Duma polskiej astronomii

Radioteleskop z Piwnic.

 Ten teleskop należy do czołówki radioteleskopów w Europie. Jego parametry oraz doskonała konstrukcja pozwalają osiągać wyniki na światowym poziomie. Został zaprojektowany, wykonany i jest użytkowany w Polsce i przez Polaków. Należy także do międzynarodowej sieci. Jego czasza ma średnicę 32 m, a wysokość sięga 10 piętra. Oddano go do użytku w 1994 roku i do dziś jest znakomitą wizytówką naszych możliwości i poziomu nauki.

  Największe radioteleskopy mają ponad 100 metrów, jednak konstrukcja toruńskiego urządzenia sprawia, że jest najlepszym teleskopem w swojej klasie na świecie. Jego budowa była dla Polaków prawdziwym wyzwaniem. Pracowali nad nim najlepsi polscy naukowcy. Plany oraz konstrukcje tworzono w oparciu o światowe trendy, a w jego budowie uczestniczyło ponad 60 polskich firm. Głównym projektantem był inżynier Zygmunt Bojakowski. Projekt od samego początku nadzorowany był przez naukowców z UMK w Toruniu.

Dzięki badaniom, prowadzonym przy wykorzystaniu tego największego w Polsce radioteleskopu, toruńskie Centrum Astronomii uznawane jest za najlepsze w Europie Wschodniej. Obecnie Polska jest uważana za partnera badań na poziomie takich krajów, jak Włochy, Szwecja, Anglia czy Holandia, należące do krajów wiodących w badaniach radioastronomii w Europie.

Z Piwnic do Europy

Centrum Astronomii od początku swego istnienia miało wiele planów badawczych, jednak ograniczenia techniczne nie pozwalały na ich realizację. Dlatego właśnie postanowiono zbudować teleskop na światowym poziomie. Początkowo był to teleskop o średnicy 15 metrów. Był on jednak niewystarczający, aby stać się częścią większego systemu. Dopiero budowa w Piwnicach koło Torunia 32-metrowego radioteleskopu dała początek europejskiej współpracy, pozwalającej łączyć w sieć pojedyncze, oddalone od siebie nawet o tysiące kilometrów urządzenia obserwacyjne. Taka współpraca daje każdemu z ośrodków badawczych możliwość posługiwania się radioteleskopem o łącznej rozdzielczości kątowej i średnicy sięgającej od kilkuset do kilku tysięcy kilometrów. Ta technika daje członkom sieci możliwości uzyskiwania obrazów nawet milion razy dokładniejszych niż te, które uzyskiwane są przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Hubble'a!

 

Piwnice i radioteleskop. Fot. J. Paszkowska.

Celem badawczym polskiej radioastronomii od samego początku było monitorowanie pulsarów. Prace te prowadzono pod kierunkiem prof. Aleksandra Wolszczana. Badano własności tych gwiazd neutronowych i prowadzono poszukiwania molekuł w przestrzeni kosmicznej - w szczególności cząsteczek metanolu, który, jak podkreśla prof. dr hab. Andrzej Kus, dyrektor Centrum Astronomii UMK w Toruniu, jest bardzo dobrym wskaźnikiem miejsc, w których powstają nowe gwiazdy i rodzą się nowe układy planetarne.

Największym osiągnięciem polskiej radioastronomii, przy wykorzystaniu właśnie radioteleskopu z Piwnic, jest przegląd Drogi Mlecznej, uznawany za najlepszy na świecie dla nieba północnego. Zebrane dane są wykorzystywane  przez wiele innych obserwatoriów na świecie. Obecnie Centrum Astronomii w Toruniu zajmuje się projektem wykonywanym przy współpracy z Instytutem Maxa Plancka. Projekt ten obejmuje przegląd dużego obszaru Drogi Mlecznej pod kątem badania naturalnego promieniowania w naszej galaktyce.

Obserwacje gwiazd, ich ruchów i materii międzygwiazdowej pozwoliły Polakom osiągnąć najlepsze wyniki wśród radioteleskopów sieci europejskiej. Centrum Astronomii UMK w Toruniu uczestniczy w wielu projektach i programach europejskich, dlatego jest ono ważnym ośrodkiem rozwoju nowoczesnej nauki w Europie.

