— Panie doktorze, obserwując rozwój naszej cywilizacji technicznej, ludzkość zapewne już niedługo „pójdzie w Kosmos“, szukając tam surowców oraz nowych miejsc do życia?
— Tak naprawdę dysponujemy już technologiami, które pozwoliłyby zbudować np. bazę na Marsie. Ludzi na Księżyc udało się wysłać już pod koniec lat sześćdziesiątych.
— O ile naprawdę się udało. Wciąż pojawiają się pogłoski, że być może film z lądowania amerykańskiej ekspedycji na Księżycu w roku 1968 nakręcił sławny reżyser Stanley Kubrick na planie produkowanego wtedy filmu „Odyseja Kosmiczna 2001”.
— Pogłoski takie może i krążą, ale te podejrzenia na pewno nie są poważne. Lądowanie na Księżycu jest faktem historycznym i naukowym i nie podlega dyskusji – najbliższe próbki księżycowego gruntu możemy w końcu obejrzeć w olsztyńskim planetarium. Wracając do eksploracji kosmosu, jest teraz mnóstwo ścieżek, którymi może ona podążać. Największą przeszkodą jest wręcz potworny wysiłek logistyczny, jakiego to wymaga. Zatem jeśli tylko te technologie staną się tańsze, jeśli tylko energia stanie się tańsza, być może doczekamy stałej obecności ludzkiej na Księżycu, na Marsie, czy na innych planetach.
— Jako osobę, która jest znacznie bliżej badań kosmosu, niż my, zwykli śmiertelnicy, chciałbym zapytać pana o główne kierunki prowadzonych obecnie eksploracji kosmicznych. W którą stronę podąża teraz myśl badaczy zajmujących się tym tematem?
— Jeśli chodzi o astrofizykę, to jest obecnie kilka kierunków dominujących. Po pierwsze: fale grawitacyjne. Trzy lata temu nastąpiło pierwsze odkrycie sygnału fal grawitacyjnych, które zostały przewidziane przez teorię Einsteina już na początku XX wieku. To odkrycie otwiera zupełnie nową dziedzinę astronomii. Dzięki temu będziemy mogli obserwować takie zjawiska, jak zderzenia czarnych dziur, które nie emitują właściwie fal świetlnych. Przy takiej kolizji większość energii jest uwalniana właśnie poprzez fale grawitacyjne i takie zderzenie uważane jest jedno ze zjawisk, które wytwarza najsilniejsze fale grawitacyjne. Pozwoli to nam otworzyć zupełnie nowe „okno na niebo”.
Obserwatoria grawitacyjne polegają na tym, że mamy dwa długie, kilkukilometrowe tunele, w których odbijają się wiązki laserowe, pozwalające precyzyjnie mierzyć odległości. Przy przejściu fali grawitacyjnej jedno z ramion staje się odrobinę krótsze, a drugie odrobinę dłuższe, ponieważ pod wpływem tej fali cała Ziemia jest odrobinę rozciągana oraz odrobinę kompresowana. Dokonanie takiego pomiaru wymaga niewiarygodnej wprost precyzji — tysiąc razy mniejszej niż średnica protonu. Dopiero zastosowanie interferometru laserowego pozwoliło rozpocząć pomiary tych drgań czasoprzestrzeni. Na całej kuli ziemskiej zbudowano kilka takich instalacji. Jeden interferometr powstał w Europie, w USA zbudowano kilka, jeden instrument powstaje obecnie w Japonii. Istnieją dosyć poważne plany wystrzelenia specjalistycznego obserwatorium kosmicznego, które pozwalałoby wyłapywać te „zmarszczki” w strukturze kosmosu na skalę Układu Słonecznego.
Drugi temat to poszukiwanie tak zwanych egzoplanet, czyli planet poza Układem Słonecznym. Pierwsze takie obiekty odkrył w roku 1976 polski astronom prof. Aleksander Wolszczan. Potem przez długi czas nie odnaleziono żadnych nowych układów planetarnych, a teraz nareszcie następuje wysyp nowych planet odkrywanych przez astronomów z całego świata wokół znacznej liczby bliskich nam gwiazd. Dzięki temu wiemy, że nasz Układ Słoneczny nie jest jeden, jedyny, wyjątkowy. Jest jednym z wielu układów planetarnych, które znajdują się w naszej galaktyce. Jego wyjątkowość polega na tym, że — z tego, co wiemy do tej pory — jest jedynym zamieszkałym. Znajduje się w nim życie.
