Co to jest POLON? To nie tylko pierwiastek odkryty 125 lat temu

Promieniotwórczość to zjawisko, które odkryto dopiero w 1896 roku podczas prac z materiałami fosforyzującymi, które prowadził Henri Becquerel oraz Maria Skłodowska-Curie. Dziś to zjawisko wykorzystywane jest zarówno w celach medycznych, by wspomagać diagnostkę i leczenie człowieka, ale też by je odbierać w trudny do wykrycia sposób. Odkryty 125 lat temu pierwiastek polon jest bowiem bardzo toksyczny. Jego liczba atomowa to 84, należy on do grupy tlenowców.

Pozycja polonu w układzie okresowym, w tej samej kolumnie co tlen. Po lewej krążek wykonany z polonu.

Nawet znikoma ilość polonu wchłonięta przez ludzki organizm prowadzi do śmierci. Teoretycznie ochronić przed polonem może nawet zwykła kartka papieru, ale wewnątrz ludzkiej tkanki polon emitujący cząstki alfa (czyli jądra helu) czyni ogromne spustoszenie prowadząc do szybkiego zgonu.

Polon w naturze występuje w bardzo niewielkiej ilości, jako element składowy rudy uranu w postaci tlenku (ruda uranu nie jest źródłem polonu, wytwarza się go poprzez naświetlanie bizmutu strumieniem neutronów). To właśnie analizy porównawcze promieniotwórczości soli uranu i rudy uranu naprowadziły Marię Skłodowską-Curie i Piotra Curie na trop polonu. Odkryto go w 1898 roku, tym samym co rad. Za badania związane z promieniotwórczością Maria z mężem i Henri Becquerelem otrzymali w 1903 roku nagrodę Nobla z fizyki. Za odkrycie polonu i radu, Maria Skłodowska-Curie została wyróżniona już samodzielnie nagrodą Nobla z chemii w 1911 roku.

Polon robił i robi karierę w branży kosmicznej

Właściwości promieniotwórcze polonu, które objawiają się generowaniem ogromnej ilości ciepła, przydawały się kiedyś w kosmosie. Jeden gram polonu, którego czas połowicznego rozpadu wynosi 138,5 dnia (oznacza to, że po tym czasie 0,5 grama polonu ulegnie rozpadowi do mniej masywnego i bezpieczniejszego ołowiu), rozgrzewa się do 500 stoni Celsjusza, wytwarzając przy tym energię odpowiadającą mocy 140W. To mniej więcej tyle co procesor pracujący na pełnych obrotach procesor Intel Core i9-7900X z 2017 roku, choć ten ostatni tak bardzo się nie nagrzewa.

Wypełnione Polonem 210 radioizotopowe generatory termiczne dostarczały ciepło, by ogrzewać np. elektronikę radzieckich łazików księzycowych Łunochod, gdy zapadała zimna księżycowa noc. Największą karierę w eksploracji kosmosu zrobiły generatory z plutonem 238 jako źródłem energii cieplnej, ale faktem pozostaje, że to polonowy generator RTG był pierwszym tego typu urządzeniem w kosmosie. Umieścili go tam w 1961 roku amerykanie zapewniając źródło ciepła dla satelitów Transit, które tworzyły pierwszy działający system nawigacji satelitarnej.

Generator RTG z polonem, wykorzystywany we wcześnej fazie eksploracji kosmosu.

Niedawno określenie POLON, nie bez powodu zapisane dużymi literami, nabrało znaczenia w branży kosmicznej, a dokładnie rzecz ujmując w segmencie zajmującym się ochroną naszej planety jak i orbitującej wokół niej aparatury przez kosmicznymi śmieciami. POLON to bowiem skrót od nazwy POLSA Optical Network. Jest to sieć teleskopów Polskiej Agencji Kosmicznej śledzących małe obiekty o rozmiarach nawet rzędu 10 cm, na orbicie Ziemi.

Jak działa POLON i gdzie jest zlokalizowany?

Obserwatoria POLON zlokalizowano w trzech miejscach, których chyba lepiej nie dałoby się wybrać. To Obserwatorium Siding Spring w Australii (POLON Australia), Obserwatorium Południowoafrykańskie w RPA (Polon Africa) i Deep Sky w środkowo-północnym Chile (POLON Chile). W każdej lokalizacji znajdują się po cztery teleskopy, które mogą działać niezależnie, ale tez uzupełniać się. Jeden teleskop, wyposażony w 140 Mpix kamerę rejestrującą obraz w tempie 10 klatek/s jest zdolny do 100 tysięcy pomiarów pozycji obiektów takich jak satelity na orbicie w ciągu nocy.

Głównym zadaniem nowych teleskopów będzie przeglądanie i analizowanie nocnego nieba w celu poszukiwania i śledzenia sztucznych satelitów i śmieci kosmicznych. Inwestycja jest realizowana na zamówienie POLSA przez polskie wyspecjalizowane firmy Sybilla Technologies z Bydgoszczy oraz Cillium Engineering z Torunia - POLSA

Zdolność do wykrywania obiektów na orbicie zależy od ich odległości od obserwatorium. Te najmniejsze o rozmiarach rzędu 10 cm i większe, wykryte będa na orbitach LEO, czyli kilkaset km nad powierzchnią Ziemi. To odległość, w której znajdują się floty satelitów Starlink, pracuje Hubble, a także astronauci na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Dla orbity geostacjonarnej, czyli tej gdzie umieszczone satelity są przez cały czas nad wybranym punktem Ziemi, minimalny rozmiar wykrywanych obiektów to 35 cm. Tym samym, jak podkreśla POLSA, sieć POLON jest zdolna kontrolować wszystkie najważniejsze orbity wokółziemskie.

Obejrzyj w

Do wykrywania obiektów POLON stosuje syntetyczne śledzenie (ang: synthetic tracking). To dość nowa technika bazująca na komputerowej analizie danych obserwacyjnych, łączeniu obserwacji i dopasowywaniu spodziewanych orbit obiektów. Stosuje się ją także do obserwacji asteroid wokółsłonecznych. Cel obserwacji realizowanych przez POLON nie wymaga tłumaczenia. Rosnąca liczba obiektów na orbicie wokółziemskiej już prowadzi do wzrastającej liczby fragmentów, które są wynikiem zderzeń i samodestrukcji satelitów i innych obiektów wytworzonych przez człowieka. I o ile śledzenie tych największych fragmentów nie jest problemem, to zapanowanie nad chmurami niewielkich, o wielkości kilkunastu do kilkudziesięciu cm, kosmicznych śmieci wciąż stanowi wyzwanie.

Teleskopy sieci obserwacyjnej POLON. Nie są to duże instrumenty, ale nie jest to konieczne dla osiągnięcia zadanego celu.

POLON jest częścią europejskiego systemu SST (Space Surveillance and Tracking). POLSA wzięła na siebie to zobowiązanie jako część zadań, które wiążą się z udziałem Polski w szeregach ESA, a także jako zadanie, z którym polskie firmy są w stanie dobrze sobie poradzić.

Źródło: Inf. własna