Centrum Badań Kosmicznych PAN

Centrum Badań Kosmicznych PAN Warszawa Ul. Bartycka 18a Prezentacja - Barbara Popielawska Targi Pracy na HoŜej, 25.IV.2009 Wydział Fizyki UW 1

Podstawowe dane Centrum powstało w 1977 r Główna siedziba w Warszawie, ul. Bartycka 18a (zdjęcie) Obserwatorium Astrogeodynamiczne - Borowiec k/poznania Zakład Fizyki Słońca - Wrocław Obserwatorium Geodynamiki w KsiąŜu 2

Pracownicy Zatrudnienie: ok. 120 osób Pracownicy naukowi: 40 w tym: profesorowie 12 (nauk fiz., techn., o Ziemi) dr. hab. - 15 doktorzy - 13 InŜynierowie i specjaliści: 41 w tym ze stopniem dr - 15 Administracja - 25 3

Kierunki badawcze Fizyka Słońca Fizyka Plazmy Kosmicznej Planetologia Fizyka Układu Słonecznego i Astrofizyka Geodezja Planetarna Technologie kosmiczne- 4 zespoły inŝynierskie (1 teledetekcji, 1 elektroniczny, 1 mechaniczny, 1 detektorów promieniowania X) Laboratoria, centrum obliczeniowe (klaster 48 procesorowy + 12 dodatkowych procesorów) 4

Osiągnięcia Instytut I kategorii wg. klasyfikacji MNiSW, posiada prawa do nadawania stopnia dr hab. nauk fizycznych (geofizyka) 60 instrumentów wysłanych w kosmos na rakietach i satelitach Ponad 190 publikacji z listy JCR w latach 2005-2008 Udział w najwaŝniejszych misjach kosmicznych Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA): Cassini- Huygens, Mars-Express, Venus-Express, Integral, Rosetta, Herschel, Bepi-Colombo Umowy dwustronne: udział CBK w misji Demeter, Taranis(F), Interball, Koronas, Koronas-Foton (Ru), Chandrayaan-1 (Indie), IBEX (NASA, USA) Udział w 10 projektach UE w 6 i 7 PR Udział w około 10 projektach PECS (współpraca z ESA) 5

Projekty technologii kosmicznych realizowane w CBK PAN Dr Roman Wawrzaszek - sensory termiczne, - penetratory do badań planetarnych, - zasilacze dla instrumentów satelitarnych, - spektrometry fourierowskie, - analizy fizyczne, strukturalne i termiczne przyrządów kosmicznych, - prace rozwojowe i koncepcyjne z zakresu mechaniki teoretycznej i kontroli. XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy, kwiecień 2009, UW, Warszawa 6

Sensory termiczne do badań planetarnych Sensory termiczne penetratora MUPUS misji Rosetta do komety. Czujniki struktury napylone na folię kaptonową 25 mm Sensory THP dla misji Cassini-Huygens Czujniki drut platynowy o średnicy 10µm i 25µm Copper paths Titanium thin layer kapton length = 325 mm active area = 1 dcm 2 THP sensors XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy, kwiecień 2009, UW, Warszawa 7

Spektrometry fourierowskie MPOI/MERTIS/BepiColombo Planetary Fourier Spectrometer MARS EXPRESS VENUS EXPRESS UWAGA! Poza projektem MERTIS, w CBK realizowany jest obecnie projekt multispektralnego systemu obserwacji Ziemi projekt SPEKTROP z POIG Spektrometr dla misji do Merkurego!! XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy, kwiecień 2009, UW, Warszawa 8

Zasilacze dla instrumentów satelitarnych System zasilania przyrządów mikrosatelity DEMETER, przeznaczonego dla pomiarów perturbacji jonosferycznych wywoływanych przez aktywność sejsmiczną i wulkaniczną Ziemi. System zasilania lokalnego oscylatora przyrządu HiFi misji HERSCHEL. UWAGA! Aktualnie prowadzone projekty koncentrują się na analizie właściwości i realizacji zasilaczy z cyfrową pętlą sprzęŝenia zwrotnego z wykorzystaniem FPGA XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy, kwiecień 2009, UW, Warszawa 9

Prace rozwojowe i koncepcyjne z zakresu mechaniki teoretycznej i kontroli Dynamika manipulatorów kosmicznych i systemów nieholonomicznych Polozenie czlonu roboczego [m] 1.5 1 0.5 0-0.5-1 -1.5 PrRee x PrRee y Ree y Ree x -2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Czas [s] XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy, kwiecień 2009, UW, Warszawa 10

