Úvodní strana  >  Články  >  Kosmonautika  >  INTEGRAL a Česká republika (3)
René Hudec Vytisknout článek

INTEGRAL a Česká republika (3)

první astrofyzikální družice evropské kosmické agentury ESA s českou účastí
René Hudec, Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov

ISDC - mezinárodní vědecké středisko

Oběžná dráha družice INTEGRAL

Druhou hlavní oblastí, kterou se na projektu INTEGRALaktivně podílíme, je ISDC, tedy INTEGRALScience Data Centre (Vědecké středisko projektuINTEGRAL) umístěné poblíž Ženevské observatořeve Versoix, Švýcarsko. Toto důležité centrum jeprovozováno konsorciem významných evropskýchvědeckých ústavů, k nimž patří i ASÚ AV ČRv Ondřejově.

ISDC je střediskem, ve kterém budou telemetrická data z družice zpracována až na úroveňumožňující jednotlivým vědeckým pracovníkům uživatelům - jejich vědeckou interpretaci. To znamenánapříklad plnou korekci vůči technickýmpřístrojovým vlivům a efektům a základní standardnívědecké procesy a analýzy. ISDC také zajistíarchivaci dat a zabezpečí jejich zpřístupněnívědecké světové komunitě.

K dalším úkolům ISDC patří zejména: předzpracovánítelemetrie z vědeckých experimentůa vytvoření odpovídajících archivů, kontrola stavuvědeckých přístrojů a jejich výkonu, zajištění rychléanalýzy pro testování kritických parametrů přístrojů,hledání přechodných zdrojů, jejich rychláanalýza a případně klasifikace jako T0 O s nahlášením do ISOC (operační středisko projektuumístěné ve středisku ESA ESTEC, Nizozemí), podporaprocesu přidělování pozorovacího časuv součinnosti s ISOC, zajišťování přístupu k předzpracovanýma archivním datům pro vědeckoukomunitu, spolupráce s přístrojovými týmy, účast nakalibraci přístrojů a podpora a asistence světovévědecké komunitě při analýze získaných dat.

Naše dosavadní konkrétní účast na práci ISDCspočívala jednak v přípravě pozemního segmentu(podrobně viz další kapitola), jednak v účasti navývoji programů přímo v týmu střediska. Náš pracovníkIng. Dr. Jan Soldán, který působí již čtvrtýmrokem přímo v týmu, zatím implementoval propotřeby ISDC programový balík pro tzv. pipelineanalysis OPUS (převzatý z Hubbleova kosmickéhoteleskopu HST)a pracoval i na programu pro rychlédekódování informace o zábleskových zdrojíchzáření gama (Gamma Ray Bursts , GRB)a jejich distribucipozemním pozorovatelům. Nyní dokončujepředevším vývoj programového vybavení pro dataz experimentu OMC a jejich implementaci do ISDC. Díky naší účasti v konsorciu střediska máme všakrovněž podíl na vědecké koncepci, výběru objektůa přípravě vědeckého zpracování dat. Jako členovékonsorcia ISDC máme stejná práva jako ostatníústavy včetně těch, které přímo vyvíjejí nebo financujípalubní hardware. Tento podíl se bude postupnězvyšovat tak, jak se blíží vlastní start družice. K zajištění optimálního využití dat z projektu vznikáv České republice vědecký tým, zahrnující vědecképracovníky, doktorandy a studenty z několikavědeckých pracovišť: Astronomického ústavuAkademie věd České republiky, Elektrotechnickéfakulty ČVUT, Astronomického ústavu Matematicko-fyzikálnífakulty Univerzity Karlovy v Prazea Přírodovědecké fakulty Masarykovy Univerzityv Brně. Možnost účasti je ovšem otevřena i pro dalšízájemce.

