1

Centrum Badań Kosmicznych PAN

WarszawaUl. Bartycka 18a

Prezentacja - Barbara Popielawska

Targi Pracy na HoŜej, 25.IV.2009Wydział Fizyki UW

2

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

3

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

4

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)

5

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)

6

Projekty technologii kosmicznych realizowane w CBK PAN

- 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.

Dr Roman Wawrzaszek

XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy, kwiecień 2009, UW, Warszawa

7

Sensory termiczne do bada ń planetarnych

Sensory THP dla misji Cassini-Huygens

Czujniki – drut platynowy o średnicy 10µm i 25µm

THP sensors

Titanium thin layer

25 mm

kapton

length = 325 mm

Copper paths

active area = 1 dcm2

Sensory termiczne penetratoraMUPUS misji Rosetta do komety.Czujniki – struktury napylone na

foli ę kaptonow ą

XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy, kwiecień 2009, UW, Warszawa

8

Spektrometry fourierowskie

Planetary Fourier SpectrometerMARS EXPRESSVENUS EXPRESS

MPOI/MERTIS/BepiColombo

Spektrometr dla misji do Merkurego!!

UWAGA! Poza projektem MERTIS, w CBK realizowany jest obecnie projekt multispektralnego systemu obserwacji Ziemi – projekt SPEKTROP z POIG

XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy, kwiecień 2009, UW, Warszawa

9

Zasilacze dla instrumentów satelitarnych

System zasilania przyrządów mikrosatelityDEMETER, 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

10

Prace rozwojowe i koncepcyjne z zakresu mechaniki teoretycznej i kontroli

Dynamika manipulatorów kosmicznych i systemów

nieholonomicznych

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Czas [s]

Pol

ozen

ie c

zlon

u ro

bocz

ego

[m]

Reex

Reey

PrReex

PrReey

XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy, kwiecień 2009, UW, Warszawa

11

Prace rozwojowe i koncepcyjne z zakresu mechaniki teoretycznej i kontroli

FA FB

Fx

Fy

Fz

Ry

Rx

1ωr3ωr

S1

S3

RΩr

Rz

3rr

1rr

2ωr

S2

2rr

_

_

_

Formacja Elektromagnetyczna (ElectromagneticFormation Flight EMFF) – koncepcja polegająca na wykorzystaniu oddziaływań magnetycznych dla kontroli orientacji i połoŜeń wzajemnych satelitów

operujących w ciasnej formacji.

Formacje satelitarne – dynamika i kontrola

XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy, kwiecień 2009, UW, Warszawa

12

Badania podstawowe w zakresie fizyki plazmy

kosmicznej - Zespół Fizyki Plazmy

udział w wielu misjach kosmicznych

12

13

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

1414

1515

16

Detekcja i charakterystyka TLEs

16

17

ZespZespóółł Fizyki UkFizyki Ukłładu adu SSłłonecznego i Astrofizykionecznego i Astrofizyki

Główne kierunki badawcze:

Fizyka heliosfery

Nieliniowa analiza danych

18

• 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

Co to jest heliosfera?Co to jest heliosfera?

Klasyczna astronomia - fotony

My otwieramy nowe oknoobserwacji kosmosu: Informację niosą nam atomyneutralne.

Uczymy się, jak je wykorzystać

19

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 plazmąheliosferyczną

• Fizyka i dynamika plazmy międzygwiazdowej

• Promieniowanie radiowe w heliosferze i jego źródła• Inne astrosfery – pyły, dyski resztkowe

20

Heliosfera przedmiotem Heliosfera przedmiotem badabadańń przez NASA i ESAprzez 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: InterstellarBoundary Explorer (IBEX)

IBEX obok Voyagera jest obecnie najwaŜniejszą misjąheliosferyczną

CBK w Zespole Naukowym (Co-I)— Przygotowanie oprogramowania

— Symulacje

— Astronawigacja

— Opracowanie wyników (najciekawsze!)

16/03/2009

Prof. dr hab. Wiesław MacekDr Marek StrumikMgr Anna Wawrzaszek

Turbulencja plazmowa w heliosferzeTurbulencja z punktu widzenia teoriinieliniowych układów dynamicznychi chaosu deterministycznegoAnaliza szeregów czasowychFale nieliniowe w plazmie kosmicznej

Zespół Fizyki Układu Słonecznego i Astrofizyki - Grupa Nieliniowej Analizy Danych

16/03/2009

Turbulencja w wietrze s łonecznym(bliska i daleka heliosfera)

Badanie niejednorodnegotransferu energii (zjawiskointermitencji)

Modele multifraktalnekaskad energii

Opis właściwościskalowania przy uŜyciucharakterystykmultifraktalnychi teorii procesów Markowa

