W nieskazitelnie czystym pomieszczeniu, inżynierowie w zakładach firmy Redwire w Belgii zakończyli montaż kluczowej części misji ozonowej ALTIUS Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Tym samym, niezwykle ważna platforma satelitarna jest teraz w pełni uformowana i gotowa na przyjęcie swojego instrumentu pomiarowego, co stanowi kluczowy kamień milowy w projekcie mającym na celu szczegółowe monitorowanie odbudowy ochronnej tarczy atmosferycznej Ziemi. Ten krok przenosi misję z fazy rozwoju do fazy weryfikacji i integracji, w której eksperci rozpoczną podłączanie i rygorystyczne testowanie wszystkich systemów pokładowych jako jednej spójnej całości.

ALTIUS, co jest skrótem od "Atmospheric Limb Tracker for Investigation of the Upcoming Stratosphere", to satelita do obserwacji Ziemi nowej generacji, specjalnie zaprojektowany do monitorowania stężenia ozonu i innych gazów śladowych w atmosferze. Jego misja ma kluczowe znaczenie для zrozumienia złożonych procesów, które wpływają na nasz klimat i ochronę życia na Ziemi.

Znaczenie monitorowania tarczy planety

Historia znaczenia monitorowania ozonu atmosferycznego sięga lat 70. XX wieku, kiedy to naukowcy odkryli alarmujące przerzedzenie warstwy ozonowej, szczególnie nad biegunem południowym, co doprowadziło do zjawiska znanego jako "dziura ozonowa". Ozon atmosferyczny, znajdujący się w stratosferze na wysokości od 15 do 30 kilometrów, działa jak naturalny filtr Ziemi dla promieniowania słonecznego, pochłaniając większość promieniowania ultrafioletowego, a zwłaszcza szkodliwe promienie UV-B. Narażenie na nadmierne ilości promieniowania UV-B jest bezpośrednio związane ze zwiększonym ryzykiem raka skóry i zaćmy u ludzi, ale powoduje również znaczne szkody dla roślin, ekosystemów morskich i całego świata zwierząt.

Dzięki globalnej reakcji i wdrożeniu Protokołu montrealskiego z 1987 roku, osiągnięto ogromny postęp. Ten międzynarodowy traktat, ratyfikowany przez wszystkie kraje świata, skutecznie ograniczył stosowanie substancji chemicznych niszczących warstwę ozonową, takich jak chlorofluorowęglowodory (CFC), które były masowo stosowane w urządzeniach chłodniczych i aerozolach. Oceny naukowe potwierdzają, że ta tarcza atmosferyczna jest na drodze do odbudowy. Przewiduje się, że warstwa ozonowa nad Antarktydą powróci do poziomów z 1980 roku około 2066 roku, podczas gdy odbudowa na innych obszarach spodziewana jest jeszcze wcześniej. Pomimo pozytywnych trendów, ciągłe i precyzyjne monitorowanie jest kluczowe dla potwierdzenia odbudowy i zrozumienia wszystkich zaangażowanych procesów chemicznych i dynamicznych. Ponadto ozon wpływa na temperaturę stratosfery i odgrywa rolę w absorpcji ciepła, co bezpośrednio wpływa na globalne wzorce cyrkulacji. Dlatego precyzyjne dane o ozonie poprawiają modele prognozowania klimatu.

Innowacyjna technika obserwacji

W przeciwieństwie do wielu innych misji satelitarnych, które mierzą ozon patrząc prosto w dół (obserwacja nadir), ALTIUS jest zaprojektowany do wykonywania "sondowania brzegowego atmosfery" (limb sounding). Ta zaawansowana technika polega na skanowaniu atmosfery Ziemi wzdłuż horyzontu, czyli "brzegu" planety. Takie podejście pozwala na obserwację ozonu na różnych wysokościach jednocześnie, uzyskując w ten sposób szczegółowe pionowe profile stężeń gazów z bardzo wysoką rozdzielczością około jednego kilometra. Daje to naukowcom trójwymiarowy obraz dystrybucji ozonu i innych związków.

Serce misji, wszechstronny obrazujący spektrometr, wykorzystuje trzy niezależne kanały spektralne działające w ultrafiolecie, świetle widzialnym i bliskiej podczerwieni. Ta kombinacja pozwala na wykrywanie szerokiego spektrum gazów, w tym dwutlenku azotu (NO2), pary wodnej (H2O), metanu (CH4) i aerozoli. Misja osiągnie globalny zasięg w cyklu zaledwie trzech dni, dostarczając regularnych i kompleksowych danych społeczności naukowej.

Techniczny kręgosłup misji

Platforma satelitarna, której montaż został właśnie zakończony w zakładach firmy Redwire, stanowi techniczny kręgosłup całego satelity. Jest ona odpowiedzialna za wszystkie kluczowe funkcje, które umożliwiają działanie instrumentu naukowego na orbicie. Obejmuje to zasilanie energią elektryczną za pomocą paneli słonecznych i zarządzanie nią, precyzyjną regulację termiczną, która chroni wrażliwy sprzęt przed ekstremalnymi temperaturami w kosmosie, nawigację, kierowanie i kontrolę orbity. Platforma zapewnia również komunikację z Ziemią oraz ogólne zarządzanie systemem i danymi. Chociaż ALTIUS jest stosunkowo małym satelitą, o wysokości 1,3 metra, rozpiętości paneli słonecznych 4,5 metra i masie poniżej 300 kilogramów, jego rozwój wymaga wyjątkowej precyzji, współpracy i wysokiego poziomu umiejętności inżynierskich. Michael Francois, kierownik projektu ALTIUS w ESA, podkreślił, że ukończenie platformy jest ważnym kamieniem milowym, który jest wynikiem oddanej pracy i wiedzy technicznej zespołu w Redwire.

Współpraca międzynarodowa i przyszłe kroki

Podczas gdy platforma jest gotowa, w zakładach firmy OIP Sensor Systems, również w Belgii, trwają prace nad montażem samego serca misji: wszechstronnego obrazującego spektrometru. Pierwszymi kształtowanymi częściami są ławy optyczne – precyzyjne komponenty kluczowe do przechwytywania danych atmosferycznych. Rozwój misji ALTIUS odbywa się w ramach programu Earth Watch ESA i jest finansowany głównie przez Belgię, przy wsparciu Kanady, Luksemburga i Rumunii. Ta międzynarodowa współpraca odzwierciedla globalne znaczenie misji, której koncepcja naukowa została pierwotnie zaproponowana przez Belgijski Instytut Aeronomii Kosmicznej (BIRA-IASB).

Biorąc pod uwagę, że platforma jest zmontowana i wkrótce rozpoczną się testy, zespół misji ALTIUS jest na dobrej drodze do startu zaplanowanego na koniec 2027 roku z centrum kosmicznego w Kourou w Gujanie Francuskiej. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, ten nowy satelitarny strażnik wkrótce będzie krążył wokół Ziemi, z oczami mocno utkwionymi w kruchą zasłonę gazów, która chroni całe życie poniżej.