SatRevolution: polskie prywatne satelity polecą w kosmos

SatRevolution: polskie prywatne satelity polecą w kosmos

20/12/2016
www.satrevolution.com

Technologie kosmiczne w końcu docierają do Polski. Już w 2018 r. nasze trzy pierwsze komercyjne satelity zostaną wyniesione na orbitę. Za projekt satelity Światowid i dwóch nanosatelitów towarzyszących odpowiada wrocławska spółka SatRevolution, powołana przez twórców mobilnych gier T-Bull.
 
Od chwili, kiedy w Stanach Zjednoczonych wystrzelono pierwsze satelity, minęło prawie pół wieku. Rozwój technologii kosmicznych w Polsce przez lata był jednak odkładany na dalszy plan. Wojny i walka o niepodległość spowodowały, że Polacy w pierwszej kolejności skupiali się na zaspokajaniu podstawowych potrzeb, dlatego prężnie rozwijały się inne dziedziny gospodarki. Dziś, kiedy sytuacja w kraju wydaje się ustabilizowana, Polacy mogą myśleć o zastosowaniu nowych technologii również w kosmosie.

Do tej pory na orbitę okołoziemską zostały wystrzelone trzy polskie satelity, ale żaden z nich nie był projektem komercyjnym. Na polskim rynku działają firmy, które przywędrowały do nas z Niemiec lub Francji i zajmują się technologiami kosmicznymi, jednak nie produkują one satelitów, ale jedynie podzespoły. W Polsce działa również konsorcjum złożone z rodzimych firm i instytucji naukowych, powstałe na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej. Ma ono zbudować satelitę, lecz wciąż jest na etapie projektów, a wystrzelenie planowane jest na rok 2020. Za to już w roku 2018 na orbitę zostaną wyniesione pierwsze polskie satelity komercyjne, zbudowane przez wrocławską spółkę SatRevolution. Satelity Światowid oraz Rusałka 1 i 2 mają być wystrzelone z pływającej platformy na Oceanie Spokojnym przez amerykańską rakietę Neptune N3 firmy Interorbital System z siedzibą w Mojave, w Kalifornii. Środki przeznaczone na budowę satelity Światowid w całości pochodzą z prywatnych źródeł.
 
Dziecięce marzenia o podboju kosmosu
SatRevolution SA to niedawno utworzona spółka córka największej firmy produkującej gry mobilne – T-Bull SA. Jak przyznaje jeden z założycieli SatRevolution, Grzegorz Zwoliński, pomysł na wystrzelenie satelitów to odpowiedź na dziecięce marzenia nie tylko założycieli spółki, lecz także każdego, kto spoglądając w niebo, zachodzi w głowę, co kryje się za chmurami. „Myśląc nad nowym biznesem, spółka SatRevolution od razu postawiła na podbój kosmosu. Mamy technologie opracowane przez naukowców i badaczy z całego świata, wystarczy je wykorzystać” – mówi Zwoliński. Obecnie SatRevolution SA jest jedyną taką firmą na polskim rynku i ma ambicje na jeszcze więcej – w przyszłości planuje odgrywanie roli integratora całych systemów kosmicznych.

Satelity nie są jednak jedyną próbą wykorzystania nowoczesnych technologii przez założycieli studia. Z inicjatywy Grzegorza Zwolińskiego w przerwach między tworzeniem kolejnych gier i aplikacji spółka pracowała nad innowacyjnymi projektami takimi jak np. bioniczna ręka sterowana myślami. Projekt budowy sztucznej ręki zakładał stworzenie nowego rodzaju sterowania grami. Spółka nie kontynuowała jednak prac, ponieważ, jak ocenia Zwoliński, z wprowadzeniem produktu na rynek wiązało się zbyt wielkie ryzyko. Projekt pozostał więc w fazie testowej. Inaczej sprawa wygląda z satelitami. Tu już nie ma miejsca na niepowodzenia. Pochodząca z dzieciństwa wizja podboju kosmosu nabrała realnych kształtów pod koniec września tego roku, kiedy to spółka SatRevolution podpisała umowę z amerykańską firmą Interorbital na wyniesienie polskich satelitów na orbitę okołoziemską. Zapytany o konkretną datę tego przedsięwzięcia Grzegorz Zwoliński odpowiada: „Niemożliwe jest ustalenie takiej daty, ponieważ rakieta, która wyniesie satelity, zostanie wystrzelona ze specjalnej platformy pływającej po Ocenia Spokojnym, a termin będzie zależał od odpowiednich warunków pogodowych”.

