Evropská kosmická agentura sází na české optické systémy z centra TOPTEC

Díky práci turnovských výzkumníků vidíme vesmír ostřeji. Výzkumné centrum TOPTEC, součást Ústavu fyziky plazmatu AV ČR, navrhuje precizní optické systémy pro mise Evropské kosmické agentury ESA. Nejnovější snímky sluneční koróny z vesmírných sond jsou jedním z nejpůsobivějších výsledků jejich práce.

Zařízení, které padesátičlenný tým vyrábí, se vedle vesmírného výzkumu uplatňují i v průmyslové výrobě. Tím navazuje na staletou tradici zpracování optiky v regionu. A ve spolupráci s místními firmami jako Crytur nebo Preciosa ji posouvá do 21. století.

Od Slunce k exoplanetám

Vedle optických systémů se TOPTEC věnuje také aplikovanému výzkumu spektroskopie a metrologie. V posledních letech je o něm slyšet díky zapojení do úspěšných kosmických projektů. Mezi nejvýznamnější patří spolupráce na misi Solar Orbiter, pro kterou centrum vyvinulo klíčové komponenty koronografu METIS, zařízení, které zkoumá sluneční korónu.

„Dodali jsme optickou soustavu, která už pět let zkoumá Slunce z bezprostřední blízkosti. Díky našim komponentám se podařilo objevit tzv. ‚táborové ohně‘ – miniaturní erupce, které jsme poprvé pozorovali právě díky blízkosti sondy ke Slunci,“ popisuje Radek Melich, vedoucí Oddělení optických systémů.

Sonda nyní vstupuje do další fáze mise. Díky gravitačnímu praku při průletu kolem Venuše budou moci vědci poprvé v historii pozorovat sluneční póly. „To jsou oblasti, které ze Země nikdy nevidíme. Očekáváme proto řadu zajímavých objevů,“ dodává Melich.

Solar Orbiter není pro TOPTEC jedinou zakázkou pro Evropskou kosmickou agenturu. Pro misi FLEX vyvinulo centrum teleskop s pěti precizními čočkami ke sledování fotosyntetické aktivity rostlin z oběžné dráhy. Data z této mise pomohou lépe porozumět tomu, jak rostliny reagují na změny klimatu a jak probíhá výměna uhlíku mezi atmosférou a biosférou. To vše má mj. zásadní význam pro budoucnost zemědělství.

Do teleskopů NEOSTEL určených pro monitorování vesmírného odpadu a objektů blízkých Zemi zase turnovští dodali asférické čočky. Síť těchto zařízení rozmístěných podél rovníku bude nepřetržitě sledovat objekty na oběžné dráze a včas varovat před možnými kolizemi s funkčními družicemi.

„Naše optické systémy musí být extrémně přesné a odolné. Testujeme je v podmínkách simulujících start rakety i drsné prostředí kosmu,“ vysvětluje Melich.

Proba-3: když satelity tančí valčík

Nejnovějším úspěchem centra je zapojení do přelomové mise Proba-3. „Jde o první misi, kdy dva satelity letí v precizní formaci bez zásahu člověka. Vzdálenost mezi nimi je 150 metrů s přesností na jeden milimetr,“ popisuje výzkumný vedoucí unikátnost projektu. Kromě ověření technologického konceptu budou satelity pozorovat i sluneční korónu koronografem ASPIICS. Při vývoji jeho optické části se centrum potýkalo s řadou výzev.

„Museli jsme navrhnout optiku s extrémní hladkostí, aby nedocházelo k rozptylu světla. Pro představu – kdybychom zvětšili naše zrcadlo na velikost Máchova jezera o průměru asi 2 kilometry, vlnky na jeho povrchu by měly výšku jen 2 mikrometry (tisíciny milimetru),“ přibližuje Melich náročnost výroby.

Na vývoji se podílel tým optických a mechanických designérů, specialistů na tenké vrstvy a expertů na jemnou mechaniku a leštění. Mise odstartovala v prosinci 2024 indickou raketou PSLV z kosmodromu Šríharikota. V současnosti probíhá testování systémů.

„Už máme technické snímky a vše funguje podle plánu. V polovině března očekáváme první vědecká data,“ říká Melich. „Zatímco na Zemi můžeme pozorovat sluneční korónu během zatmění maximálně osm minut, Proba-3 nám umožní provádět šestihodinová pozorování při každém obletu kolem naší planety. To přinese bezprecedentní množství dat pro studium slunečního počasí a jeho vlivu na Zemi.“

Současně se TOPTEC připravuje na další zakázky. „Pracujeme na optickém systému pro misi Ariel, která bude zkoumat atmosféry exoplanet, a na misi TRUTHS, zaměřenou na přesná měření slunečního záření. Obě mají zásadní význam pro kalibraci klimatických modelů a sledování změn v atmosféře,“ popisuje Radek Melich pohled do budoucnosti českého kosmického výzkumu.

TOPTEC postupně přechází od výroby samostatných optických komponent ke komplexním technickým řešením s vyšší přidanou hodnotou. „Nechceme zůstat jen u precizních skel a čoček. Naším cílem je dodávat ucelené systémy a zařízení, jež řeší konkrétní potřeby zákazníků,“ vysvětluje strategii centra Melich. „Každý takový projekt nám přináší nové know-how a posouvá nás dál. A to je přesně ta cesta, kterou chceme jít – od tradičního zpracování optiky k hi-tech řešením pro nejnáročnější aplikace.“