Nowa budowa dla badacza systemu słonecznego Max-Planck

(Foto: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

(Zdjęcie: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

(Zdjęcie: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

(Zdjęcie: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

(Zdjęcie: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

(Foto: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

Od maja 2014 roku Rosetta, pierwsza sonda kometarna w badaniach kosmicznych, będzie przesyłać swoje obserwacje na Ziemię z odległości 800 milionów kilometrów przez przestrzeń kosmiczną. Aby móc analizować dane, Instytut Maxa Plancka ds. Badań Układu Słonecznego w styczniu oddał do użytku nowy budynek badawczy. Tylko dzięki optymalnemu odizolowaniu od drgań, ten zaawansowany technologicznie obiekt może pełnić funkcję niezwykle czułych laboratoriów do rozwoju i produkcji systemów optycznych oraz silnie wstrząsanych stanowisk testowych wibracji, w których symulowane są warunki pracy sprzętu kosmicznego. Co jest wyjątkowe: termin wprowadzenia do użytku był już podczas planowania, rozpoczętego cztery lata temu, nie do odroczenia. Bowiem ten obiekt badawczy od dziesięciu lat podróżuje w przestrzeni kosmicznej i nie bierze pod uwagę trudności terminowych na Ziemi.

Jedynie trzy na pięć kilometrów mierzy jądro komety Tschurjumow-Gerasimenko. Niemniej jednak naukowcy z ESA są nim niezwykle zainteresowani. Bowiem jego właściwości mają umożliwić wnioski na temat powstania i rozwoju naszego Układu Słonecznego. Dlatego od marca 2004 roku sonda Rosetta – nazywana także łowcą komet przez Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR) – zmierza w jej kierunku i w maju wejdzie na orbitę komety. Pod koniec roku planowane jest pierwsze lądowanie na powierzchni. Przygotowania do tego trwają zarówno w przestrzeni kosmicznej, jak i na Ziemi. Prawie równocześnie z przebudzeniem sondy z jej oszczędzającego energię trybu głębokiego snu w styczniu, naukowcy z Instytutu Maxa Plancka ds. Badań Układu Słonecznego (MPS) przeprowadzili się do nowo wybudowanego obiektu badawczego na kampusie Nord Uniwersytetu w Göttingen.

„29 stycznia 2014 roku był niezmiennie wyznaczony jako termin wprowadzenia do użytku od początku projektu w czerwcu 2010 roku”, wspomina Ralf Walter, kierownik projektu w odpowiedzialnym generalnym wykonawcy Carpus+Partner. Nawet przy wieloletnim doświadczeniu w realizacji takich dużych projektów, taka data ostateczna stanowi wyzwanie: „Musieliśmy zaangażować wszystkich uczestników – projektantów, architektów i wszystkie branże – i przekonać ich do tego terminu. Wspólnie zdołaliśmy uruchomić wszystkie mechanizmy. Bowiem nie potrafimy jeszcze wpływać na trajektorię komety”, dodaje Walter.

Niezwykłe: zarówno inwestor, Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaft, jak i generalny wykonawca zrezygnowali z umów na kary umowne za opóźnienia, co jest dość powszechne przy projektach z krytycznymi terminami. Zamiast tego, działali wspólnie i na równych zasadach. „Wielkim wyzwaniem był długi zimowy okres wiosną 2013 roku. Musieliśmy wstrzymać budowę konstrukcji szkieletowej na cztery tygodnie”, wspomina Heinz-Peter Frantzen z mieszanką emocji; był odpowiedzialny za wykonanie budowy na miejscu w firmie Carpus+Partner. „Opóźnienie udało się nadrobić jedynie poprzez wielozmianową pracę z ekstremalnie napiętym harmonogramem w kolejnych tygodniach.”

Dowodem na to, że wysiłek się opłacił, jest widok za lśniącą fasadą nowego budynku. Bez barier architektonicznych, obiekt ten obejmuje na powierzchni około 20 000 metrów kwadratowych laboratoria badawcze i biura, bibliotekę, przestrzenie do odpoczynku i komunikacji, kawiarnię, rozbudowywalne foyer na wydarzenia, przedszkole, ogród na dachu oraz pokoje gościnne dla odwiedzających instytut.

Laboratoria czyste z izolacją drgań i nadwieszeniem

Kluczowe dla analizy sygnałów z Rosetty oraz dla rozwoju, produkcji i testowania urządzeń optycznych i zespołów instytutu są przede wszystkim trwała ochrona przed drganiami i warunki czystego pomieszczenia w poszczególnych obszarach badawczych budynku. Wibracje lub zanieczyszczenia cząstkami mogłyby zakłócić wysokoczułe instrumenty pomiarowe i zafałszować dane z sondy kometarnej.