Prace rozwojowe i koncepcyjne z zakresu mechaniki teoretycznej i kontroli Formacje satelitarne dynamika i kontrola Ω r R F A F B ω r 3 z F z R ω r 2 S 2 y R S 3 r r 2 3 r 1 _ ω r 1 x F S 1 x R Formacja Elektromagnetyczna (Electromagnetic Formation Flight EMFF) koncepcja polegająca na wykorzystaniu oddziaływań magnetycznych dla kontroli orientacji i połoŝeń wzajemnych satelitów operujących w ciasnej formacji. XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy, kwiecień 2009, UW, Warszawa y F 11

Badania podstawowe w zakresie fizyki plazmy kosmicznej - Zespół Fizyki Plazmy udział w wielu misjach kosmicznych 12

Jakie fundamentalne procesy zachodzące w przestrzeni kosmicznej badamy? Turbulencja plazmowa-kaskada energii w plazmie kosmicznej Nieliniowe oddziaływanie fala-fala oraz fala cząstka w przestrzeni kosmicznej Rekoneksja pola magnetycznego Przyspieszanie cząstek w Kosmosie Grzanie plazmy kosmicznej Maser relatywistyczny w obiektach astrofizycznych Anomalne procesy transportu w plazmie kosmicznej Filamentacja plazmy kosmicznej. 13

14

15

Detekcja i charakterystyka TLEs 16

Zespół Fizyki Układu Słonecznego i Astrofizyki Główne kierunki badawcze: Fizyka heliosfery Nieliniowa analiza danych 17

Ze Słońca bucha szybki i porywisty strumień plazmy wiatr słoneczny Przy Ziemi jest gęsty, dalej szybko rozrzedza się, lecz nie hamuje Od strony Gwiazdozbioru Herkulesa napływa do nas ciepły gaz międzygwiazdowy trochę jonów, trochę atomów neutralnych Zderzenie hamowanie opływ leci dym, który staramy się badać Klasyczna astronomia - fotony My otwieramy nowe okno obserwacji kosmosu: Informację niosą nam atomy neutralne. Uczymy się, jak je wykorzystać Co to jest heliosfera? 18

Czym zajmujemy się w ZFUSiA Atomy neutralne jako narzędzie diagnostyki heliosfery Pył kosmiczny w heliosferze i wokół niej Symulacje MHD struktury heliosfery Promieniowanie kosmiczne w heliosferze Populacje cięŝkich jonów w heliosferze Oddziaływanie atomów neutralnych z plazmą heliosferyczną Fizyka i dynamika plazmy międzygwiazdowej Promieniowanie radiowe w heliosferze i jego źródła Inne astrosfery pyły, dyski resztkowe 19

Heliosfera przedmiotem badań przez NASA i ESA Na przestrzeni ostatnich 3 cykli słonecznych (30 lat): kilkanaście misji kosmicznych: Pioneer, Voyager, Helios, IMP, SOHO, Ulysses, ACE, Wind, Stereo, Planowane następne! Mamy dostęp do danych! Najnowszy start: Interstellar Boundary Explorer (IBEX) IBEX obok Voyagera jest obecnie najwaŝniejszą misją heliosferyczną CBK w Zespole Naukowym (Co-I) Przygotowanie oprogramowania Symulacje Astronawigacja Opracowanie wyników (najciekawsze!) 20

Zespół Fizyki Układu Słonecznego i Astrofizyki - Grupa Nieliniowej Analizy Danych Prof. dr hab. Wiesław Macek Dr Marek Strumik Mgr Anna Wawrzaszek Turbulencja plazmowa w heliosferze Turbulencja z punktu widzenia teorii nieliniowych układów dynamicznych i chaosu deterministycznego Analiza szeregów czasowych Fale nieliniowe w plazmie kosmicznej 16/03/2009

Turbulencja w wietrze słonecznym (bliska i daleka heliosfera) Badanie niejednorodnego transferu energii (zjawisko intermitencji) Modele multifraktalne kaskad energii Opis właściwości skalowania przy uŝyciu charakterystyk multifraktalnych i teorii procesów Markowa Widma multifraktalne Markowski charakter kaskady Skalowanie PDF 16/03/2009

Analiza danych z nieliniowych układów dynamicznych Chaos i intermitencja w układach dynamicznych Obliczanie wymiarów, entropi, wykładników Lapunowa, itp. na podstawie szeregów czasowych Opis multifraktalny Układ Lorenza Układ Rösslera Wpływ szumu na nieliniowe układy dynamiczne 16/03/2009

