Český kosmický průmysl společně s akademickými pracovišti už v minulých letech zvládl splnit mnoho složitých výzev a čeští experti se podíleli na mnoha velkých kosmických misích například pro Evropskou kosmickou agenturu. Nyní však přichází čas postoupit o další schod vzhůru a postavit ambiciózní českou družici. Tady už se nebavíme o CubeSatech s hmotností v řádu jednotek kilogramů (byť i jejich mise jsou velmi užitečné), ale o skutečných „plnohodnotných“ družicích či sondách. Jedním z ambiciozních projektů, které se uchází o realizaci, je i QUVIK, tedy teleskop zaměřený na ultrafialové záření. O projektu jsme si povídali s Norbertem Wernerem z Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity, který je vědeckým koordinátorem mise.

Vizualizace teleskopu QUVIK
Zdroj: VZLÚ

Mohl byste nám pro začátek představit projekt QUVIK? Co je jeho cílem?
QUVIK je projekt Českého vesmírneho ďalekohľadu, ktorý sme navrhli ako odpoveď na výzvu Českej ambicióznej technologicko-vedeckej misie. Hlavným vedeckým cieľom misie je pozorovanie takzvaných kilonov, ktoré vznikajú po zrážke a splynutí neutrónových hviezd. Výsledkom zrážky je čierna diera alebo veľmi hmotná neutrónová hviezda, ale do okolitého priestoru sa tiež vyvrhne množstvo materiálu, časť ktorého pozostáva z prvkov ťažších ako železo. Pôvod týchto ťažkých prvkov je stále záhadou a pozorovania kilonov by nám mohli prezradiť, či zlato v našich prsteňoch a retiazkach pochádza prevažne zo zrážok neutrónových hviezd. Dôležité je, že QUVIK bude poskytovať úplne kľúčové pozorovania zdrojov gravitačných vĺn objavených observatóriami LIGO-VIRGO-KAGRA. QUVIK sa bude schopný natočiť na cieľ v priebehu 20 minút a teda pozorovať kilonovu veľmi skoro potom ako vybuchla, čo je úplne kľúčové pre spoznanie ich fyziky. Táto veda je jednou z najvyšších priorít v astronómii na toto desaťročie, definovaná takzvanou „decadal survey”, ktorá v USA určuje vedecké priority, príležitosti a odporúčania financovania pre nasledujúcich 10 rokov astrofyziky (tieto priority zväčša zdieľajú okrem Spojených Štátov aj iné krajiny). Keď sa QUVIK práve nebude natáčať na kilonovy, supernovy alebo záblesky gama-žiarenia, bude pozorovať iné astronomické objekty, ako napríklad horúce hviezdy, prechody exoplanét pred kotúčikmi ich materských hviezd, alebo supermasívne čierne diery v jadrách galaxií. O pozorovací čas na QUVIKu sa budú môcť uchádzať astronómovia z celého sveta a bude prideľovaný v rámci súťaže.

QUVIK může významně pomoci i při studiu gravitačních vln.
Zdroj: VZLÚ

Které organizace se na projektu podílí a co mají či budou mít jednotliví členové na starosti?
Projekt vedie Výzkumný a zkušební letecký ústav (VZLU). Vedecký tím misie vedieme v Ústave teoretickej fyziky a astrofyziky Prírodovedeckej fakulty Masarykovej univerzity a na vedeckej náplni sa tiež podieľajú kolegovia z Astronomického Ústavu Akadémie Vied ČR, z Karlovej Univerzity a z vyše 17 zahraničných univerzít a výskumných ústavov.  Ďalekohľad aj s detektormi vyvíja výskumné centrum TOPTEC. Za komunikáciu je zodpovedná firma PEKASAT. Na samotnej realizácii sa ale budú podieľať desiatky českých firiem.