Wymagania dotyczące minimalizacji drgań są znacznie wyższe niż w typowych projektach. Podczas obliczeń i symulacji na etapie projektowania okazało się, że można je zrealizować jedynie poprzez szeroki zakres zintegrowanych działań. Musiano, oprócz ekranowania przed zewnętrznymi źródłami zakłóceń, takimi jak ruch uliczny czy wiatraki, konstrukcyjnie odseparować od siebie wewnętrzne obszary emitujące drgania, od wrażliwych na drgania. Aby zapobiec przenoszeniu drgań, urządzenia testowe, własny warsztat oraz systemy technicznego wyposażenia budynków są zawieszone na podłożach z Sylomer, a od laboratorium, w którym znajdują się urządzenia optyczne i zespoły, odseparowane są przez dylatacje. Te ostatnie mają własne podłoża na fundamentach z zagęszczonych warstw żwiru, a także częściowo na pojedynczych i pasmowych fundamentach z Sylomer. Stanowisko testowe generujące bardzo silne drgania, na którym symulowane są obciążenia dla sensorów i urządzeń optycznych, np. podczas startu rakiety, jest dodatkowo odizolowane za pomocą elementów tłumiących sprężynowych. W ten sposób pozostałe laboratoria są chronione przed jego wpływem.

Większość z 2500 metrów kwadratowych czystych pomieszczeń laboratoryjnych przeznaczona jest na eksperymenty fizyczne, chemiczne i elektrotechniczne. Wielką atrakcją dla badaczy Układu Słonecznego jest tak zwany obszar hali z wysokością do dziewięciu metrów. Dwie z czterech hal, o powierzchni od 180 do 240 metrów kwadratowych, są wykonane jako pomieszczenia czyste klasy ISO 6 i 8. Architekt Albert Borucki z Carpus+Partner wyjaśnia: „Ponieważ tutaj, np. do montażu elementów o wysokości do siedmiu metrów do teleskopów, które następnie unoszą się na balonach helowych w stratosferze, konieczne były duże bramy rolowane. Również w czystych pomieszczeniach nie jest oczywiste zainstalowanie pełnej instalacji dźwignicowej.” Trzecia hala, zwana balonową, nie jest pomieszczeniem czystym, lecz kontrolowaną strefą z monitoringiem cząstek. Stąd można wywozić komponenty do testów w warunkach atmosferycznych na zewnątrz. Czwarta hala służy jako magazyn.

Hale czystych pomieszczeń są tak połączone z innymi czystymi przestrzeniami i głównym korytarzem czystych pomieszczeń (ISO klasa 8), że można się w nich poruszać bez opuszczania obszaru czystego. Dostęp odbywa się przez centralną bramę dla personelu. Aby zachować elastyczność w długim okresie użytkowania, geometria pomieszczeń w laboratoriach jest zmienna, tzn. ściany można łatwo przesuwać – również bez zmiany wysokości sufitów. Szczególną rolę odgrywają obszary, w których produkowane są komponenty do wykrywania życia pozaziemskiego. W tych pomieszczeniach należy unikać wszelkich zanieczyszczeń, np. węglowodorów czy bioformowanych cząstek, aby wyniki badań były wiarygodne. Dlatego te pomieszczenia są wykonane zgodnie z normą GMP do najwyższej klasy A.

Otwarte architektury komunikacyjne w przestrzeniach biurowych

Po stronie przeciwnej do laboratoriów znajduje się najbardziej rzucający się w oczy element budynku, unoszący się ponad podstawową częścią obiektu. Trójkondygnacyjny rząd biurowy z fasadą ze szkła wystaje na południowej stronie znacznie poza obrys budynku i wydaje się niemal unosić. Podczas gdy w dolnej części budynku znajdują się przestrzenie badawcze i ogólne, kawiarnia, różne – dzięki zmiennym ścianom – sale seminariów i konferencyjne, foyer z wystawą czy biblioteka, to w szklanym kubale mieści się przestrzeń biurowa dla działów badań i administracji.

W tym miejscu widać różnorodne wymagania, oprócz technicznego wyposażenia, które stawiali naukowcy wobec nowego budynku: przestrzenie pracy charakteryzują się otwartymi, sprzyjającymi komunikacji strukturami. Krótkie drogi i możliwości spotkań mają wspierać – uzupełnione o opcje wycofania się – interdyscyplinarną wymianę i sieciowanie. Dzięki przedszkolu z własnym placem zabaw, mieszkaniom dla gościnnych naukowców oraz dużej, 2000-metrowej powierzchni na dachu, budynek odpowiada także na potrzeby zmieniającej się struktury społeczeństwa wiedzy. W ten sposób naukowcy z Maxa Plancka otrzymali nową siedzibę z wysokiej jakości koncepcją architektoniczną, która tworzy optymalne warunki pracy dla kolejnych pokoleń badaczy.