sat-revolution
 
Światowid i Rusałki
Główny satelita SatRevolution – Światowid – zostanie zaprezentowany już w styczniu. Światowid jest satelitą badawczym, a do jego podstawowych zadań należy m.in. badanie poziomu natężenia pola magnetycznego, zmian w polu magnetycznym oraz grawitacyjnym Ziemi czy zmian pogody oraz zjawisk zachodzących w termosferze. Satelita zostanie wyposażony w wysuwany uchwyt do kamery wraz z obiektywem, zaawansowany system otwierania paneli fotowoltaicznych oraz specjalne czujniki, które umożliwią badanie przestrzeni kosmicznej. „Każdy sztuczny satelita wymaga odpowiednich układów elektronicznych przystosowanych do kosmicznych warunków atmosferycznych. Dzięki temu jest w stanie sprawnie funkcjonować, komunikować się, a stacje naziemne mogą go namierzyć. Dlatego bardzo ważnym elementem jest zestaw specjalnych sensorów, pozwalający na ustalenie położenia satelity względem Ziemi” – tłumaczy Zwoliński. Wspomniane sensory pozwolą między innymi na wykonywanie dokładnych badań poziomu natężenia pola magnetycznego, zmian w polu magnetycznym oraz grawitacyjnym Ziemi czy chociażby nadzorowanie położenia i przyśpieszenia samego satelity. Zgromadzone dane uzyskane podczas lotu pozwolą na lepsze poznanie zjawisk, jakie mogą mieć wpływ na zmiany w płaszczu magnetycznym Ziemi oraz na zjawiska zachodzące w termosferze. Satelita będzie również przesyłał obrazy, które mogą być wykorzystane w takich dziedzinach jak meteorologia, oceanografia, geologia czy kartografia. Pozyskane informacje mogą pomóc choćby w obserwacji miejsc narażonych na klęski żywiołowe czy w dotarciu do poszkodowanych, kiedy taka klęska już nastąpi. Zdjęcia będzie można również wykorzystywać w rolnictwie, np. przy tworzeniu map lasów oraz w pracach naukowo-badawczych przy badaniu zmian geologicznych. A skąd nazwa Światowid? Założyciele SatRevolution są fanami Andrzeja Sapkowskiego i jego twórczości utrzymanej w stylistyce mitologii środkowoeuropejskiej. Imię Światowid – jak się wydaje – idealnie pasuje do zadania satelity, którym jest przecież patrzenie na świat.

Z kolei satelity towarzyszące – Rusałka 1 i Rusałka 2 – to tak zwane satelity typu Phone Sat. Zostaną one wysłane na orbitę głównie dla celów testowych: „Przede wszystkim chcemy sprawdzić, jak tego typu satelity zachowują się w przestrzeni kosmicznej” – mówi Zwoliński. Nowoczesne polskie satelity Rusałka 1 i 2 wykorzystują podzespoły elektroniczne stosowane w telefonach komórkowych i pracują pod kontrolą systemu Android. „Głównym zadaniem satelitów towarzyszących będzie wysyłanie polecenia ping na ziemię, tak aby sprawdzić, jak długo będą działać podzespoły używane w telefonach komórkowych. Ponadto SatRevolution będzie próbował pobrać zdjęcia wykonane przez ich aparaty” – opowiada Zwoliński.
 

W technologii druku 3D

W celu uzyskania pożądanych właściwości satelity Światowid, takich jak niska waga, wysoka trwałość oraz bardzo wysoka szczegółowość docięcia wszystkich elementów rzędu 0,2%, cała konstrukcja została wykonana za pomocą technologii druku 3D. „Odpowiednia forma pojedynczych elementów pozwoli na dokładne rozmieszczenie modułów wewnątrz satelity” – wyjaśnia Grzegorz Zwoliński, współzałożyciel SatRevolution SA.

