.
W 1993 roku zostałem zaproszony do U.S. Naval Obserwatory w Waszyngtonie. Amerykanie organizowali konferencję przed wystrzeleniem stacji kosmicznej. Zaproszono 30 osób z całego świata, a temat był jeden – zapobieżenie zniszczenia stacji kosmicznej przez kosmiczne śmieci. Jako, że zajmowałem się teorią ruchu satelitów zostałem zaproszony. I od tego czasu pracuję z ekspertami, których wówczas poznałem. Amerykański system NORAD śledzi ruch około 25 tysięcy obiektów satelitarnych (w tym śmieci), z czego około 5 tysięcy jest tajnych. Chcąc się uniezależnić od Amerykanów kilka lat temu Komisja Europejska zdecydowała o budowie własnego systemu do śledzenia i wykrywania satelitów. Pracę rozpoczęło 5 krajów. Od 1 stycznia tego roku dołączyła do nich Polska a od 1 kwietnia zaczęła się praca operacyjna. Dla Centrum Operacyjnego w Warszawie, ośrodek poznański przygotowuje software projektu. W całość bardzo zaangażowana jest strona wojskowa, więc wiele z naszych badań objętych jest klauzula tajności.
Czy posiadając dzisiejsze narzędzia jesteśmy w stanie obserwować wszystkie kosmiczne śmieci?
Obecnie jedynym działającym systemem jest system amerykański. To jest zespół kilkudziesięciu radarów do obserwacji obiektów bliższych Ziemi. Do obserwacji dalszych służą teleskopy. Amerykanie mogą obserwować wszystko co ma rozmiary powyżej 10 centymetrów i krąży wokół Ziemi po niskich orbitach, do 2000 km, oraz o rozmiarach 30 cm na orbicie geostacjonarnej., Tworząc system europejski wchodzimy do gry tylko z teleskopami.
Naszym uniwersyteckim teleskopem w Arizonie jesteśmy w stanie obserwować obiekty mniejsze niż Amerykanie. W granicach 5 do 10 centymetrów. Jak już wspomniałem Amerykanie obserwują obecnie do 25 tysięcy obiektów. Ile w takim razie jest tych mniejszych, których nie widzimy, a które stanowią realne zagrożenie dla kosmicznych misji? Jest ich mnóstwo. Ich liczbę szacuje się na 600 do 700 tysięcy…
Przykład zagrożenia?
Kulka aluminiowa o rozmiarze 1 centymetra poruszająca się w przestrzeni z prędkością 7 km na sekundę ma taką energię kinetyczną jak samochód osobowy jadący z prędkością 50 km/godzinę. Proszę sobie wyobrazić skutek uderzenia tego samochodu. Jest on porównywalny ze wspomnianą kulką aluminiową.
Zderzeń satelitów jest coraz więcej. Tym samym liczba odłamków-śmieci się mnoży
Winna temu choćby niefrasobliwość Chińczyków. Dziesięć lat temu głośna była sprawa zestrzelenia przez nich własnego satelity. Jego rozbicie spowodowało namnożenie niebezpieczeństw w skali niewyobrażalnej. Powstało ponad 3 tysięcy kawałków o rozmiarze przekraczającym 10 cm. A ile tych mniejszych, nie wiadomo. W marcu tego roku podobne działanie, w nieco mniejszej skali, przeprowadziły Indie. Nie tędy droga. Więcej. Europejska Agencja Kosmiczna straciła kontrolę nad satelitą wielkości autobusu.
Chodzi o kosztujący niemal 3 mld dolarów Envisat ?
Tak. Niestety nadal nie ma pomysłu jak go zneutralizować, ściągnąć. Trzeba by go w końcu złapać, bo skutki zderzenia mogą być ogromne.
Poznański ośrodek opracował program do tego typu działań. Mówił pan o tym w jednej z audycji naukowych. Kosztuje on ponad miliard euro…
Niestety. To musi kosztować. Pomysłów jest sporo. Od takich, które sugerują pojedyncze wyłapywanie obiektów i sprowadzanie ich na Ziemię – koszty byłby niewyobrażalne – po zestrzeliwanie ich laserem. Nasz projekt nazywał się CLEANSPACE i wykonywaliśmy go razem z Francuzami, Niemcami i Hiszpanami w ramach FP7. Nasza metoda opierała się właśnie o wykorzystanie lasera ogromnej energii. Praca trwała trzy lata. Potrzebowaliśmy ogromnej energii i lustra o średnicy 7 do 10 metrów, które formuje wiązkę laserową wielkości lustra i na wysokości tysiąca kilometrów skupia się do średnicy pół metra. Naszym zadaniem było opracowanie teorii ruchu, która pozwalałaby trafić w obiekt poruszający się z ogromna szybkością około 7 km/s. Prototyp stworzyli Francuzi i Niemcy i okazało się, że to działa. Problemem było takie trafienie obiektu, by nie podwyższać jego orbity tylko go z niej wytrącić, a efektem miało być spalenie go w atmosferze. Obliczenia były bardzo skomplikowane, bo przecież każdy obiekt, śmieć – ma inny kształt. Ostatecznie otrzymaliśmy bardzo wysokie oceny za nasza prace, ale obliczyliśmy też, że potrzebne jest kilka tego typu urządzeń, a każde kosztowałoby około mld euro.
Kogo na to stać?
No właśnie. Konkluzja nie napawa optymizmem, ale była taka, że sponsorzy znajdą się w sytuacji, gdy kilka ważnych satelitów zostanie uszkodzonych. A to się stanie. Obecnie uczniowie, studenci budują satelity i wysyłają je w kosmos. Prywatne firmy go nimi zaśmiecają. Liczba minisatelitów o rozmiarach pudełka 10X10 centymetrów rośnie lawinowo. Ba. Są pomysły by na orbicie umieszczać reklamy. Celują w tym Japończycy.
Jak w takim razie ustrzec się przed tymi najmniejszymi odpadami – do 5 centymetrów?
Budowane są specjalne osłony w postaci kilku warstw, które powodują wytracanie energii przez intruza w momencie uderzenia. Intruza o wielkości do 1 centymetra bo taka ochrona przed większymi obiektami jest nieskuteczna.
Nie można przed nimi uciec?
Można, pod warunkiem, że chroniony satelita jest wyposażony w silniki (i zapas paliwa) umożliwiające wykonanie uniku, czyli manewru orbitalnego. Zmiana trajektorii lotu satelity może być wykorzystana także do innego celu. Półtora roku temu, w czasie mojego pobytu w Pensylwanii pokazano nam przykłady sytuacji w których satelity chińskie i rosyjskie podchodziły i monitorowały np. satelity amerykańskie. To sytuacja bardzo niebezpieczna świadcząca o tym, że każde z tych państw może zrobić to co zechce z ,,obcym’’.
Mówimy już o kosmicznej broni?
Jak najbardziej. Ale Amerykanie sobie poradzą.
Czytaj też: Naukowcy z UAM pomogą na drodze mlecznej