12 czerwca 2026 roku z japońskiego Centrum Kosmicznego Tanegashima wystartowała rakieta H3 (pisałem o tym czymś >> tutaj <<). Jednym z jej „pasażerów” był niewielki satelita astronomiczny o nazwie VERTECS. Nie jest to wielkie obserwatorium pokroju teleskopów Hubble’a czy Jamesa Webba. VERTECS należy do klasy CubeSatów (o tego typu maluszkach też pisałem >> tutaj <<), czyli małych satelitów budowanych z modułów o ustandaryzowanych rozmiarach. W tym przypadku mamy do czynienia z konstrukcją 6U czyli około 100x226x340 mm i masie 8,4 kg. Połowę tej „przeogromnej” konstrukcji zajmuje wyposażenie potrzebne do działania satelity, a drugą połowę instrument naukowy.
Po umieszczeniu na orbicie wokół Ziemi VERTECS nie zabrał się od razu za naukę. Najpierw rozpoczęła się seria standardowych procedur przygotowawczych, jest to etap, który przechodzą wszystkie konstrukcje wynoszone tam w górze. Najpierw jego twórcy musieli sprawdzić, czy wszystko działa tak, jak powinno: czy satelita prawidłowo pobiera energię z paneli słonecznych, czy może utrzymywać właściwe położenie w przestrzeni, czy komunikuje się z naziemną stacją kontroli i (co najważniejsze) czy jego mały teleskop rzeczywiście potrafi wykonywać użyteczne obserwacje. Testy zakończyły się powodzeniem i na początku września JAXA poinformowała, że rozpoczęła się właściwa, regularna faza obserwacji.
A VERTECS ma do wykonania zadanie dość nietypowe. Nie został wysłany po to, aby robić możliwie szczegółowe zdjęcia planet, gwiazd czy pojedynczych galaktyk. Ma mierzyć coś znacznie mniej efektownego wizualnie: bardzo słabą poświatę widoczną na całym niebie.
Astronomowie nazywają ją pozagalaktycznym tłem optycznym. Nazwa brzmi groźnie, ale oznacza po prostu światło docierające do nas spoza Drogi Mlecznej, które nie pochodzi od jednego konkretnego obiektu, lecz tworzy bardzo słabe, rozproszone tło. Część tego światła jest sumą blasku ogromnej liczby odległych galaktyk, także takich, które są zbyt słabe, abyśmy mogli dostrzec je pojedynczo.
VERTECS ma sprawdzić, jak jasne jest to tło w świetle widzialnym i jak jego jasność zmienia się wraz z barwą. Dlatego na pokładzie znajduje się niewielki teleskop o średnicy obiektywu zaledwie 35 milimetrów oraz kamera obserwująca niebo w czterech zakresach światła: od około 400 do 800 nanometrów, czyli mniej więcej od fioletowej do czerwonej części widma widzialnego.
To trochę tak, jakbyście nocą stanęli wysoko w górach i spojrzeli na bardzo odległe miasto. Z bliska widzielibyście pojedyncze latarnie, oświetlone okna i samochody. Z odległości kilkudziesięciu kilometrów wielu z tych źródeł nie dałoby się już rozpoznać osobno. Zamiast setek czy tysięcy świateł zobaczylibyście po prostu słabą poświatę nad miastem. Poszczególne punkty zniknęłyby z waszego pola widzenia, ale wszystkie razem nadal zwiększałyby jasność tego fragmentu nocnego krajobrazu.
Z odległymi galaktykami jest podobnie. Te najjaśniejsze potrafimy zobaczyć i zmierzyć osobno. Istnieje jednak ogromna liczba galaktyk tak słabych i odległych, że pojedynczo trudno je wykryć. Ich światło nakłada się na siebie i staje się częścią słabego pozagalaktycznego tła optycznego. Oczywiście jest to tylko przybliżenie. Kosmiczna poświata nie powstaje dlatego, że światło galaktyk rozprasza się gdzieś po drodze. Chodzi o to, że do detektora dociera światło ogromnej liczby bardzo słabych źródeł, których nie jesteśmy w stanie rozpatrywać pojedynczo.
No dobrze, ale po jaką właściwie cholerę mierzyć coś tak niepozornego?
Problem w tym, że kiedy astronomowie próbują policzyć, ile światła powinno docierać do nas od wszystkich galaktyk, wynik nie zawsze zgadza się z tym, co rzeczywiście mierzą instrumenty. Szczególnie ciekawie zrobiło się w bliskiej podczerwieni. W kilku wcześniejszych obserwacjach zmierzona jasność pozagalaktycznego tła okazała się większa niż jasność, jakiej należałoby się spodziewać po zsumowaniu światła znanych galaktyk. Innymi słowy: po policzeniu tego, co znamy, na niebie nadal zostaje trochę światła, którego pochodzenie nie jest oczywiste.