— Wykorzystanie fal grawitacyjnych do podróży międzygwiezdnych, do niedawna pomysł eksploatowany przez literaturę science-fiction, teraz nagle zaczął realizować się na naszych oczach. Czy inne tego rodzaju pomysły, takie, jak na przykład podróże w czasie, także staną się niebawem rzeczywistością?
— Jeśli chodzi o wykorzystanie fal grawitacyjnych do jakiegokolwiek napędu, to jeszcze przed nami bardzo długa droga. Jeśli natomiast chodzi o moje oczekiwania, to spodziewam się, że największy wpływ na jakość życia na Ziemi, związany z badaniami fizycznymi, będą miały badania, które nie są aż tak imponujące, jeśli chodzi o nagłówki prasowe. Pozwalają nam one na bardziej efektywne wykorzystanie energii, a także na tańszą oraz czystszą jej produkcję.
Jeżeli nie uczynimy tego szybko, to wkrótce nie będziemy się zastanawiać, jak wykorzystać naukę do ulepszenia jakości życia pod kątem podniesienia stopy życiowej, tylko będziemy szukali sposobów na przetrwanie. Naprawdę trzeba się zastanowić, co robimy z tą planetą, którą już mamy. Jak ją zagospodarowywać, aby następne pokolenia nie przeklinały nas.
— Astrofizyka to nauka, tak, wydawałoby się, odległa od codziennego życia mieszkańców Ziemi. Już sama nazwa: „astrofizyka” brzmi dla wielu osób niepokojąco. A tymczasem okazuje się, że ma ona wiele wspólnego z naszym życiem.
— Jeśli chodzi o wpływ astrofizyki, astronomii czy astronautyki na codzienne życie, to znajdziemy nieco różnych przykładów. Wielu z nas korzysta ze smartfonów. W każdym smartfonie znajduje się obecnie kamera. To jest technologia, której rozwój od lat siedemdziesiątych był dominowany właśnie przez zastosowanie do celów obserwacji astronomicznych. To właśnie astronomowie zaadoptowali matrycę CCD i rozwinęli tę technologię, wykorzystując ją do bardzo dokładnych pomiarów światła przychodzącego do nas z gwiazd. Jest to konieczne, ponieważ astronomia ma wyjątkową właściwość. Jest to jedyna nauka, w której nie mamy żadnej kontroli nad eksperymentami. Owe eksperymenty zachodzą bowiem gdzieś bardzo daleko od nas.
— „Powtórzmy ten wybuch supernowej” — nie ma przecież takiej opcji.
— Nie ma takiej opcji. Jeśli nie złapiemy wybuchu supernowej bardzo szybko, to taki drugi wybuch kiedyś, gdzieś tam będzie, ale nie wiemy kiedy i nie wiemy gdzie na niebie. Musimy być zatem gotowi na bardzo szybkie reagowanie. I tutaj znowu dochodzimy do tematu znakomitego wkładu polskich astronomów. Uniwersytet Warszawski prowadzi obecnie projekt naukowy OGLE — The Optical Gravitational Lensing Experiment czyli eksperyment soczewkowania grawitacyjnego— mający na celu wykrywanie i obserwację zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Jest on prowadzony za pomocą polskiego teleskopu w Las Campanas Observatory w Chile przez naukowców z Obserwatorium Astronomicznego UW, pracujących pod kierunkiem prof. Andrzeja Udalskiego. To jest codzienna obserwacja wybranego obszaru nieba prowadzona każdej nocy od roku 1992. Dzięki temu, jeśli coś się w tej części nieba zmieni, natychmiast o tym wiemy. Zatem kiedy któraś z gwiazd zaczyna zmieniać jasność, co może wskazywać, że wkrótce wybuchnie jako supernowa, możemy się na to przygotować.
Ogólnie rzecz biorąc, im większe powiększenie daje nam dany teleskop, tym może on objąć mniejszy kawałek nieba. OGLE korzysta z dosyć małego teleskopu, ale prowadzi obserwacje bardzo szybko. Ich wyniki są przetwarzane przez specjalny program komputerowy napisany przez warszawskich uczonych i w przypadku zaistnienia któregoś z poszukiwanych zjawisk, natychmiast idzie alert do wszystkich obserwatoriów na świecie zaangażowanych w nieustanną obserwację nieba. Wtedy pracujący w nich astronomowie przerywają aktualne zajęcia i wszystkie te teleskopy zostają skierowane właśnie w ten punkt, w którym dzieje się coś nowego. A to są właśnie największe teleskopy na świecie pracujące na wszystkich długościach fali. Taka dynamiczna współpraca międzynarodowa jest potrzebna, abyśmy byli w stanie zrealizować misję bieżącej obserwacji nieprzewidywalnych zjawisk astronomicznych.