Widma multifraktalne

Skalowanie PDF

Markowski charakter kaskady

16/03/2009

Analiza danych z nieliniowych uk ładów dynamicznych

Chaos i intermitencja wukładach dynamicznych

Obliczanie wymiarów, entropi,wykładników Lapunowa, itp.na podstawie szeregówczasowych

Opis multifraktalny

Wpływ szumu na nielinioweukłady dynamiczne

Układ Lorenza

Układ Rösslera

24

Pracownia Dynamiki UkPracownia Dynamiki Ukłładu Sadu Słłonecznego i onecznego i PlanetologiiPlanetologii

Główne kierunki badawczeFizyka planetFizyka komet

Dynamika Układu Słonecznego

Tematyka badawczaAtmosfery kometarne

Jądra kometarneAtmosfery planetarneGeologia planetarna

Fizyka powierzchni ciał Układu SłonecznegoDynamika małych ciał Układu Słonecznego

Dysk Rozproszony i Obłok Oorta

CBK Grupa planetologiczna

25

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 doobserwowania obiektów astronomicznych róŜnych skal w submilimetrowymzakresie widma – detekcja linii emisyjnych, głównie wody –start maj 2009

CBK Grupa planetologiczna

26CBK GRUPA PLANETOLOGICZNA

26

UCZESTNICZYMY W SPEKTROMETRYCZNYCH EKSPERYMENTACH KILKU MISJI KOSMICZNYCH :

W CBK REALIZOWANE S Ą 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 idaje moŜliwość ewentualnego wykrycia nowych składników (np. metanu w atmosferze Marsa)

BEPICOLOMBO

27CBK Grupa planetologiczna 27

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

Centrum Badań Kosmicznych PAN

Program europejski GMES- Global Monitoring for Environment

and SecurityUdział Centrum Badań Kosmicznych w

projektach GMES w ramach 6 i 7 Programu Ramowego UE

Katarzyna UrbańskaCentrum Badań Kosmicznych

PAN

29

Menu BarMenu Bar

Layer selectorLayer selector

Wind speed Wind speed & direction& direction

Sensor detailsSensor details

Monitor statusMonitor status

Event ViewerEvent Viewer

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.

30

G-MOSAIC(GMES services for Management of Operations, Situation Awareness

and Intelligence for regional Crises)

Oferuje przygotowanie serwisów informacyjnych w obszarze bezpiecze ństwo zewn ętrzne Unii . Zadaniem projektu jest monitorowanie wydarzeń, które mogą prowadzić do kryzysów regionalnych lub mi ędzynarodowych; monitorowanie infrastruktury krytycz nej, g łównych dróg, granic i szlaków migracyjnych, szlaków nieleg alnego przemytu, w tym broni nuklearnej , które mogą wpłynąć na stan bezpieczeństwa wewnętrznego UE.

31

Marta Krywanis

Centrum Badań Kosmicznych

PAN

GALILEO- europejski system nawigacji satelitarnej, udział CBK w budowie Galileo.

XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem PracyWarszawa, 22 kwietnia 2009 r.

EGNOS i GALILEOEGNOS- 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 nawigacjisatelitarnej.

Galileo będzie wykorzystany do oferowania następujących funkcji:

świadczenia usługi otwartej (tj. dostarczania informacji niezbędnych do pozycjonowania),

świadczenia usługi związanej z ochroną Ŝycia,

oferowania usługi regulowanej publicznie

uczestniczenie w usługach poszukiwawczych i ratowniczych.

XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem PracyWarszawa, 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 BadańKosmicznych 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 Station)XII Uniwersyteckie Spotkania z Rynkiem Pracy

Warszawa, 22 kwietnia 2009 r.

3434

35

Wyk łady ogólne dla wszystkich doktorantów

Semestr I1. 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, 15h6. 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 godzin35

36

Semestr II

1. Podstawy fizyki plazmy kosmicznej - doc. Jan Błęcki - 30 h2. Pole grawitacyjne i inercja - prof. Janusz B. Zieliński - 30 h3. Metody geofizyki satelitarnej – doc. Jolanta Nastula - 30 h4. Fizyka planet - doc. Marek Banaszkiewicz,

prof. Andrzej Jurewicz - 30 godz.5. Operacyjne systemy satelitarne - prof. Zbigniew Kłos,

prof. Janusz Zieliński - 20 h6. Fale jako narzędzie diagnostyczne - doc. Jan Błęcki,

prof. Andrzej Wernik – 20 h

Razem 160 godzin

36

37

Wyk łady 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 IGiKFizyka jonosfery

• Fizyka heliosfery• Transfer promieniowania w atmosferach

37

3838

Dziękuję za uwagę