I właśnie ten „nadmiar” jest właściwym powodem istnienia VERTECS.
Trzeba jednak od razu zaznaczyć, że słowo „nadmiar” nie oznacza jeszcze odkrycia jakiegoś nowego rodzaju obiektu. Mierzenie tak słabego tła należy do wyjątkowo niewdzięcznych zadań. Zanim astronomowie dotrą do światła spoza Drogi Mlecznej, muszą odjąć wszystko, co świeci bliżej nas: światło związane z Układem Słonecznym, światło naszej Galaktyki, pojedyncze gwiazdy, a w przypadku obserwacji z powierzchni Ziemi również emisję samej atmosfery. Niewielki błąd w którymś z tych składników może zmienić końcowy wynik. Właśnie dlatego zespół VERTECS zdecydował się obserwować z orbity, gdzie nie przeszkadza ziemska poświata atmosferyczna.
Jeżeli jednak po poprawnym odjęciu całego tego „pierwszego planu” nadmiar nadal pozostanie, wtedy robi się naprawdę ciekawie. Jednym z możliwych źródeł mogą być gwiazdy znajdujące się poza głównymi częściami galaktyk, rozsiane w ich rozległych halo. Inną możliwością jest światło pochodzące od bardzo wczesnych populacji gwiazd i innych obiektów powstających we Wszechświecie miliardy lat temu. W bliskiej podczerwieni oba scenariusze mogą wyglądać dość podobnie. W świetle widzialnym ich przewidywane widma zaczynają się jednak wyraźnie różnić. I właśnie tę różnicę ma spróbować wychwycić VERTECS.
A co mamy w pudełku po butach? Czyli coś dla nerdów elektroniki.
VERTECS jest mały, ale jego wnętrze podzielono bardzo logicznie. Jedna połowa satelity to część „serwisowa”. To tutaj mieszczą się systemy zasilania, elektronika sterująca, łączność oraz układy odpowiedzialne za orientację satelity w przestrzeni. Bez tej części teleskop nie mógłby ani wycelować w odpowiedni fragment nieba, ani przesłać wyników na Ziemię.
Druga połowa to już właściwy instrument naukowy. Znajduje się tam niewielki teleskop soczewkowy o średnicy 35 mm oraz kamera CMOS wyposażona w cztery filtry, z których każdy przepuszcza nieco inny zakres światła widzialnego. Dzięki temu VERTECS nie tylko mierzy jasność tła nieba, ale też sprawdza, jak zmienia się ona wraz z barwą światła. To właśnie ta informacja ma pomóc ustalić, skąd bierze się część słabej poświaty obserwowanej poza Drogą Mleczną.
Na schemacie wszystko wygląda oczywiście schludnie i elegancko wręcz legitnie. Rzeczywistość jest nieco bardziej… kablasta. Po zdjęciu bocznych paneli VERTECS wygląda jak bardzo ciasna szafka z elektroniką, ponieważ na niewielkiej przestrzeni trzeba było zmieścić nie tylko teleskop, ale wszystkie urządzenia pozwalające satelicie samodzielnie funkcjonować na orbicie.
Zacznijmy od prądu, bo bez niego nawet najlepszy teleskop jest tylko drogim kawałkiem szkła i metalu. VERTECS korzysta z pięciu paneli słonecznych z ogniwami z arsenku galu: trzy znajdują się na konstrukcji satelity, a dwa kolejne są rozkładane po umieszczeniu go na orbicie. Te dodatkowe „skrzydła” nie są ozdobą. Instrument astronomiczny i towarzysząca mu elektronika potrzebują więcej energii, niż zapewniała platforma będąca punktem wyjścia dla projektu. Kiedy satelita nie może korzystać bezpośrednio z energii słonecznej, do gry wchodzą akumulatory litowo-jonowe. Nad rozdzielaniem i kontrolą energii czuwa system EPS (Electrical Power System).
Drugi problem brzmi banalnie: trzeba wiedzieć, gdzie właściwie patrzymy. W astronomii nie wystarczy skierować satelity „mniej więcej tam”. VERTECS podczas minutowej ekspozycji powinien utrzymywać kierunek obserwacji ze stabilnością około 10 sekund łuku (1σ). Dla porównania jedna sekunda łuku to 1/3600 stopnia. Kontrolą położenia zajmuje się system AOCS/ADCS, czyli zestaw urządzeń służących do określania i zmieniania orientacji satelity. Jest on potrzebny również po to, aby podczas normalnej pracy odpowiednio ustawiać rozłożone panele względem Słońca i możliwie skutecznie produkować energię.
