Polska Agencja Kosmiczna (POLSA) realizuje inwestycję modernizacji sieci globalnie rozmieszczonych sensorów optycznych służących do monitorowania obiektów w pobliżu Ziemi (głównie satelitów i śmieci kosmicznych). Projekt ten jest największą tego typu polską inwestycją astronomiczną od lat. Właśnie przeprowadziliśmy proces odbioru trzech nowych sensorów czyli zestawów teleskopów – są one nowoczesnymi, zaawansowanymi technologicznie, zdalnie sterowanymi robotami obserwacyjnymi pracującymi w układach czterech współpracujących układów optycznych.

Na każdy z trzech sensorów składa się układ 4 teleskopów. Zestaw takich czterech teleskopów (tub optycznych) jest zdolny obserwować jednocześnie pole widzenia ponad 170 stopni kwadratowych (około 15 stopni na 11 stopni). Teleskopy te umieszczone są na niezależnych od siebie szybkich ramionach (montażach) i są wyposażone w cyfrowe kamery sCMOS o wysokiej rozdzielczości 14x10k i szybkości 10. klatek na sekundę. Mogą one prowadzić obserwacje niezależnie od siebie lub wspólnie obserwować większy fragment na niebie. Głównym zadaniem nowych teleskopów będzie przeglądanie i analizowanie nocnego nieba w celu poszukiwania i śledzenia sztucznych satelitów i śmieci kosmicznych. Inwestycja jest realizowana na zamówienie POLSA przez polskie wyspecjalizowane firmy Sybilla Technologies z Bydgoszczy oraz Cillium Engineering z Torunia.

W czerwcu 2023 roku POLSA odebrała 3 zestawy zlokalizowane na trzech kontynentach:

• W Australii w Siding Spring Observatory – POLON Australia,
• W Ameryce Południowej w obserwatorium Deep Sky w Chile – POLON Chile,
• W Afryce w South African Astronomical Observatory w RPA – POLON Africa.

Umiejscowienie teleskopów nie jest przypadkowe – wybrane lokalizacje od lat zapewniają jedne z najlepszych warunków obserwacji astronomicznych na świecie (każda z nich ma około 300 nocy obserwacyjnych w roku). W każdej z tych lokalizacji zestaw prezentowanych w niniejszym artykule czterech teleskopów może wykonać nawet do 100 000 indywidualnych pomiarów pozycji sztucznych satelitów w ciągu jednej nocy. Rozwój takiej sieci oznacza, że Polska może stać się czołowym europejskim dostawcą danych obserwacyjnych.

Pomiary pozycji satelitów są wykorzystywane do uzupełnienia i aktualizacji bazy danych oraz katalogu obiektów kosmicznych, na podstawie których powstają usługi informacyjne oraz analizy zagrożeń w przestrzeni kosmicznej.

W Europe usługi informacyjne są realizowane przez Partnerstwo EU SST, które codziennie zapewnia ochronę ponad 400 europejskim aktywnym satelitom takim jak konstelacje Galileo, Copernicus, Eutelsat i wiele innych. Usługi satelitarne są ważnym elementem naszego codziennego życia – dzięki nim mamy szybki dostęp do danych pogodowych, nawigacji, Internetu czy telewizji. Dlatego tak kluczowe jest zapewnienie bezpieczeństwa i ciągłości tych serwisów – czyli ochrony satelitów przed potencjalnymi kolizjami między sobą lub ze śmieciami kosmicznymi. Obserwacje teleskopami pozwalają monitorować oraz wyznaczać zmieniające się cały czas orbity satelitów i przewidywać potencjalne niebezpieczeństwa.

Rosnąca liczba satelitów na orbitach okołoziemskich powoduje wymóg rozwijania światowej sieci naziemnych sensorów stale monitorującej sytuacje w okolicy Ziemi. Docelowo w roku 2024 Polska Agencja Kosmiczna planuje zakończenie instalacji dwóch kolejnych zestawów teleskopów na terytorium USA w stanie Utah i na Hawajach. Po zakończeniu inwestycji teleskopy POLSA mają osiągnąć pełną zdolność obserwacji satelitów wokół całej Ziemi przede wszystkim w strategicznym obszarze dużego zainteresowania w okolicach pasa geostacjonarnego. Powstająca inwestycja to unikatowa w skali światowej sieć zaawansowanych technologiczne urządzeń astronomicznych zdolnych pracować wspólnie pod koordynacją POLSA w celu zapewnienia ochrony obiektów satelitarnych. Powstająca sieć nosi nazwę POLON (POLSA Optical Network).

Cechą wyróżniającą teleskopy POLSA jest zastosowanie najnowocześniejszych rozwiązań obserwacyjnych. Nowe sensory mają możliwość wykonywania łącznie kilkudziesięciu fotografii nieba na sekundę, które następnie są analizowane w technice „syntetycznego śledzenia” (synthetic tracking) – pozwalającej na obserwacje bardzo małych obiektów kosmicznych o rozmiarach poniżej 10 cm i większych z odległości kilkuset kilometrów na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO), obiektów o wielkości 35 cm i większych z kilkudziesięciu tysięcy kilometrów na orbicie geostacjonarnej (GEO) oraz obiektów o rozmiarze powyżej 10 – 35 cm na orbitach pośrednich. Pozwala to na monitorowanie większości orbit okołoziemskich.

Oprogramowanie zainstalowane na zestawach sieci POLON (ABOT, Astrometry24.Net) to polskie produkty powstałe w ramach projektów rozwijanych w ESA w ramach Polish Incentive Scheme oraz grantów NCBIR np. projekt „LightStream”

Polska Agencja Kosmiczna uczestniczy w realizacji zadań Partnerstwa EU SST wspólnie z agencjami kosmicznymi i innymi instytucjami z 15. państw członkowskich Unii Europejskiej. Partnerstwo realizuje zadania powierzone przez Komisję Europejską – mające na celu organizację europejskiego systemu SST (Space Surveillance and Tracking – monitorowanie oraz śledzenie obiektów na orbitach okołoziemskich), który ma chronić infrastrukturę kosmiczną oraz gospodarkę i ludność UE.

Zadania te polegają na:

• Prowadzeniu obserwacji sztucznych obiektów kosmicznych przy pomocy sensorów różnego typu – teleskopów, radarów, laserów,
• Utworzeniu i utrzymywaniu europejskiego katalogu obiektów kosmicznych
• Świadczeniu usług informujących o zagrożeniach w przestrzeni kosmicznej, to jest:
  • Ostrzeganiu o możliwych zderzeniach satelitów (usługa CA – Colision Avoidance),
  • Ostrzeżeniach o ponownym wejściu w atmosferę Ziemi obiektów kosmicznych takich jak satelity, rakiety nośne (usługa RE – Re-Entry Analysis),
  • Wykrywaniu i informowaniu o fragmentacji obiektów kosmicznych na orbicie (usługa FG – Fragmentation Analysis).

Inwestycja jest finansowana przez Komisję Europejską w ramach projektu 2-3SST2018-20 do wysokości 50% kosztów inwestycji oraz z budżetu państwa w pozostałej części. Wartość całkowita inwestycji to 34 mln. zł.