Pracownia Dynamiki Układu Słonecznego S i Planetologii Główne kierunki badawcze Fizyka planet Fizyka komet Dynamika Układu Słonecznego Tematyka badawcza Atmosfery kometarne Jądra kometarne Atmosfery planetarne Geologia planetarna Fizyka powierzchni ciał Układu Słonecznego Dynamika małych ciał Układu Słonecznego Dysk Rozproszony i Obłok Oorta CBK Grupa planetologiczna 24

Aktualnie gorące tematy badawcze Skąd się wzięły komety w Pasie Głównym Planetoid? Czy składem chemicznym róŝnią się zasadniczo od asteroid? Co jest źródłem ich aktywności? Słowa kluczowe: efekty niegrawitacyjne w kometach, efekt YORP dla planetoid, dynamika komet i planetoid, nowa populacja komet- Main Belt Comets Jakie są relacje dynamiczne pomiędzy róŝnymi populacjami komet i planetoid w Układzie Słonecznym? Słowa kluczowe: komety długookresowe, Dysk Rozproszony, Obłok Oorta, symulacje Monte Carlo, ewolucja dynamiczna Co nowego o kometach i ich pierwotnej materii dowiemy się z Misji Herschel? Na ile ich skład izotopowy wody róŝni się od ziemskiego? Słowa kluczowe: koma kometarna, profile linii emisyjnych w zakresie radiowym, transfer promieniowania, symulacje Monte Carlo Misja Herschel (Herschel Space Observatory) teleskop kosmiczny do obserwowania obiektów astronomicznych róŝnych skal w submilimetrowym zakresie widma detekcja linii emisyjnych, głównie wody start maj 2009 CBK Grupa planetologiczna 25

UCZESTNICZYMY W SPEKTROMETRYCZNYCH EKSPERYMENTACH KILKU MISJI KOSMICZNYCH : BEPICOLOMBO W CBK REALIZOWANE SĄ BADANIA ATMOSFER I POWIERZCHNI PLANET: Badania atmosfer : analiza transportu promieniowania w zakresie widzialnym i podczerwieni. Przeprowadzamy symulacje numeryczne gęstości promieniowania w atmosferach zawierających gazy, aerozole i pył. Porównanie wyników modelowania z pomiarami spektrometrów kosmicznych pozwala na analizę istniejących i daje moŝliwość ewentualnego wykrycia nowych składników (np. metanu w atmosferze Marsa) CBK GRUPA PLANETOLOGICZNA 26 26

Badanie powierzchni planet: analiza danych satelitarnych pod kątem wykrywania struktury i składu mineralogicznego powierzchni planet (Mars, Wenus, Merkury) - badanie wpływu własności optycznych powierzchni planet na zmierzone/modelowane widma - analogi planetarne i ich badania laboratoryjne - modelowanie i analiza laboratoryjnych pomiarów własności odbijających i emisyjnych skał i minerałów CBK Grupa planetologiczna 27 27

Program europejski GMES - Global Monitoring for Environment and Security Udział Centrum Badań Kosmicznych w projektach GMES w ramach 6 i 7 Programu Ramowego UE Katarzyna Urbańska Centrum Badań Kosmicznych PAN Centrum Badań Kosmicznych PAN

PEARL (Port Environmental Information Collector), To projekt badawczy Komisji Europejskiej, którego głównym zadaniem jest stworzenie platformy dla zarządzania środowiskiem portowym, wykorzystującej i integrującej dane satelitarne, lotnicze oraz dane z pomiarów in situ. Menu Bar Wind speed & direction Sensor details Monitor status Layer selector Event Viewer 29

G-MOSAIC (GMES services for Management of Operations, Situation Awareness and Intelligence for regional Crises) Oferuje przygotowanie serwisów informacyjnych w obszarze bezpieczeństwo zewnętrzne Unii. Zadaniem projektu jest monitorowanie wydarzeń, które mogą prowadzić do kryzysów regionalnych lub międzynarodowych; monitorowanie infrastruktury krytycznej, głównych dróg, granic i szlaków migracyjnych, szlaków nielegalnego przemytu, w tym broni nuklearnej, które mogą wpłynąć na stan bezpieczeństwa wewnętrznego UE. 30

GALILEO- europejski system nawigacji satelitarnej, udział CBK w budowie Galileo. Marta Krywanis Centrum Badań Kosmicznych PAN XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy Warszawa, 22 kwietnia 2009 r. 31

EGNOS i GALILEO EGNOS- Jest prekursorem europejskiego, globalnego systemu nawigacji satelitarnej Galileo. EGNOS ma trzy zadania: monitorowanie statusu systemu GPS; Przesyłanie w czasie rzeczywistym danych o swoim statusie uŝytkownikom, poprawienie ogólnej dokładności systemu. GALILEO- W przeciwieństwie do istniejącego obecnie amerykańskiego GPS i rosyjskiego Glonass, które są projektami wojskowymi, Galileo będzie pierwszym cywilnym systemem nawigacji satelitarnej. Galileo będzie wykorzystany do oferowania następujących funkcji: świadczenia usługi otwartej (tj. dostarczania informacji niezbędnych do pozycjonowania), świadczenia usługi związanej z ochronąŝycia, oferowania usługi regulowanej publicznie uczestniczenie w usługach poszukiwawczych i ratowniczych. XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy Warszawa, 22 kwietnia 2009 r.