Pokud jde o konkrétní vědecké zaměření našíúčasti a naše práva na data po startu družice, schválil mezinárodní vědecký řídící výbor projektupřidělení výzkumného oboru Kataklyzmicképroměnné a příbuzné objekty do kompetenceautorovi tohoto článku (jistěže jde o reprezentacicelé české skupiny projektu INTEGRAL). To znamená,že data získaná v rámci garantovaného časupro přístrojové týmy pro tento obor poputují doOndřejova a je v naší kompetenci, jak s niminaložíme a jaké vědecké týmy a spolupráce projejich vědeckou analýzu budeme zakládat. Oblast jeatraktivní tím, že zejména vysokoenergetická emisekataklyzmických proměnných je dosud máloprobádána a nelze v ní vyloučit řadu nečekanýchpřekvapení. Rozhodně by data z INTEGRALu mělapodstatně přispět k pochopení fyzikálních modelůtěchto objektů a fyzikálních procesů v nich probíhajících.Na dalších oborech se budeme podílet jakospoluvýzkumníci - jde o oblasti aktivních galaktickýchjader a blazarů, zábleskových zdrojů zářenígama, akreující pulsary a rentgenové dvojhvězdy. Spolupráce bude většinou probíhat v rámci speciálnězaložených pracovních skupin. Získali jsme všaki práva na data v rámci tzv. volné soutěže, v níž bylpřidělen pozorovací čas pro prvních šest měsíců, a to jako účastníci společného návrhu na výzkumzábleskových zdrojů záření gama.

Předpokládá se, že i po startu družice bude vevědeckém týmu střediska ISDC fungovat alespoňjeden náš vědecký pracovník, přičemž další našivědci, doktorandi a studenti se budou podílet nanásledném zpracování vědeckých dat získanýchpřístroji INTEGRALu na domácích pracovištích. Díky zapojení řady univerzitních pracovišť přitompočítáme s rozsáhlou účastí mladých odborníkůvčetně diplomantů a doktorandů. Možnost přímozpracovávat data z velkého mezinárodního družicovéhoprojektu, navíc vesměs v široké mezinárodníspolupráci, bude pro ně jistě velkým přínosem. I když je INTEGRAL především družicí ESA, jechápán jako celoevropský kosmický projekt a takbude vítána i účast širší vědecké komunity z ČRi zemí střední a východní Evropy. Na ASÚv Ondřejově by proto mělo v nejbližší době vzniknoutsekundární vědecké středisko, umožňujícívyhodnocovat data z INTEGRALu vědcům nejenčeským, ale i z okolních zemí a východní Evropy.

Pozemní segment

Specifikou české účasti na projektu INTEGRAL jepozemní observační segment. Ten vychází doznačné míry z našich zkušeností s analogickýmipozemními experimenty z minulých let. Významnýje v několika směrech. Za prvé, řada z objektů, kterébudou detekovány a pozorovány družicí INTEGRAL, bude vyžadovat podrobné následné - a častobezprostřední - multispektrální pozorování, v němžprávě dedikované pozemní přístroje mohou přinéstcenná data. Dosavadní zkušenosti s optickýmpozorováním eruptivních objektů detekovanýchdružicemi v minulých letech potvrzují předpokládanýnedostatek homogenních řad optickýchměření, který je do značné míry zapříčiněnnedostatkem pozorovacího času na větších světových přístrojích.

Za druhé, cílem INTEGRALU jsou především multispektrálnípozorování, avšak omezená palubnítelemetrie neumožňuje přenášet na zemský povrchsnímky pořízené ohniskovou CCD kamerou optickéhomonitoru OMC jako celek, ale jen okolí maximálně stovky vybraných objektů v zorném poli. Tento nedostatek mohou pozemní data poměrněsnadno nahradit.

Za třetí, pozemní data mohou posloužit k vyhledávání- v kombinaci s družicovými daty - přechodných a eruptivních objektů. Použití jen palubníchoptických dat pro tento mod je značně omezené především pro omezenou kapacitu palubního počítače.

Za čtvrté, přístroje na palubě INTEGRALu budoudetekovat podle předpokladů ročně asi dvacetzábleskových zdrojů záření gama, pro které jenezbytné zorganizovat rychlá následná pozorovánív různých spektrálním oborech včetně optického. Vhodné, k tomu účelu speciálně uzpůsobené pozemnípřístroje mohou být k těmto výzkumům klíčové. Dosud byla detekována optická emise doprovázejícízáblesky záření gama v desítkách případů, dosavadnídružice však většinou neumožňovaly takovátopozorování provádět ihned po jevu. Buď byly pozicejevů nepřesné a tudíž neumožňující kvalitní optickáměření, nebo byly sdělovány až 3 a více hodin po jevu.

