České členství v ESA nevzniklo jen z potřeb našeho oboru, ale stejně jako ESA sama má daleko širší záběr. Obecně se jedná o výzkum a využití kosmického prostoru, což je jedna z priorit EU vyjádřená v řadě klíčových dokumentů. Jednou z nejdůležitějších oblastí činnosti ESA jsou však vědecké programy, zahrnující astronomii a astrofyziku (členem Science Programme Committee ESA byl za ČR jmenován MŠMT Dr. F. Fárník, s ním je v Centru počítáno na funkci vedoucího programů ESA). Na tyto programy platí ČR do ESA povinné roční příspěvky. V případě nového členského státu se 45 % těchto příspěvků automaticky vrací po dobu šesti let zpět do ČR a tzv. „Task-Force Committee“, společný výbor ESA a ČR (za ČR jsou členové jmenováni MŠMT a MD, v čele české části je Prof. Růžička, náměstek MŠMT) vybírá vhodné projekty. Tyto prostředky ve výši zhruba 2,5 milionu Euro ročně mají zajistit postupné nastartování konkurenceschopnosti našeho průmyslu v oblasti space-qualified technologií a dalších souvisejících programů. Členem Task-Force za ČR je také Doc. P. Heinzel, DrSc., hlavní manažer Centra a dále Prof. Z. Němeček, DrSc., děkan MFF UK, která je partnerem Centra (oba jmenováni MŠMT). Některé firmy nebo organizace, s nimiž ASU plánuje spolupráci v rámci Centra, se již o podporu z programu Task-Force ucházejí. Dalším zdrojem prostředků pro kosmický výzkum v rámci ESA je PRODEX. Jde o nepovinný program pro členské státy ESA, které do tohoto programu finančně přispívají a z těchto prostředků je možno financovat účast členského státu především na vývoji a výrobě kosmických experimentů (palubních přístrojů) v rámci vědeckého programu ESA. Česká vláda příspěvek do PRODEXu schválila a jeho výše má postupně narůstat podle míry zapojení do jednotlivých projektů. Zde je třeba zdůraznit, že PRODEX přímo navazuje na program ESA-PECS, kterého se ČR účastnila během několika minulých let v rámci přípravy na plné členství v ESA. Z programů realizovaných v PECSu byla značná část věnována projektům, na něž má přirozeně navázat činnost Centra E2S. Jen ASU realizoval nebo postupně bude dokončovat celkem 5 projektů v rámci PECS za více než jeden milion Euro. V rámci Centra se počítá se získáním prostředků jak z PRODEXu, tak Task-Force.
Kromě značných zkušeností získaných již v programu ESA-PECS lze jako příklad využití našeho know-how v praxi uvést výrobu družicových mikro-akcelerometrů v rámci velké zakázky ESA pro český průmysl. Mikro-akcelerometr byl systematicky vyvíjen v ASU po dobu zhruba 20 let, byl ústavem testován na palubě raketoplánu NASA a nakonec vypuštěn na samostatné české družici MIMOSA. Získané vědecké i technologické zkušenosti pak převzal VZLÚ (Výzkumný a zkušební letecký ústav), který za naší další odborné pomoci vyrábí několik inovovaných letových kusů pro ESA. Tato technologicky mimořádně náročná zařízení slouží k řadě aplikací v kosmické geodézii, v oblasti určování drah družic, měření gravitačních parametrů Země apod. (viz ESA projekt Kosmická geodézie a geofyzika v návrhu Centra E2S).
Projekty ESA, v nichž bude Centrum E2S zapojeno, jsou uvedeny ve schématu č. 2 jako Programy ESA a podrobněji jsou popsány v příslušné textové části. Až na některé výjimky, kdy se jedná o zpracování a vědeckou analýzu dat především z aktivních družic, jsou tyto projekty velmi úzce navázány na řadu průmyslových firem nebo skupin. Opět jako příklad lze uvést naši současnou i plánovanou účast na vývoji a výrobě řady technologických družic ESA nazvaných PROBA. Na palubě PROBA 2 již nyní poletí čs. palubní zařízení DSLP a TPMU, vyvinuté a vyrobené firmou CSRC v Brně. Garantem přístroje DSLP za čs. stranu je Dr. P. Trávníček, který se svou postupně se rozšiřující skupinou bude řešitelem několika projektů ESA v rámci Centra E2S. Pro další satelit PROBA 3 vypsala ESA nedávno AO (Announcement of Opportunity), k realizaci projektu byla přizvána i ČR na základě mnoha předchozích zkušeností v oboru. Vývoj a výroba části space-qualified hardwarových komponent pro palubní přístroj by probíhala v ČR, koordinaci s průmyslem a laboratorní testy by zajistilo Centrum E2S.
Vědecké programy ESO, na nichž se ČR začíná postupně podílet v rámci svého členství, rovněž navazují na dlouholetou tradici v oboru. Ve vrcholném řídícím výboru ESO (Council ESO) je za ČR Prof. J. Palouš, DrSc. a Dr. J. Bystřická z MŠMT. MŠMT rezervuje pro čs. účast v ESO finance využitelné v rámci činnosti Centra. ESO pak přímo financuje účast čs. vědců na pozorováních v Chile a na dalších aktivitách v rámci ESO (účast ve výborech atd.).
