Na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) przebywa obecnie dr inż. Sławosz Uznański-Wiśniewski. Misja IGNIS skupia się na tym, na czym polega praca astronautów w orbitalnych laboratoriach, czyli na prowadzeniu badań w środowisku mikrograwitacji. Jednak stacja kosmiczna ma też okna, przez które można podziwiać Ziemię. Pewien rodzaj obserwacji jest tutaj szczególnie istotny.
ISS nie była projektowana jako platforma do obserwacji naszej planety. Rolę tę doskonale przejęły mniejsze, tańsze i w pełni automatyczne satelity bezzałogowe. Nawet te nieliczne instrumenty do obserwacji Ziemi, które ostatecznie znalazły się na ISS, pracują bez udziału człowieka – są zamontowane na zewnątrz stacji i zdalnie kontrolowane przez techników na Ziemi, bez angażowania załogi (np. zbudowany z udziałem Centrum Badań Kosmicznych PAN sensor DESIS).
Astronauci obserwują i fotografują Ziemię raczej przy okazji, a ta aktywność nigdy nie była dla nich priorytetem. Jakość samych zdjęć z ISS również pozostawia wiele do życzenia. To zwykłe cyfrowe fotografie wykonywane z ręki, przez okno, a nie pełnowartościowe dane radiometryczne (na te naukowcy mają zawsze największy apetyt).
Jest jednak pewien wyjątek: zdjęcia nocnych świateł Ziemi. To właśnie z nich powstają popularne timelapse’y, czyli filmy poklatkowe, ukazujące w pięknych barwach lot stacji wokół naszej planety. Czasem w ciągu dnia, czasem nocą, czasem z majestatyczną zorzą polarną, ale zawsze zachwycające urodą. Jeśli jednak wykonać takie zdjęcia w sposób kontrolowany, odpowiednio dobierając obiektyw i parametry ekspozycji, można uzyskać fotografie bezcenne dla nauki, jak ta poniżej.
Na tego typu zdjęciach widać szczegółowo wszelkie antropogeniczne źródła światła: oświetlenie publiczne, terenów handlowych i przemysłowych, reklamy – słowem wszystko, co jako ludzie emitujemy nocą do otoczenia. W ten sposób fotografie z ISS, pomimo swoich niedoskonałości, stały się znakomitym materiałem do kartowania zanieczyszczenia światłem.
Ten rodzaj zanieczyszczenia polega na bezmyślnym emitowaniu światła w niepożądanym kierunku (np. w okna mieszkań czy w niebo), stosowaniu oświetlenia o zbyt dużym natężeniu lub niewłaściwej barwie (światło chłodne, białe zamiast ciepłego, pomarańczowego).
Wykonanie takich nocnych zdjęć nie jest łatwe, ale astronauci są szkoleni także z zakresu fotografowania Ziemi. To część standardowego szkolenia przed lotem, które przeszedł również Sławosz. Co ciekawe, okres, w którym odbywa się lot Polaka, przypada na nocne przeloty ISS nad Europą. Mamy więc doskonałą okazję, by pozyskać bezcenny materiał do badań zanieczyszczenia światłem!
Między 1 a 10 lipca 2025 ISS przeleci nad Polską kilkadziesiąt razy – nocą. Kilkanaście przelotów będzie niemal dokładnie nad naszymi głowami – ISS przemknie nad nami w zenicie. To idealna geometria do fotografowania polskich miast! Im bliżej 10 lipca, tym więcej szans na zebranie nocnych danych. Pewną przeszkodą będzie wtedy Księżyc blisko pełni, który do świateł Ziemi doda własny blask.
Szczególnie ciekawie zapowiada się noc z 2 na 3 lipca. Prognozy pogody przewidują bezchmurne niebo, a Księżyc będzie już pod horyzontem… nic tylko sięgać po aparat! Ten przelot nastąpi 3 lipca o godzinie 00:10 UTC (czyli 02:10 czasu polskiego). ISS przemknie wtedy po naszym niebie jako obiekt o jasności około -4 magnitudo (stacja będzie jasniejsza, niż najjaśniejsze gwiazdy). Będzie więc doskonale widoczna z każdego miejsca w kraju, nawet w silnie zanieczyszczonych światłem centrach miast.
