Grupa badaczy z Zakładu Fizyki Słońca, Centrum Badań Kosmicznych PAN (ZFS CBK PAN) pod przewodnictwem naukowym dr Żanety Szaforz i wsparciu naukowym prof. dr hab. Janusza Sylwestera w ramach realizacji projektu BRAXIS, będzie przeprowadzała badania na linii ASTRA w Centrum SOLARIS. BRAXIS (BRAgg Crystal X-ray Instrument for Spectroscopy) to spektrometr rentgenowski zaprojektowany z myślą o udziale w prowadzonym przez NASA Marshall Space Flight Center projekcie misji kosmicznej klasy MIDEX, przeznaczonej do badania Słońca w zakresie promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletowego.

W celu właściwego przeprowadzenia eksperymentu nad rozwojem prototypu instrumentu BRAXIS było konieczne wykonanie testów. W tym celu Centrum SOLARIS odwiedzili specjaliści z Zakładu Fizyki Słońca : dr Mirosław Kowaliński (Kierownik ZFS CBK PAN, elektronik), oraz inż. Jarosław Bąkała (konstruktor-mechanik). Dzięki wsparciu pracowników SOLARIS, którzy opracowali dla tego eksperymentu koncepcję montażu satelity w komorze próżniowej, projekty 3D mechanizmu sterowania pozycją satelity w komorze oraz systemu pozycjonowania komory próżniowej kompatybilny z linią ASTRA  (mgr inż. Marcin Brzyski), schemat połączeń oraz organizację połączenia wewnątrz i na zewnątrz komory próżniowej (mgr Grzegorz Gazdowicz), program sterujący pracą przesuwników (mgr inż. Marcel Piszak), elementy mechaniczne - Dariusz Uchacz, Leszek Kapłoniak oraz system połączeń elektrycznych wewnątrz i na zewnątrz komory próżniowej (Tomasz Zbylut, inż. Jarosław Sklarczyk) – udało się przeprowadzić pierwsze testy.

Działalność Zakładu Fizyki Słońca CBK PAN obejmuje z jednej strony prowadzenie prac naukowych skoncentrowanych na badaniu fizyki Słońca i związanych z nim zjawisk, takich jak rozbłyski słoneczne. Z drugiej strony jednak, od ponad 50 lat, specjalizują się w projektowaniu i budowie instrumentów naukowych, umożliwiających obserwację Słońca z przestrzeni kosmicznej. Obecnie w ZFS CBK PAN trwają prace nad rozwojem instrumentu BRAXIS. 
Spektrometr BRAXIS działa w oparciu o prawo Bragga – wykorzystuje odbicie promieniowania rentgenowskiego od kryształów w celu jego rejestracji. Jego system optyczny składać się będzie z 6 par bloków. Każdy taki blok złożony jest z cylindrycznie wypukłego monokryształu, detektora CMOS i filtra optycznego. Trzy pary bloków wyposażone są dodatkowo w kolimatory. 

Celem BRAXIS będzie obserwacja wybranych linii silnie zjonizowanych pierwiastków z szerokiego zakresu miękkiego promieniowania rentgenowskiego (1.8-22.4 Å). Tego typu obserwacje umożliwią wyznaczanie parametrów fizycznych gorącej plazmy korony słonecznej, jak również jej składu chemicznego. Dzięki zastosowaniu przeciwstawnego ustawienia identycznych bloków w przypadku każdej z par, BRAXIS będzie również spełniał funkcję dopplerometru, pozwalającą na precyzyjne (±5 km/s) wyznaczenie prędkości poruszającej się plazmy w kierunku obserwatora.

W ramach realizowanego projektu chcemy przetestować i skalibrować wybrany blok prototypu spektrometru BRAXIS. Blok ten ma wymiary 184x115x162 mm i masę ok. 2kg.  
Badania na synchrotronie mają na celu w szczególności:
- badanie jakości wykonania kryształu, w szczególności dokładności ustawienia jego płaszczyzny dyspersji i jednorodności promienia krzywizny. Wyznaczenie zmienności tych wartości jest kluczowe przy interpretacji obserwowanych widm - ponieważ nawet niewielka zmiana lokalnej wartości promienia krzywizny- odstępstwo od idealnej cylindryczności może spowodować, że obserwować będziemy lokalne zmiany dyspersji.
- sprawdzenie ilościowej odpowiedzi układu kryształ-detektor na oświetlanie strumieniem promieniowania o zadanej energii. Jest to niezbędne w celu prawidłowej kalibracji instrumentu.
- wyznaczenie lokalnej rozdzielczości spektralnej spektrometru, porównując kształt zmierzonych  profili odbicia kryształu z profilami wyznaczonymi teoretycznie przy pomocy oprogramowania XOP.
- przeprowadzenie kalibracji absolutnej spektrometru (wyznaczenie 2D effective area). Naszym  celem jest wykonanie kalibracji spektrometru w taki sposób aby być w stanie podać bezwzględne natężenie każdej długości fali wytwarzanej przez źródło w funkcji położenia na detektorze - wylicza koordynatorka projektu dr Żaneta Szaforz. 

Tego typu kalibracje i testy są kluczowe w celu zapewnienia prawidłowego działania instrumentu, podsumowuje dr Szaforz.
Naukowcy zdecydowali się przeprowadzić badania w NCPS SOLARIS, ponieważ testowany przez nich blok spektrometru przeznaczony jest do pomiarów widm rentgenowskich w zakresie 2.3 - 2.5 keV, dlatego w celu kalibracji instrumentu niezbędne jest oświetlanie go wiązką z tego zakresu energii promieniowania. Ten zakres energii promieniowania X, określany jako 'pośredni zakres energii', jest specjalizacją linii badawczej ASTRA w Centrum SOLARIS. Użycie monochromatora pozwoli im na przeprowadzenie absolutnej kalibracji instrumentu (tzw. effective area) i wyznaczenie jego rozdzielczości widmowej. 

Autor: dr Żaneta Szaforz