V současnosti hlavní observatoří ESO v Chile je Paranal, kde pracuje jeden z největších teleskopů na světě – VLT (Very Large Telescope). Je to systém čtyř dalekohledů opticky propojených, takže mohou fungovat jako interferometr. V jiném místě, v poušti Atacama, se dokončuje velký rádiový interferometr, tzv. Atacama Large Millimeter Array – ALMA. Je to obrovský mezinárodní projekt, jeden z nejdražších vůbec, a na jeho realizaci se kromě ESO podílí i USA a Japonsko. V plném provozu bude od roku 2012 a bude řízen ze tří světových center v Evropě (ESO v Garchingu u Mnichova), v USA a v Japonsku. V Evropě se dále počítá se zřízením několika uzlů ALMA, z nichž jeden je plánován v Ondřejově a byl by tak významnou součástí Centra E2S. Prvé kroky k jeho budování již byly zahájeny. Součástí ondřejovského uzlu ALMA by byla i laboratoř mikrovlnné spektroskopie, vybudovaná ve spolupráci s VŠCHT (Prof. Š. Urban). Na hoře La Silla v Chile provozuje ESO řadu menších teleskopů, které byly dodány různými zeměmi Evropy. ASU nyní jedná o dlouhodobém využívání dánského 1,56 m teleskopu pro systematické sledování asteroidů. Zejména pak tzv. blízkozemní asteroidy (NEO – Near-Earth Objects) mohou představovat riziko srážky s naší Zemí, a proto jejich výzkum má velký význam v rámci bezpečnostního výzkumu. ESO a česká astronomie jsou předmětem publikace P. Hadravy, vydané nakladatelstvím Academia v roce 2006.
Jednotlivé vědecké projekty ESO řešené v rámci Centra jsou uvedeny ve schématu č. 2 a příslušné textové části.
Program ESO v rámci Centra vychází z globálních aktivit ČR zaměřených na spolupráci s ESO, a sice:
- velké projekty (large projects)
- inovativní přístroje (innovative instruments)
- špičkový (excelentní) výzkum (frontline science)
- nové technologie (new technologies)
- evropská spolupráce v rámci ERA (European cooperation)
- propagace a popularizace (outreach programmes)
Kromě naší vědecké účasti v ESO je důležité postupně zainteresovat i český průmysl na zakázkách pro ESO, což by byl jeden z významných úkolů Centra. Některé aktivity v tomto směru již probíhají. Nové technologie řízení jsou testovány na našich přístrojích na observatoři v Ondřejově (2m a 65cm dalekohledy, HSFA – spektrograf Zeiss), jedná se především o robotizaci a automatizaci (firma Project-Soft).
V koordinaci s MŠMT bude Centrum sledovat průmyslové zakázky (tendry) pro ESO tak, aby
bylo postupně dosahováno návratu finančních prostředků zpět do ČR (tzv. georeturn). Velkým projektem ESO pro příští dekádu je E-ELT, The European Extremely Large Telescope, mnohasegmentový dalekohled o průměru primárního zrcadla 42 m, odhadovaná cena je 950 mil. Euro. E-ELT byl vybrán v rámci evropské strategie ESFRI (ESFRI Road Map) – k tomuto existuje písemný podklad v angličtině. Práce na E-ELT by měly být započaty v roce 2012. Centrum by se mělo podílet na zprostředkování dodávek a subdodávek mechanických, optických a dalších součástí. Mělo by se podílet i na post-fokálních zařízeních v rámci mezinárodních konsorcií univerzitních a dalších výzkumných pracovišť. ESO i ESA včetně projektu E-ELT budou zařazeny do připravované „Cestovní mapy infrastruktur ČR“ (Road Map).
Strategický plán pro evropskou astronomii na 10-20 let byl vypracován za podpory EU Evropským sdružením ASTRONET, jehož členem je i ASU (www.astronet-eu.org). Tento plán je ve velké míře založen i na programech ESA a ESO.
Výstupy:
Vědecko-výzkumná činnost:
Především publikace v prestižních mezinárodních časopisech jako např. evropský Astronomy and Astrophysics, jehož je ČR řádným členem, dále prezentace na významných mezinárodních konferencích, poskytování expertíz a know-how.
Aplikace:
Kosmické počasí (Space Weather) - vlivy Slunce na heliosféru a na Zemi, data z družic a numerické simulace, monitorování Slunce a jeho aktivity, míra ohrožení pozemních zařízení (VN vedení, elektrárny), ohrožení astronautů toky částic a X-zářením, vlivy na biosféru včetně člověka (spadá pod bezpečnostní výzkum).
NEO – sledování blízkozemních asteroidů, určování jejich drah a vlastností, stanovení rizik srážky se Zemí (spadá pod bezpečnostní výzkum)
Kosmická geodezie – gravitační pole Země, družicová altimetrie oceánů, stanovení parametrů zemské atmosféry, rotace Země, souřadné systémy (GPS, Galileo), určování drah umělých družic Země.
Vývoj a testy nových technologií a zařízení pro kosmický výzkum, orientace čs. průmyslu na dosažení space-qualified standardů, testy nových materálů pro RTG optiku (strojírenství, materiálový výzkum)
Robotizace a automatizace velkých teleskopů (strojírenství, elektronika)
V rámci ESA účast na zkouškách nových družicových systémů, jako je série PROBA apod.
Rozvoj počítačových sítí s rychlým přenosem dat, dedikovaných pro rozsáhlé databáze kosmických dat – spolupráce s CESNETem v ČR. Datová centra ALMA (ESO) a Gaia (ESA). Jako příprava bylo v roce 2009 zprovozněno datové spojení Ondřejov – Praha optickým kabelem s finální kapacitou 10 Gbitů/sec (CESNET, Telefonica O2).