Współpraca Polski z ESA: 24 styczeń 2002- porozumienie o współpracy między Polską a ESA w dziedzinie badania i uŝytkowania przestrzeni kosmicznej do celów pokojowych 2007- ratyfikacja porozumienia między Polską a ESA o Europejskim Państwie Współpracującym- ECS, podpisano program PECS co najmniej 1.2 mln euro rocznie, 5 lat GALILEO budowane rękoma Polaków: Obserwatorium Astrogeodynamiczne Centrum Badań Kosmicznych PAN w Borowcu buduje skalę czasu dla systemu Galileo. Obserwatorium zajmuje się tworzeniem odbiorników czasu Galileo, opracowuje metody przesyłania danych, analizuje wydajność i dokładność prototypowej skali czasu. Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie jest gospodarzem stacji referencyjnej EGNOS a (prekursora systemu Galileo)- RIMS, jak równieŝ stacji testowej Galileo (GESS- Galileo Experimental Sensor XII Uniwersyteckie Station) Spotkania z Rynkiem Pracy Warszawa, 22 kwietnia 2009 r.

34

Wykłady ogólne dla wszystkich doktorantów Semestr I 1. Ziemia we Wszechświecie- prof. Stanisław Grzędzielski - 30 godz. 2. NajbliŜsze otoczenie Ziemi - atmosfera, jonosfera, magnetosfera- Doc. Jan Błęcki - 20 godz. 3. Budowa i dynamika Układu Słonecznego prof. Grzegorz Sitarski, Dr Małgorzata Królikowska- 30 godz. 4. Struktura i dynamika globu ziemskiego -prof. Aleksander Brzeziński, doc. Milena Rutkowska - 30 godz. 5. Podstawy technologii projektów kosmicznych -dr Piotr Orleański, 15h 6. Metody statystyki matematycznej - prof. Andrzej Wernik, doc. Wiesław Kosek, prof. Aleksander Brzeziński - 20godz. 7. Wybrane zagadnienia z teorii równań róŝniczkowych cząstkowych doc. Romana Ratkiewicz - 30 godz. 8. Sieć informatyczna CBK, zasady korzystania i zasoby Dr Mirosław Denis - 4 godz. Razem 179 godzin 35

Semestr II 1. Podstawy fizyki plazmy kosmicznej - doc. Jan Błęcki - 30 h 2. Pole grawitacyjne i inercja - prof. Janusz B. Zieliński - 30 h 3. Metody geofizyki satelitarnej doc. Jolanta Nastula - 30 h 4. Fizyka planet - doc. Marek Banaszkiewicz, prof. Andrzej Jurewicz - 30 godz. 5. Operacyjne systemy satelitarne - prof. Zbigniew Kłos, prof. Janusz Zieliński - 20 h 6. Fale jako narzędzie diagnostyczne - doc. Jan Błęcki, prof. Andrzej Wernik 20 h Razem 160 godzin 36

Wykłady specjalistyczne i monograficzne Kierunek FIZYKA KOSMICZNEGO OTOCZENIA ZIEMI Fizyka magnetosfer planet - doc. Barbara Popielawska Słońce i plazma międzyplanetarna - prof. Stanisław Grzędzielski Fale, niestabilności i turbulencja w plazmie kosmicznej doc. Jan Błęcki Physics and dynamics of small Solar System bodies - w jęz. ang., prof. Hans Rickman Pogoda kosmiczna (wspólnie z profilem II) - prof. Zbigniew Kłos, doc. Barbara Popielawska Dynamika nieliniowa i chaos (wspólnie z profilem II) - prof. Wiesław Macek Metody teledetekcji (wspólnie z profilem II) - doc. Marek Banaszkiewicz, prof. Andrzej Jurewicz Teledetekcja Środowiska - (wspólnie z profilem II) - prof. Katarzyna Dąbrowska-Zielińska, dr inŝ. Stanisław Lewiński IGiK Fizyka jonosfery Fizyka heliosfery Transfer promieniowania w atmosferach 37

Dziękuję za uwagę 38