— A szkolne obserwatorium Dywity już niekoniecznie będzie brało w tym udział?
— Obserwatorium dywickie ma „zaszczepiać“ pasję do astronomii. Uważam, że będzie to fantastyczny punkt, od którego można rozpocząć przygodę z astronomią, nauczyć się wiele o kosmosie. Przy dobrej pogodzie będzie tu można przecież wykonywać fenomenalne obserwacje nieba. Natomiast nie jest to obserwatorium, które będzie prowadziło codzienne, dwunastogodzinne obserwacje. Gdyby tak się jednak stało, to byłbym tym szczerze zaskoczony.
Żeby nauczyć się podstaw, to wcale nie trzeba mieć doskonałych warunków. W Cambridge znajduje się obecnie kilkanaście teleskopów, z których część nadal prowadzi aktywne obserwacje. Wiadomo przy tym, że nie będą one miały takiej produktywności jak teleskopy większe, znajdujące się już w międzynarodowych lokalizacjach obserwacyjnych. Tutaj, w Dywitach, także będzie można prowadzić wartościowe badania: obserwować zmienność gwiazd, monitorować aktywność Słońca, prowadzić fotografowanie gwiazd oraz galaktyk przy użyciu różnego rodzaju filtrów. Można też będzie „polować“ na planetoidy, odkrywać nowe tego typu ciała niebieskie.
Łukasz Czarnecki-Pacyński
— Tak naprawdę dysponujemy już technologiami, które pozwoliłyby zbudować np. bazę na Marsie. Ludzi na Księżyc udało się wysłać już pod koniec lat sześćdziesiątych.
— O ile naprawdę się udało. Wciąż pojawiają się pogłoski, że być może film z lądowania amerykańskiej ekspedycji na Księżycu w roku 1968 nakręcił sławny reżyser Stanley Kubrick na planie produkowanego wtedy filmu „Odyseja Kosmiczna 2001”.
— Pogłoski takie może i krążą, ale te podejrzenia na pewno nie są poważne. Lądowanie na Księżycu jest faktem historycznym i naukowym i nie podlega dyskusji – najbliższe próbki księżycowego gruntu możemy w końcu obejrzeć w olsztyńskim planetarium. Wracając do eksploracji kosmosu, jest teraz mnóstwo ścieżek, którymi może ona podążać. Największą przeszkodą jest wręcz potworny wysiłek logistyczny, jakiego to wymaga. Zatem jeśli tylko te technologie staną się tańsze, jeśli tylko energia stanie się tańsza, być może doczekamy stałej obecności ludzkiej na Księżycu, na Marsie, czy na innych planetach.
— Jako osobę, która jest znacznie bliżej badań kosmosu, niż my, zwykli śmiertelnicy, chciałbym zapytać pana o główne kierunki prowadzonych obecnie eksploracji kosmicznych. W którą stronę podąża teraz myśl badaczy zajmujących się tym tematem?
— Jeśli chodzi o astrofizykę, to jest obecnie kilka kierunków dominujących. Po pierwsze: fale grawitacyjne. Trzy lata temu nastąpiło pierwsze odkrycie sygnału fal grawitacyjnych, które zostały przewidziane przez teorię Einsteina już na początku XX wieku. To odkrycie otwiera zupełnie nową dziedzinę astronomii. Dzięki temu będziemy mogli obserwować takie zjawiska, jak zderzenia czarnych dziur, które nie emitują właściwie fal świetlnych. Przy takiej kolizji większość energii jest uwalniana właśnie poprzez fale grawitacyjne i takie zderzenie uważane jest jedno ze zjawisk, które wytwarza najsilniejsze fale grawitacyjne. Pozwoli to nam otworzyć zupełnie nowe „okno na niebo”.
Obserwatoria grawitacyjne polegają na tym, że mamy dwa długie, kilkukilometrowe tunele, w których odbijają się wiązki laserowe, pozwalające precyzyjnie mierzyć odległości. Przy przejściu fali grawitacyjnej jedno z ramion staje się odrobinę krótsze, a drugie odrobinę dłuższe, ponieważ pod wpływem tej fali cała Ziemia jest odrobinę rozciągana oraz odrobinę kompresowana. Dokonanie takiego pomiaru wymaga niewiarygodnej wprost precyzji — tysiąc razy mniejszej niż średnica protonu. Dopiero zastosowanie interferometru laserowego pozwoliło rozpocząć pomiary tych drgań czasoprzestrzeni. Na całej kuli ziemskiej zbudowano kilka takich instalacji. Jeden interferometr powstał w Europie, w USA zbudowano kilka, jeden instrument powstaje obecnie w Japonii. Istnieją dosyć poważne plany wystrzelenia specjalistycznego obserwatorium kosmicznego, które pozwalałoby wyłapywać te „zmarszczki” w strukturze kosmosu na skalę Układu Słonecznego.