Technologiczne cudo

Wielkość czaszy radioteleskopu ma wpływ na jego rozdzielczość kątową. Im większa średnica, tym lepsza ostrość widzenia. Kierunkowość anteny pozwala mierzyć, skąd dociera promieniowanie radiowe. Kolejnym ważnym parametrem jest precyzja sterowania anteną. Pozwala ona na dokładne skierowanie jej w dowolne miejsce na niebie. Konstrukcja radioteleskopu posiada własności samo korygujące się. Antena i wysokiej jakości urządzenia odbiorcze oraz urządzenia do przetwarzania sygnału i analizy jego własności sprawiają, że toruński radioteleskop należy do najlepszych w swojej klasie.

Prace badawcze z użyciem podtoruńskiego radioteleskopu trwają non stop. Jedynymi przerwami są konieczne prace serwisowe. Ponieważ radioteleskop bada fale radiowe, obserwacje mogą być prowadzone zarówno w dzień jak i w nocy – jak mówi prof. Andrzej Kus, dla takiego teleskopu niebo jest zawsze czarne. Są jednak pewne uwarunkowania pogodowe, wpływające na jakość pracy radioteleskopu, szczególnie w pracy na falach krótkich. Chmury z dużą ilością opadów deszczu czy śniegu bardzo silnie absorbują fale radiowe. Prace na wysokich częstotliwościach także powinny być prowadzone przy perfekcyjnie czystym niebie. Radioteleskop jest „potężnym żaglem” dla wiatru, więc jego położenie powinno być uzależnione również od siły tego żywiołu. 

Konstrukcja radioteleskopu to złożony mechanizm. Za kontrolę wybranych obszarów pracy radioteleskopu odpowiedzialnych jest kilkanaście komputerów, współdziałających ze sobą. Teleskop ma kilka komputerów, nadzorujących pracę. Kontrola odbywa się z pomieszczenia zwanego „sterownią radioteleskopu”. Należy ona do globalnej sieci, dlatego też możliwe jest zdalne sterowanie anteną z każdego miejsca w świecie.

 

Astronom-odludek?

 

Przeznaczeniem radioteleskopu jest odbieranie najsłabszych nawet sygnałów radiowych, dlatego też zastosowano w nim najbardziej zaawansowane technologicznie rozwiązania. W urządzeniach odbiorczych oraz urządzeniach służących do przetwarzania sygnału analogowego na cyfrowy wykorzystuje się technologie informatyczne o „wysokim poziomie inteligencji i wymagań”, jak nazywa je prof. Andrzej Kus, dodając, że cała praca radioteleskopu odbywa się w technikach cyfrowych.

 

Na pracę radioteleskopu ogromny wpływ ma otoczenie, w jakim się znajduje. Światła miasta produkują ogrom rozproszonego światła, uniemożliwiającego pracę teleskopu. Nadajniki radiowe, które znajdują się w jego okolicach, powodują nienaturalne źródło promieniowania i również mogą powodować kłopoty badaczy. Obecnie najlepszą lokalizacją dla pracy radioteleskopu są miejsca oddalone od cywilizacji. Największe na świecie radioteleskopy znajdują się w zachodniej Australii, południowej Afryce oraz w wysokich górach w Chile. Polski radioteleskop znajduje się z Piwnicach w okolicach Torunia. Jego otoczenie to rozciągające się na wielu hektarach pola, oddzielone od miasta i jego sygnałów radiowych pasem lasu.

 

Nauka z przyszłością

 

Historia radioastronomii sięga lat 30. ubiegłego stulecia. Pierwsze prace dotyczyły pomiarów naturalnego promieniowania radiowego z kosmosu. II wojna światowa spowodowała przerwę w publikacjach naukowych. Po wojnie rozpoczęła się wielka eksplozja wyników badań radioastronomicznych. Od tego czasu nastąpił rozwój metod i technik badawczych w tej dziedzinie. „Zaczęło się  to w Wielkiej Brytanii, gdzie początkowo wykorzystywano sygnał radiowy w celach militarnych. Ogromny rozwój technik radiowych i radiolokacyjnych podczas II wojny światowej pozwolił po wojnie na wykorzystanie tej wiedzy w celach pokojowych” - tłumaczy prof. Andrzej Kus. W Polsce prace nad radioastronomią rozpoczęły się pod koniec lat 50., jednak jej prawdziwy rozwój, który sprawił, że dołączyliśmy do poziomu europejskiego, nastąpił pod koniec lat 70.

 

Warto dodać, że światowa sieć radioteleskopów określana jest terminem interferometrii wielkobazowej (VLBI, Very Long Baseline Interferometry). Należące do niej radioteleskopy, znajdujące się na różnych kontynentach, połączone są gigabitowym łączem światłowodowym.

 

Joanna Paszkowska

 

POSŁUCHAJ AUDYCJI - mp3 (31,89 MB)