BART

Ondřejovský robotický dalekohled
BART s připojenou širokoúhlou
kamerou INTEGRAL OMC Test Device

Burst Alert Robotic Telescope (robotický teleskoppro hlídku záblesků)neboli BART je malý robotizovanýteleskop v operačním provozu na ASÚ AV ČRv Ondřejově od března 2001. Jeho původním hlavnímautorem je Ing. Dr. Jan Soldán, kterého po jehoodchodu do ISDC nahradila skupina studentů informatiky MFF UK pod vedením Petra Kubánka a řadastudentů astrofyziky pod vedením Martina Jelínka. Systém byl původně vyvíjen pro rychlé následnédetekce optických transientů doprovázejícíchzáblesky záření gama obecně, v poslední době jevšak uvažován též jako základ budoucí pozemní sítěpodporující družicový projekt INTEGRAL s dobroušancí získat kvalitní optická data v dosud téměřnepokrytém časovém intervalu 0-3 hodiny po gamazáblesku. Jak ukazují poslední poznatky ze studiaGRB a jejich optických dosvitů, mohou být právěoptická data pořízená v první fázi po jevu pro určenívlastního fyzikálního modelu zdrojů rozhodující. BART je malý, avšak plně automatizovanýdalekohled. Současná konfigurace je založena nateleskopu Meade LX200 o průměru 250 mm s CCDkamerou v ohnisku, doplněném o širokoúhlou CCDkameru se zorným polem 20 stupňů, vyvíjený softwareje však univerzální a umožní v budoucnostidálkové ovládání i větších přístrojů. Idea tohoto systému je založena především na použití komerčnědostupného hardwaru doplněného o nově vyvinutýsoftware. Toto řešení se ukazuje být velmi vhodné, neboť díky komerční dostupnosti základních komponent je cena výsledného zařízení rozumně nízká, je zajištěna snadná kompatibilita a v neposlednířadě také snadné zesíťování více podobných přístrojů.To je důležité především z hlediska lepšíhočasového pokrytí.

Snímek z širokoúhlé kamery teleskopu
BART (OMC TD)s kometou C/2002 C2
Ikeya-Zhang a galaxií M31
(expozice 1 minuta)

Význam Ondřejovského robotického teleskopua jeho následovníků pro INTREGRAL spočívá vedvou směrech, a to jako dedikovaný pozorovacípřístroj pro následná podrobná optická pozorováníobjektů detekovaných družicí INTEGRAL a jakosystém poskytující přímo simultánní optická datapro palubní přístroje na družici, zejména pro optickýpřístroj OMC. Omezená kapacita telemetrie i palubníhopočítače totiž neumožní na zemi přenést celýsnímek zorného pole OMC, ani realizaci původněpředpokládaného tzv. srovnávacího modu, který byna základě dat z OMC umožňoval nalézt nové čiopticky proměnné zdroje. A tak jen pozorování zeZemě mohou tento nedostatek nahradit. Pozicepozorovaná družicí bude známa s asi týdenním předstihem, a tak by nemělo být problémem naprogramovat síť pozemních stanic tak, aby pozorovalastejnou oblast jako INTEGRAL.

BOOTES

V roce 1996 přišli naši partneři ve španělskémÚstavu pro kosmickou fyziku LAEFF INTAs návrhem na použití a modifikaci našeho monitoruOTM a robotického teleskopu pro experimentBOOTES (Burst Observer and Optical TransientExploring System , systém na pozorování zábleskůa optických transientů). BOOTES spojuje obě tatozařízení do jednoho celku, a to na dvou stanicíchv jižním Španělsku. Jde o experiment souvisejícís projektem INTEGRAL dvěma způsoby - jednakotestoval v reálném provozu některé postupy a techniky,které byly použity i pro palubní přístroj OMC, jednak poskytl cenná optická data o transientech veviditelném oboru, tedy o krátkodobých objektechpozorovatelných ve viditelném světle. Kromě monitorovánítěchto jevů obecně se BOOTES zaměřujei na rychlá optická pozorování míst gama zábleskůdetekovaných družicemi a ověřuje tak řadu z postupůuvažovaných a připravovaných pro projekt INTEGRAL.