Niestety, podczas poszukiwań podwykonawców w Polsce nie udało się znaleźć firm, które podjęłyby się np. wydruku 3D Światowida. Brakuje też oczywiście polskich firm oferujących wyniesienie satelitów czy nawet produkujących podzespoły. Drukowanie satelity zlecono więc firmie APworks z Airbus Group z Niemiec. Światowid powstanie ze specjalnego materiału stworzonego przez Airbusa – tzw. scalmalloy. Jest to specjalistyczny stop, w którego skład wchodzą: aluminium, magnez i skand. „Scalmalloy to tworzywo charakteryzujące się wysoką wytrzymałością na czynniki zewnętrzne. Mieszanka jest lżejsza od aluminium i wytrzymała niczym tytan” – tłumaczy Zwoliński. Dzięki temu urządzenie jest odporne nie tylko na wszelkie wibracje, które napotka podczas lotu, lecz także na promieniowanie kosmiczne. Wysoka trwałość zewnętrznych elementów Światowida ma zapewnić również odporność na częste, a zarazem gwałtowne zmiany temperatury – od –150°C do 300°C, bo takich można się spodziewać na orbicie.
 
Rakietą na orbitę
Światowid oraz dwie nanosatelity towarzyszące w klasie Phone Sat zostaną wystrzelone przez lekką rakietę nośną Neptune N3 firmy Interorbital System. Satelity SatRevolution zostaną umieszczone w wyrzutni P-POD (Poly-Picosatellite Orbital Deployer), czyli orbitalnej wyrzutni dla wielu piksosatelitów, stanowiącej łącznik pomiędzy satelitami a rakietą. Wyrzutnia ma formę rurową i pozwala na umieszczenie w niej satelity o wymiarach 10×10×34 cm.
 
Wynoszenie satelitów na wysokość około 310 km potrwa około 9 godzin, po czym rakieta wystrzeli satelity w przestrzeń kosmiczną.

W jonosferze panują ekstremalne warunki atmosferyczne. Podczas samego wynoszenia na orbitę satelity są poddawane ogromnym przeciążeniom sięgającym 10–15 G. Proces przygotowania urządzeń do momentu przejścia w próżnię jest więc bardzo istotny. „Musimy dopilnować projektu wykonania satelitów, ponieważ wymagają one bardzo dużej precyzji. Wewnątrz nie mogą się pojawić żadne pęcherzyki powietrza, ponieważ mogłoby to doprowadzić do wysadzenia lutów podczas startu” – wyjaśnia Grzegorz Zwoliński.

Satelity utrzymają się na orbicie dzięki sile odśrodkowej równej sile przyciągania grawitacyjnego. „Prędkość obrotu wokół planety (8 km/s) powoduje powstanie siły odśrodkowej wypychającej obiekt na zewnątrz, jednak siła działająca do środka – poprzez siłę grawitacji – utrzymuje satelitę w pewnej odległości od Ziemi” – tłumaczy Zwoliński.

Zapytany o zasady panujące w kosmosie Zwoliński mówi, że nie ma żadnych zasad, a kosmos można potraktować jako swego rodzaju przestrzeń niczyją. „W wypadku wyniesień satelitów na niską orbitę okołoziemską niepotrzebne są również specjalne pozwolenia – wystarczy takie działanie zgłosić w ONZ-ecie” – dodaje.
 
Kosmiczny biznes
SatRevolution nie zamierza poprzestać na trzech satelitach. Założyciele wrocławskiej spółki mają plany równie poważne, co ich wizje i marzenia z czasów dzieciństwa. „W niedalekiej przyszłości chcemy się stać światowym liderem i świadczyć całkowicie nowe usługi, które będą się opierać na możliwościach naszych satelitów. Obecnie dział prawny sprawdza możliwości stworzenia systemu wynoszenia satelitów z terytorium Polski oraz z zagranicy. Więcej o naszych planach opowiemy w styczniu, kiedy będziemy już mogli zaprezentować satelitę Światowid” – zapowiada Zwoliński.

W Polsce, mimo że posiadamy wielu wykształconych i doświadczonych inżynierów, wciąż brakuje samego biznesu kosmicznego. „Ci ludzie często pracują przy projektach zagranicznych. Rozwijając firmę, będziemy w stanie zatrzymać naszych specjalistów w kraju, oferując im konkurencyjne stanowiska” – mówi Grzegorz Zwoliński.