Jest jeszcze trzeci kłopot: jak przesłać na Ziemię to, co sfotografował teleskop? Obraz z matrycy liczącej około 3000 × 3000 pikseli zawiera znacznie więcej danych niż zwykła telemetria informująca na przykład o stanie satelity. Dlatego VERTECS rozdziela te zadania. Łączność służąca do sterowania satelitą wykorzystuje pasmo S, natomiast duże pliki z obserwacji astronomicznych mogą być szybko wysyłane na Ziemię przez nadajnik pracujący w paśmie X. Na Rysunku 5 oba urządzenia widać po prawej stronie konstrukcji.
Dopiero kiedy zestawimy te wszystkie elementy, dobrze widać, czym naprawdę jest ten nasz „teleskop w pudełku po butach”. Sam układ optyczny zajmuje tylko część satelity. Wokół niego trzeba było upchnąć źródło energii, akumulatory, komputer pokładowy, system kontroli orientacji, dwa systemy łączności i elektronikę obsługującą kamerę. A wszystko to musi jeszcze przetrwać start rakiety, próżnię, zmiany temperatury i później działać razem bez możliwości podejścia z przysłowiowym śrubokrętem.
Tu kryje się jeszcze jedna ciekawostka
Jednym z elementów elektroniki VERTECS jest Camera Control Board (CCB), płytka będąca interfejsem dla ładunku naukowego. Jej sercem nie jest jakiś tajemniczy procesor skonstruowany wyłącznie dla jednej misji kosmicznej, lecz Raspberry Pi Compute Module 4, czyli przemysłowa wersja komputera należącego do tej samej rodziny co popularne Raspberry Pi (Jerzynka). Konstruktorzy świadomie sięgnęli po dostępne na rynku podzespoły COTS (Commercial Off-The-Shelf), zamiast projektować każdy element elektroniki od zera.
Co jeszcze ciekawsze, projekt tej płytki został później udostępniony publicznie jako open hardware. W repozytorium można znaleźć pliki projektu przeznaczone dla programu KiCad, a autorzy wprost piszą, że rozwiązanie opracowane pierwotnie dla VERTECS ma być dostępne również dla przyszłych projektów nanosatelitów. To fajny przykład tego, że korzyścią z niewielkiej misji kosmicznej nie muszą być wyłącznie dane naukowe, może nią być również sprzęt i doświadczenie, z których później skorzystają następni konstruktorzy.
Mały, ale nie po nic
Na początku trochę śmialiśmy się z VERTECS-a. Przy Hubble’u czy Jamesie Webbie rzeczywiście wygląda jak pudełko po butach, któremu ktoś doczepił panele słoneczne i powiedział: „no, to teraz leć robić astronomię”.
Tyle że w nauce wielkość nie zawsze ma znaczenie. Albo dokładniej: znaczenie ma wtedy, kiedy jest potrzebna do wykonania konkretnego zadania.
VERTECS nie służy do oglądania najdalszej galaktyki ani wykonywania zdjęcia o rozdzielczości, od której opada szczęka. jego teleskop ma obiektyw o średnicy zaledwie 35 milimetrów, ale jednocześnie obserwuje duży kawałek nieba: około 3 × 3 stopnie w pojedynczym paśmie podczas jednej ekspozycji (księżyc w pełni ma około 0,5 stopnia, Kamera ACS (Advanced Camera for Surveys) na Teleskopie Hubble’a ma pole widzenia wynoszące ok. 202 × 202 sekundy łuku, czyli w przybliżeniu 0,056° × 0,056 minuty). A właśnie przy pomiarze bardzo słabego i rozległego tła takie szerokie pole widzenia jest ogromną zaletą. Zamiast dokładnie oglądać jeden maleńki punkt nieba, VERTECS zbiera światło z dużego obszaru i może dzięki temu bardzo precyzyjnie mierzyć jego średnią jasność. JAXA wręcz wskazuje pozagalaktyczne tło jako wyjątkowo dobrze dobrany temat naukowy dla niewielkiego satelity.
W ciągu nominalnego roku obserwacji ma wykonać pomiary wielu kierunków obejmujących niemal całe niebo. Z zarejestrowanej jasności trzeba będzie następnie usunąć wkład światła pochodzącego z Układu Słonecznego i Drogi Mlecznej. Dopiero to, co pozostanie po tym astronomicznym „sprzątaniu”, pozwoli dokładniej określić jasność pozagalaktycznego tła w czterech zakresach światła widzialnego.