Drugi temat to poszukiwanie tak zwanych egzoplanet, czyli planet poza Układem Słonecznym. Pierwsze takie obiekty odkrył w roku 1976 polski astronom prof. Aleksander Wolszczan. Potem przez długi czas nie odnaleziono żadnych nowych układów planetarnych, a teraz nareszcie następuje wysyp nowych planet odkrywanych przez astronomów z całego świata wokół znacznej liczby bliskich nam gwiazd. Dzięki temu wiemy, że nasz Układ Słoneczny nie jest jeden, jedyny, wyjątkowy. Jest jednym z wielu układów planetarnych, które znajdują się w naszej galaktyce. Jego wyjątkowość polega na tym, że — z tego, co wiemy do tej pory — jest jedynym zamieszkałym. Znajduje się w nim życie.
Aleksander Wolszczan: Prędzej czy później uda nam się odkryć życie poza Ziemią. I dopiero wtedy zrozumiemy, czym jest życie, jaka jest jego definicja, kim my właściwie jesteśmy. Będziemy mogli się wreszcie do czegoś porównać. Dowiemy się, czy rzeczywiście jesteśmy ważnym elementem Wszechświata, czy tylko ubocznym i nic nieznaczącym produktem reakcji chemicznej. Wciąż nie wiemy, czy ludzka inteligencja jest pozytywnym, czy negatywnym efektem ewolucji. Być może cywilizacja nas zniszczy? Być może żylibyśmy bez niej dłużej i bardziej szczęśliwie?
— Wykorzystanie fal grawitacyjnych do podróży międzygwiezdnych, do niedawna pomysł eksploatowany przez literaturę science-fiction, teraz nagle zaczął realizować się na naszych oczach. Czy inne tego rodzaju pomysły, takie, jak na przykład podróże w czasie, także staną się niebawem rzeczywistością?
— Jeśli chodzi o wykorzystanie fal grawitacyjnych do jakiegokolwiek napędu, to jeszcze przed nami bardzo długa droga. Jeśli natomiast chodzi o moje oczekiwania, to spodziewam się, że największy wpływ na jakość życia na Ziemi, związany z badaniami fizycznymi, będą miały badania, które nie są aż tak imponujące, jeśli chodzi o nagłówki prasowe. Pozwalają nam one na bardziej efektywne wykorzystanie energii, a także na tańszą oraz czystszą jej produkcję.
Jeżeli nie uczynimy tego szybko, to wkrótce nie będziemy się zastanawiać, jak wykorzystać naukę do ulepszenia jakości życia pod kątem podniesienia stopy życiowej, tylko będziemy szukali sposobów na przetrwanie. Naprawdę trzeba się zastanowić, co robimy z tą planetą, którą już mamy. Jak ją zagospodarowywać, aby następne pokolenia nie przeklinały nas.
— Astrofizyka to nauka, tak, wydawałoby się, odległa od codziennego życia mieszkańców Ziemi. Już sama nazwa: „astrofizyka” brzmi dla wielu osób niepokojąco. A tymczasem okazuje się, że ma ona wiele wspólnego z naszym życiem.
— Jeśli chodzi o wpływ astrofizyki, astronomii czy astronautyki na codzienne życie, to znajdziemy nieco różnych przykładów. Wielu z nas korzysta ze smartfonów. W każdym smartfonie znajduje się obecnie kamera. To jest technologia, której rozwój od lat siedemdziesiątych był dominowany właśnie przez zastosowanie do celów obserwacji astronomicznych. To właśnie astronomowie zaadoptowali matrycę CCD i rozwinęli tę technologię, wykorzystując ją do bardzo dokładnych pomiarów światła przychodzącego do nas z gwiazd. Jest to konieczne, ponieważ astronomia ma wyjątkową właściwość. Jest to jedyna nauka, w której nie mamy żadnej kontroli nad eksperymentami. Owe eksperymenty zachodzą bowiem gdzieś bardzo daleko od nas.
— „Powtórzmy ten wybuch supernowej” — nie ma przecież takiej opcji.