Model teleskopu QUVIK
Zdroj: VZLÚ

Proč jste se rozhodli právě pro pozorování v ultrafialové části elektromagnetického spektra?
Pozorovania kilonov krátko po zrážke a splynutí neutronových hviezd v UV oblasti spektra nám dovolia rozlíšiť medzi rôznymi fyzikálnymi modelmi ich výbuchu a lepšie tak pochopiť aj tvorbu prvkov ťažších ako železo. UV oblasť spektra zo Zeme nie je pozorovateľná, lebo UV žiarenie absorbuje Zemská atmosféra. UV pozorovania vesmíru sa preto dajú robiť len z obežnej dráhy. QUVIK bude naraz pozorovať v dvoch pásmach, v blízkej a vzdialenej časti UV spektra. Vesmírne UV ďalekohľady dnes v portfóliu ESA, NASA, a JAXA chýbajú a sú veľmi potrebné pre spoznanie zdrojov gravitačných vĺn, supernov, pre fyziku hviezd, ale aj pre pozorovania extrémnych javov, akým je slapové roztrhnutie hviezdy, ktorá sa dostane do blízkosti supermasívnej čiernej diery. Koncom tohto desaťročia bude na obežnej dráhe ešte UV družica ULTRASAT, ktorú stavia Izrael v spolupráci s Nemeckom a NASA. ULTRASAT bude mať omnoho väčšie zorné pole ako QUVIK, bude mať ale horšie priestorové rozlíšenie a bude pozorovať len v jednom UV pásme. Môžeme ale očakávať, že ULTRASAT objaví mnoho javov, ktoré následne dokážeme s QUVIKom podrobnejšie skúmať. QUVIK tak znásobí vedecký potenciál ULTRASATu a ULTRASAT znásobí potenciál QUVIKu.

QUVIK má nést kosmický dalekohled o průměru 33 centimetrů.
Zdroj: VZLÚ

Pojďme si popsat hardware. Jaké rozměry by mělo zařízení mít a z čeho se má skládat?
Družica bude mať veľkosť 0,7 × 0,7 × 1,1 m, hmotnosť 120 kg a na palube bude vesmírny ďalekohľad s priemerom zrkadla 33 cm. Má to teda byť najväčšia družica, aká kedy bola v Českej republike postavená. Ďalekohľad bude mať zorné pole 1×1 stupeň a rozlíšenie lepšie ako 2,5 uhlovej sekundy. V astronómii majú vesmírne ďalekohľady takýchto rozmerov veľký potenciál a očakávam, že QUVIK budú ešte nasledovať mnohé misie podobnej veľkosti.

Na jaké oběžné dráze by měl teleskop pracovat a jaká je jeho očekávaná životnost?
Družica bude na nízkej polárnej obežnej dráhe. Bude to špeciálna, takzvaná dráha úsvitu/súmraku (dawn/dusk), keď družica bude obiehať okolo Zeme na hranici svetla a tmy. Očakávame minimálnu živostnosť 2-3 roky.

Vizualizace teleskopu QUVIK na oběžné dráze.
Zdroj: VZLÚ

V jaké fázi se nyní program nachází a co už máte za sebou?
Máme za sebou študiu uskutočniteľnosti, takzvanú “Phase 0” a “Phase A” a momentálne dokončujeme fázu B1, ktorá definuje technické požiadavky misie. Všetky tieto štúdie prebiehali pod drobnohľadom ESA.

Vývoj kosmických dalekohledů je složitý. Skutečnost, že si česká odborná pracoviště troufají na vývoj takto pokročilých technologií, jednoznačně svědčí o jejich vysoké úrovni.
Zdroj: VZLÚ

Dá se říct, co bylo při dosavadním vývoji nejsložitější?
Vývoj vesmírneho ďalekohľadu, najmä pre vzdialenú oblasť UV spektra, je zložitý. Sú tam zvýšené požiadavky na čistotu optiky a celého systému. Ďalekohľad bude musieť mať aj dvierka pre obmedzenie kontaminácie a pre kalibráciu na obežnej dráhe. Tak isto stabilita a presnosť orientácie družice musia byť na svetovej úrovni. Chceme byť schopní rýchlo meniť cieľ pozorovania a mať tiež dobrú stabilitu orientácie družice, čo je ambiciózne a sme presvedčení, že aj dosiahnuteľné.

Je možné alespoň rámcově uvést cenu celého projektu?
Náklady by nemali prekročiť 720 miliónov korún (30 miliónov EUR).

Jaké milníky na projekt nyní čekají a jaký je časový harmonogram dalšího vývoje?
Najdôležitejší míľnik nás čaká na jeseň, keď zistíme, či bol QUVIK schválený na realizáciu. Ak sa tak stane, štart družice sa predpokladá v roku 2028.

Děkujeme za rozhovor