Wrocławski wkład w największy laser świata

W budowie lasera rentgenowskiego – European X-rays Free Electron Laser, który powstaje w Niemczech, mają swój udział wrocławscy naukowcy. Niedawno zainstalowano 35 segmentów pierwszego z trzech głównych modułów lasera. Każdy z nich będzie miał 210 metrów i wytworzy promienie X z intensywnością miliardy razy większą niż konwencjonalne źródła rentgenowskie

  • europejski laser rentgenowski

    Każdy z 35 segmentów pierwszego modułu lasera ma 5 m długości i waży 7,5 t, źródło: http://www.xfel.eu/

  • europejski laser rentgenowski

    European XFEL powstaje pod ziemią, w systemie tuneli o długości blisko 3,5 km, na dystansie od Hamburga do Schenefeld, źródło: http://www.xfel.eu/

  • europejski laser rentgenowski

    Segmenty opuszczane są na dół szybu podziemnych tuneli europejskiego XFEL, źródło: http://www.xfel.eu/


European XFEL powstaje w centrum badawczym DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron – Niemiecki Synchrotron Elektronowy) w Hamburgu. Jest to najbardziej zaawansowane przestrajalne laserowe źródło silnego promieniowania w zakresie rentgenowskim, którego infrastruktura zaczyna się właśnie w ośrodku DESY, a kończy 3,5 km dalej – w Schenefeld, gdzie znajdą się laboratoria badawcze.
 
W pracach nad niezwykłym urządzeniem brał udział zespół z Politechniki Wrocławskiej, w którego składzie znaleźli się naukowcy z katedr Konstrukcji i Badań Maszyn, kierowanej przez prof. Eugeniusza Rusińskiego, oraz Inżynierii Kriogenicznej, Lotniczej i Procesowej – prof. M. Chorowskiego.
Z prof. Eugeniuszem Rusińskim rozmawiamy o udziale w tym przedsięwzięciu i znaczeniu pracy wrocławskich inżynierów dla powstania Europejskiego Lasera Rentgenowskiego.
 
Panie Profesorze, panuje opinia, że ten laser powstający pod Hamburgiem może być jednym z takich urządzeń, które zmienią nasz świat. Dlaczego? 
Prof. Eugeniusz Rusiński, kierownik Katedry Konstrukcji i Badań Maszyn PWr: – Dzięki niemu otrzymamy wiele technologii, których dzisiaj nie potrafią sobie wyobrazić nawet pisarze science fiction. Na pewno znajdą się w tym odkrycia skuteczniejszych lekarstw i nanomateriały. Ten laser otwiera przez naukowcami zupełnie nowe możliwości. Wyobraźmy sobie kamerę, która w doskonałej jakości i w trzech wymiarach sfilmuje procesy na poziomie atomowym i zrobi zdjęcia nanoświata, którego wymiary liczą się w miliardowych częściach metra. Zobaczymy strukturę cząsteczek i przebieg reakcji chemicznych. Będziemy mieli dostęp do najmniejszych szczegółów procesów życia. 
 
Jak będzie wyglądał i działał największy laser świata?
– To imponująca budowla, choć z zewnątrz zobaczymy niewiele. Powstaje pod ziemią, w systemie tuneli o długości blisko 3,5 km. Laser będzie generował ultrakrótkie błyski promieniowania X, z intensywnością o miliardy razy większą niż współczesne konwencjonalne źródła rentgenowskie. Całe przedsięwzięcie warte jest 1,5 mld euro. 
 
Jaka część zadań została powierzona naukowcom z Wrocławia? Czemu mają konkretnie służyć te prace, które nasi inżynierowie wykonali? 
– Zaprojektowaliśmy wielokanałową linii dystrybucyjnej helu XATL1, kriostatów do badań wnęk rezonansowych w temperaturze ciekłego helu oraz linii pośrednich, łączących kriostaty z XATL1. Chciałbym podkreślić, że to ogromne osiągnięcie, ponieważ tylko nieliczne ośrodki naukowe na świecie zrealizowałyby to zadanie. Dzięki naukowcom z Politechniki Wrocławskiej Polska jest współwłaścicielem tego lasera. 
 
Czy wszystkie prace w ramach tego zlecenia były wykonywane w politechnicznych laboratoriach, czy pracowali Państwo także na miejscu, w Niemczech? 
– Wszystko zaprojektowaliśmy, przebadaliśmy i dopracowaliśmy w laboratoriach Politechniki Wrocławskiej pod kierunkiem prof. M. Chorowskiego i moim. Pod Hamburgiem nadzorowaliśmy tylko instalację konstrukcji. Dodam jeszcze, że cała linia została wykonana przez firmę we Wrocławskim Inkubatorze Technologicznym.
 
Czy były jakieś problemy, komplikacje, np. nieudane próby, konieczność ponownych obliczeń?
– Wiele problemów rozwiązywaliśmy po raz pierwszy, ponieważ był to projekt nowatorski. Nie dało się tu po prostu powtórzyć konwencjonalnych rozwiązań. Dlatego w dokumentacji dokonywaliśmy setek zmian. Trzeba było uwzględnić m.in. dostępność i możliwość zastosowania określonych materiałów. Tego rodzaju innowacyjne projekty to zawsze bardzo ciekawe wyzwania.  
 
Na kiedy przewidywane jest ostateczne „odpalenie" lasera? Czy już teraz jest on wykorzystywany do pracy nad nowymi technologiami lub do innych czynności?
– Planuje się, że laser zostanie w pełni udostępniony badaczom w 2017 roku. Pamiętajmy, że to przedsięwzięcie jedyne w swoim rodzaju. Zaangażowane są w nie zespoły specjalistów z różnych dziedzin nauki i krajów. Nowe technologie trzeba wymyślać już na potrzeby budowy lasera. 
 
Rozmawiała Małgorzata Wieliczko 
 

Prof. Eugeniusz Rusiński jest kierownikiem Katedry Konstrukcji i Badań Maszyn PWr. Przez lata udało się mu z powodzeniem wypracować na uczelni udaną współpracę nauki z przemysłem i biznesem. Jego katedra prowadzi projekty z największymi działającymi w Polsce firmami z branż energetycznej, górniczej i hutniczej, z przemysłu zbrojeniowego, samochodowego i wielu innych. Współpracuje także z międzynarodowymi ośrodkami badawczymi oraz wieloma firmami i koncernami zagranicznymi, prowadzi prace badawcze dla firm wytwarzających maszyny i urządzenia dla górnictwa odkrywkowego oraz koncernów związanych z przemysłem samochodowym, np. VW, BMW, RUCKER, Mercedes-Benz, VOLVO, GKN.

Jednym ze spektakularnych innowacyjnych rozwiązań, o podobnym jak laser w Hamburgu dużym, prestiżowym znaczeniu, w którego implementacji uczestniczył zespół pod kierunkiem prof. Rusińskiego, były anteny dla stacji orbitalnej Columbus (2008 r.) Projekt był prowadzony pod kierownictwem prof. Pawła Kabacika z Wydziału Elektroniki PWr, a zespół prof. Rusińskiego wykonał obliczenia wytrzymałościowe, dokumentację konstrukcyjną i symulacje numeryczne wytężenia i zamocowania anten na module COLOMBUS. Warto dodać, że w wyścigu po to „zlecenie” naukowcy z PWr pokonali zespoły z całego świata. Anteny do dziś z powodzeniem pracują na stacji orbitalnej.

Zgłoś uwagę