Pozemní stanice BOOTES 1A a 1B v Jižním Španělsku
Kromě robotického teleskopu implementujeBOOTES ještě další experiment, a to dvojitý CCDmonitor oblohy OTM (Optical Transient Monitor ). Tento přístroj vyvinul ASÚ AV ČR v Ondřejově vespolupráci s katedrou radioelektroniky FEL ČVUTv Praze (na níž ležela hlavní tíha prací). Jde o dvěoptické širokoúhlé kamery pozorující velké zornépole na obloze - výměnné objektivy umožňují totopole měnit v širokém rozsahu od 10 do téměř50 stupňů - s CCD kamerami v ohnisku. Každáz kamer pracuje v poněkud jiném spektrálnímoboru, což usnadní klasifikaci nalezených objektů. Zařízení bylo zkušebně umístěno na první ze dvoupozorovacích stanic v jižním Španělsku koncemroku 1998, v roce 2001 pak následovala instalace nadruhé stanici ve vzdálenosti asi 200 km.

Slovo závěrem

Projekt INTEGRAL představuje první přímouspoluúčast ČR na vědeckém družicovém projektuESA. Současně jde o velmi rozsáhlý projekt založenýna úzké spolupráci mnoha týmů - na každémz přístrojů se obvykle podílí deset i více vědeckýchústavů z mnoha zemí. Je nepochybné, že se stanevýznamným přínosem na integraci naší vědy dozápadoevropských struktur. Česká republika získáv projektu podobná práva, jako mají ústavy západníEvropy vyvíjející jednotlivé palubní přístroje, a toza zlomek celkových nákladů na projekt neočekáváme totiž, že náš příspěvek přesáhne0, 08 procenta, (a zřejmě bude s ohledem na finančnírestrikce ještě nižší) celkových nákladů na projektbez ceny nosné rakety (ty se odhadují asi na 20 miliard Kč). Uznáním orgánů ESA za náš příspěvekk projektu je mimo jiné to, že veškeré vědecké publikace,která vznikou s použitím dat z družice, povinně na první stránce ponesou poznámku pod čarouve znění: "Článek vznikl na základě pozorovánídružicí INTEGRAL, projektem ESA s přístrojia vědeckým střediskem financovanými členskými státy ESA (zejména země hlavních výzkumníků, tedy Dánsko, Francie, Německo, Itálie, Švýcarsko, Španělsko), Českou Republikoua Polskem, a s účastí Ruska a USA."

Kromě dat samotných jde však v projektu INTEGRAL ještě o něco více. Totiž o to, že jsme poprvépřímo v centru dění a máme tak zcela unikátní šancise do hloubky seznámit s nepřebernou řadou složekESA, současnými hardwarovými i softwarovýmitechnikami používanými v kosmickém družicovémvýzkumu a především s celou řadou odborníků, specialistůi vědeckých pracovníků. Kolegové z řadysložek ESA naopak získali první a přitom několikaletézkušenosti z přímé spolupráce s českýmipartnery a kolegy. To, že jsme v termínu splnili veškerépřidělené úkoly, a dokázali neustále pružněreagovat na často komplikované změny a doplňky, jistě zvýšilo důvěru ESA k českým partnerůma nepochybně přispěje k české účasti v dalších projektechESA. Náš tým byl například již přizvánk účasti na následujícím astrofyzikálním projektuESA XEUS se startem po roce 2012 - jde o největšíastrofyzikální projekt ESA v její historii, v jehožrámci má ve vesmíru po 25 let pracovat obří, postupněaž desetimetrový rentgenový teleskop.

Práce na projektu INTEGRAL jsou v České republice podporovány v rámci projektu ESA PRODEX 14527.

Předchozí články:
INTEGRAL a Česká republika (1)
INTEGRAL a Česká republika (2)




O autorovi



39. vesmírný týden 2016

39. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 26. 9. do 2. 10. 2016. Měsíc bude v novu. Venuše, Mars a Saturn najdeme večer stále jen nízko nad obzorem. Neptun a Uran můžeme pozorovat celou noc. Na ranní obloze můžeme před svítáním pozorovat kužel zvířetníkového světla do něhož před východem Slunce stoupá planeta Merkur a bude zde také srpek Měsíce.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Pradědovy Perseidy 2016

Píše se rok 258, 10. srpen. Na rošt nad horké uhlí je položen správce chrámové pokladny před několika dny popraveného papeže Sixta II a je opékán zaživa. Po chvíli volá: „Z jedné strany jsem již opečený, pokud mě chcete mít dobře udělaného, je čas mě otočit na druhou stranu.“ Toto utrpení podstoupil

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

ISS

Stanice ISS nízko nad JV obzorem,začínají večerní přelety nad ČR.

Další informace »