Podczas przelotu nasz kraj będzie doskonale widoczny z ISS. Pozwoliłem sobie na małą symulację takiej obserwacji, by pokazać, jak odmienne jest to spojrzenie. Na poniższej animacji przedstawiam obraz Ziemi z perspektywy ISS, czyli z wysokości około 400 km, zachowując rzeczywisty kierunek ruchu stacji po trajektorii. Mniej więcej tak Ziemia ukazuje się astronautom. Po lewej stronie znajduje się symulacja na podstawie danych satelitarnych, zarówno nocnych, jak i dziennych. Jak widać, gdy brak jest siatki południków i równoleżników, a w szczególności konturów kontynentów, czasem trudno zorientować się, co dokładnie widzimy – zwłaszcza w nocy.
Symulacja widoku Ziemi z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), wykonana dla okresu trwania misji IGNIS, podczas nocnego przelotu nad Europą z 2 na 3 lipca 2025 roku (polecam oglądać w trybie pełnego ekranu). Geometria obserwacji odpowiada rzeczywistym warunkom w czasie przelotu – zarówno perspektywa, jak i orientacja są zgodne z tym, co widzi astronauta. Różnica? Astronauta patrzy na rzeczywistą Ziemię, tu zaś wykorzystałem zdjęcia satelitarne: nocne (sensor VIIRS z satelity Suomi-NPP) oraz dzienne (sensor MODIS z satelitów Terra i Aqua). Czerwone obszary, które pojawiają się w pewnym momencie na mapie po prawej stronie, to pięć największych (najludniejszych) miast Polski. Pozyskanie nocnych zdjęć tych obszarów podczas misji IGNIS miałoby szczególną wartość naukową. Animacja: A.Z. Kotarba
Po prawej stronie animacji znajduje się odwzorowanie kartograficzne. Obie grafiki – mapa i symulacja z wykorzystaniem danych satelitarnych – pokazują ten sam teren w tym samym czasie. Jakże odmienne są to spojrzenia! Animacja jest wykonana w przyspieszonym tempie; w rzeczywistości obraz Ziemi mknie przed oczami astronautów około 30 razy wolniej.
Jestem niezmiernie ciekaw, czy Sławosz znajdzie czas, by sfotografować nasze miasta nocą. Załoga ISS funkcjonuje według czasu uniwersalnego, więc dla Polaka będzie to chwila po północy. Wciąż nie tak późno :) Gdyby nie mógł zasnąć… podpowiadam parametry, na jakie należy ustawić pokładowe aparaty Nikon, by uzyskać zdjęcia o podobnej charakterystyce jak to z Warszawą:
Exposure Program: Manual Shutter: 1/30 Aperture: 2.8 Meter Mode: Spot Shooting Mode: Continuous, Exposure Bracketing ISO Speed: 10000 AF Area Mode: Single Area Focal Length: 400.0 mm Lens ID: AF-S Nikkor 400mm f/2.8D IF-ED DOF: 11.79 m (100.36 - 112.15) Focus Mode: AF-S Focus Distance: 105.93 m Compensation: -1/3 Noise Reduction: Off Whitebalance: Auto1 Flash: No Flash
Powtórzenie takich zdjęć pozwoliłoby porównać zmiany w źródłach światła, jakie zaszły w ostatnich latach. Astronauci ISS już teraz okazjonalnie fotografują nasz kraj. Od kilku lat, dzięki moim staraniom, NASA w miarę możliwości wykonuje nocne zdjęcia Warszawy z ISS. Niemniej nigdy dotąd nasz kraj nie był fotografowany nocą z ISS przez Polaka. Z doświadczenia wiem, że znajomość fotografowanego regionu znacząco wpływa na liczbę zdjęć wykonanych dla danego miejsca – astronauci amerykańscy, niemieccy czy francuscy, podczas swoich długich, kilku miesięcznych pobytów na ISS, dostarczali mnóstwo fotografii swoich krajów.
Celem misji IGNIS oczywiście nie jest fotografowanie Ziemi. Założenia Polskiej Agencji Kosmicznej we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną ograniczyły pomysły na eksperymenty dla IGNIS wyłącznie do technologii przydatnych w dalszej eksploracji kosmosu (stacje orbitalne, Księżyc, Mars). Pozostaje jednak nadzieja, że tak jak w przypadku astronautów innych narodowości, także Sławosz w wolnej chwili sięgnie po aparat i IGNIS zabłyśnie również jako jasne piksele nocnych miast Polski na fotografiach z ISS.
PS. Sławosz będzie patrzył na Ciebie z góry, a Ty możesz spojrzeć na niego z dołu! Podane czasy przelotów dotyczą nas wszystkich. Warto wyjść wtedy przed dom i spojrzeć w niebo – ISS będzie nie do przegapienia. Pomachaj więc do Sławosza! ;)