Na co liczymy? Przede wszystkim na sprawdzenie, czy wspomniany wcześniej nadmiar rzeczywiście utrzymuje się również po bardzo dokładnych pomiarach w świetle widzialnym. Jeżeli tak, jego barwa, czyli zależność jasności od długości fali, może pomóc ograniczyć listę możliwych źródeł. Czy większą rolę odgrywa światło gwiazd rozproszonych w halo galaktyk? Czy obserwujemy ślad znacznie wcześniejszych populacji obiektów, związanych z historią powstawania gwiazd i galaktyk? A może dokładniejsze dane każą jeszcze raz przyjrzeć się samemu problemowi? VERTECS nie został wysłany po to, żeby z góry potwierdzić jedną z tych możliwości. Ma dostarczyć pomiar, który pozwoli je od siebie lepiej odróżnić.
I jest jeszcze to „przy okazji”, które w nauce potrafi być niemal równie ciekawe jak główny cel.
VERTECS będzie można zestawić z obserwacjami wykonanymi wcześniej przez japońskiego satelitę podczerwonego AKARI. Jeden zestaw danych obejmuje podczerwień, drugi światło widzialne, a połączenie informacji z różnych długości fal daje znacznie pełniejszy obraz badanego zjawiska. Sama JAXA wskazuje tę możliwość jako jeden ze spodziewanych dodatkowych zysków naukowych misji.
Ale wartość tego malucha nie kończy się nawet na astronomii. VERTECS jest pierwszą od czasu zakończenia pracy AKARI okazją dla japońskiej społeczności astronomii optycznej i podczerwonej do pozyskiwania danych z własnego kosmicznego obserwatorium. Przy jego projektowaniu, budowie, obsłudze i analizie danych pracują również studenci i młodzi naukowcy. JAXA traktuje więc VERTECS także jako doświadczenie, które ma zaprocentować przy tworzeniu kolejnych misji astronomicznych.
To zresztą dobrze współgra z tym, co widzieliśmy wcześniej przy elektronice. Część rozwiązań opracowanych dla VERTECS może żyć dłużej niż sam satelita. Wiedza zdobyta podczas budowy, testowania i prowadzenia prawdziwego obserwatorium na orbicie zostaje na Ziemi. I chyba właśnie dlatego nie warto oceniać teleskopu po średnicy jego zwierciadła ani satelity po liczbie kilogramów. VERTECS nie zastąpi Hubble’a ani Jamesa Webba. Hubble i Webb nie zastępują też VERTECS-a w zadaniu, do którego został specjalnie zaprojektowany. Wielkie obserwatoria są potrzebne do pytań wymagających ogromnych możliwości. Ale czasem mamy bardzo konkretne pytanie i wtedy zamiast budować kolejną kosmiczną katedrę wystarczy wysłać na orbitę dobrze pomyślane pudełko po butach. A teraz pozostaje już tylko najważniejsze: poczekać, co to pudełko zobaczy tam, gdzie wzrok nie sięga.
Do następnego artykułu
Aleksander Marcin Sanetra
Bibliografia, źródła i multimedia
- VERTECS Project – oficjalna strona misji
vertecs-project.com - JAXA/ISAS – VERTECS rozpoczyna regularne obserwacje, 4.09.2026
JAXA/ISAS – VERTECS - Sano K. et al. (2024), VERTECS: 6U CubeSat Mission to Study Star-Formation History by Observation of Visible Extragalactic Background Light, Small Satellite Conference.
Publikacja SmallSat 2024 - Takimoto K. et al. (2024), Development of a Compact Wide-Field Telescope to be Mounted on VERTECS, Small Satellite Conference.
Publikacja o teleskopie VERTECS - Cordova-Alarcon J. R. et al. (2024), Development and Testing Methods of the Attitude Determination and Control System for the Astronomical 6U CubeSat VERTECS.
Publikacja o AOCS - Narongphun C. et al. (2024), An Electrical Power System Development for VERTECS.
Publikacja o systemie zasilania - VERTECS – pre-flight performance of the optical multi-band instrument, SPIE.
SPIE Digital Library - VERTECS Camera Control Board (CCB) – dokumentacja open source
GitHub – VERTECS CCB - Pierwsze obrazy i rozpoczęcie obserwacji VERTECS, University of Tokyo.
University of Tokyo – VERTECS - JAXA – materiały wideo dotyczące H3 Flight No. 6 i VERTECS
JAXA Official – briefing H3 Flight No. 6 - Nagranie Ziemi wykonane przez VERTECS na orbicie
VERTECS – materiał wideo