— Nie ma takiej opcji. Jeśli nie złapiemy wybuchu supernowej bardzo szybko, to taki drugi wybuch kiedyś, gdzieś tam będzie, ale nie wiemy kiedy i nie wiemy gdzie na niebie. Musimy być zatem gotowi na bardzo szybkie reagowanie. I tutaj znowu dochodzimy do tematu znakomitego wkładu polskich astronomów. Uniwersytet Warszawski prowadzi obecnie projekt naukowy OGLE — The Optical Gravitational Lensing Experiment czyli eksperyment soczewkowania grawitacyjnego— mający na celu wykrywanie i obserwację zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Jest on prowadzony za pomocą polskiego teleskopu w Las Campanas Observatory w Chile przez naukowców z Obserwatorium Astronomicznego UW, pracujących pod kierunkiem prof. Andrzeja Udalskiego. To jest codzienna obserwacja wybranego obszaru nieba prowadzona każdej nocy od roku 1992. Dzięki temu, jeśli coś się w tej części nieba zmieni, natychmiast o tym wiemy. Zatem kiedy któraś z gwiazd zaczyna zmieniać jasność, co może wskazywać, że wkrótce wybuchnie jako supernowa, możemy się na to przygotować.
Ogólnie rzecz biorąc, im większe powiększenie daje nam dany teleskop, tym może on objąć mniejszy kawałek nieba. OGLE korzysta z dosyć małego teleskopu, ale prowadzi obserwacje bardzo szybko. Ich wyniki są przetwarzane przez specjalny program komputerowy napisany przez warszawskich uczonych i w przypadku zaistnienia któregoś z poszukiwanych zjawisk, natychmiast idzie alert do wszystkich obserwatoriów na świecie zaangażowanych w nieustanną obserwację nieba. Wtedy pracujący w nich astronomowie przerywają aktualne zajęcia i wszystkie te teleskopy zostają skierowane właśnie w ten punkt, w którym dzieje się coś nowego. A to są właśnie największe teleskopy na świecie pracujące na wszystkich długościach fali. Taka dynamiczna współpraca międzynarodowa jest potrzebna, abyśmy byli w stanie zrealizować misję bieżącej obserwacji nieprzewidywalnych zjawisk astronomicznych.
— A szkolne obserwatorium Dywity już niekoniecznie będzie brało w tym udział?
— Obserwatorium dywickie ma „zaszczepiać“ pasję do astronomii. Uważam, że będzie to fantastyczny punkt, od którego można rozpocząć przygodę z astronomią, nauczyć się wiele o kosmosie. Przy dobrej pogodzie będzie tu można przecież wykonywać fenomenalne obserwacje nieba. Natomiast nie jest to obserwatorium, które będzie prowadziło codzienne, dwunastogodzinne obserwacje. Gdyby tak się jednak stało, to byłbym tym szczerze zaskoczony.
Żeby nauczyć się podstaw, to wcale nie trzeba mieć doskonałych warunków. W Cambridge znajduje się obecnie kilkanaście teleskopów, z których część nadal prowadzi aktywne obserwacje. Wiadomo przy tym, że nie będą one miały takiej produktywności jak teleskopy większe, znajdujące się już w międzynarodowych lokalizacjach obserwacyjnych. Tutaj, w Dywitach, także będzie można prowadzić wartościowe badania: obserwować zmienność gwiazd, monitorować aktywność Słońca, prowadzić fotografowanie gwiazd oraz galaktyk przy użyciu różnego rodzaju filtrów. Można też będzie „polować“ na planetoidy, odkrywać nowe tego typu ciała niebieskie.
Pod kopułą szkolnego obserwatorium w Dywitach umieszczono nowoczesny teleskop. Obrót kopuły jest sprzężony z obrotem teleskopu — nigdy nie zgubi więc obserwowanego obiektu. Z kolei baza danych zawiera kilka tysięcy obiektów — gwiazd, galaktyk czy mgławic. Obraz z teleskopu może zostać potem przekazany na komputer albo rzutnik multimedialny, aby na przykład poprowadzić prelekcję dla publiczności połączoną z obserwacją nieba na żywo. Przeszkadzają w tym, niestety, światła latarń i domów. Amerykanie mówią w takim przypadku o „light pollution”, czyli zanieczyszczeniu świetlnym. Ale mimo wszystko, są tu znacznie lepsze warunki do obserwacji niż w centrum Olsztyna.
Cały tekst: Zobacz tutaj
Łukasz Czarnecki-Pacyński