Marzeniem twórców satelitów jest dostępność rozwiązań satelitarnych, a także dofinansowanie z rządu. „Polska Agencja Kosmiczna powinna dostać od naszego rządu pieniądze na tworzenie własnych technologii – tak jak to się dzieje np. we Francji czy w Niemczech. W tych krajach więcej pieniędzy przeznacza się na rodzime agencje niż na Europejską Agencję Kosmiczną” – mówi Grzegorz Zwoliński.

Nanosatelita Kowalskiego?
Nanosatelity to miniaturowe satelity do badań kosmicznych o wadze od 1 do 10 kg. Wśród nich są satelity w klasie Phone Sat, czyli maszyny wykorzystujące podzespoły stosowane do produkcji smartfonów. Wykonanie takiego satelity polega tym, że na sześciennej obudowie umieszcza się środek telefonu komórkowego, bez wyświetlacza i zbędnych elementów – najważniejsza jest płyta główna. Taki satelita mimo małych rozmiarów jest w stanie dostarczyć informacje z orbity. Łatwa konstrukcja pozwala na zbudowanie niedrogiego satelity nawet przeciętnemu Kowalskiemu. Trudności pojawiają się jednak wtedy, gdy ów Kowalski chciałby wynieść taki obiekt na orbitę. Jak mówi Grzegorz Zwoliński, w Polsce nie ma na razie takiej możliwości, a podpisanie umowy z zagraniczną firmą, która mogłaby się tym zająć, wciąż wiąże się z większymi kosztami niż sama produkcja tego typu maszyny. Nanosatelity najczęściej wynoszone są na orbitę przy okazji startu dużych satelitów jako ładunek dodatkowy. Coraz częściej jednak korzystają one z lekkich rakiet nośnych przystosowanych do wynoszenia wyłącznie małych obiektów.

Polskie satelity w kosmosie

Pierwszym polskim satelitą zbudowanym przez studentów Politechniki Warszawskiej i naukowców z Centrum Badań Kosmicznych PAN był PW-Sat. Satelita został wystrzelony na orbitę w lutym 2012 r. z centrum kosmicznego ESA nieopodal miasta Kourou w Gujanie Francuskiej. PW-Sat był satelitą edukacyjnym typu Cube Sat o wymiarach 10×10×11,3 cm i masie nieprzekraczającej 1 kg. Jego zadaniem było przetestowanie elastycznych ogniw fotowoltaicznych i sprawdzenie systemu deorbitacji. Skuteczny system deorbitacji był jednym z pomysłów na strącenie z orbity satelitów nieaktywnych, co pozwoliłoby zmniejszyć zagrożenie ze strony kosmicznych śmieci. Celu, jakim było wysunięcie „ogona”, który miał spowolnić satelitę i przyśpieszyć deorbitację, nie udało się jednak osiągnąć. PW-Sat spłonął w atmosferze 28 października 2014 r. po 2 latach, 8 miesiącach i 15 dniach spędzonych na orbicie.

Kolejnymi sztucznymi satelitami (również typu Cube Sat) w całości zbudowanymi w Polsce są satelity Lem i Heweliusz. Stanowią one część międzynarodowej konstelacji satelitów astronomicznych BRITE, charakteryzującej się rekordową liczbą satelitów – 33.

Lem to satelita o kształcie sześcianu o długości boku 20 cm i masie 7 kg. Większość podzespołów tego urządzenia została wyprodukowana w należącym do University of Toronto Space Flight Laboratory. Lem został wystrzelony w listopadzie 2013 r. z bazy wojskowej Jasny położonej na południu Uralu, z kosmodromu Dombarowskij, na rakiecie Dniepr. Drugi polski satelita, Heweliusz, to w dużej mierze dzieło polskich inżynierów, którzy zaprojektowali i wykonali teleskop, układy zasilania, komunikacji, mechaniczny wysięgnik, system wyzwalający mechanizmy oraz dozymetr promieniowania. Heweliusz został wyniesiony na orbitę z pokładu chińskiej rakiety nośnej Chang Zheng 4B, wystrzelonej z kosmodromu Taiyuan 19 sierpnia 2014 r. Za budowę polskich satelitów BRITE odpowiadają inżynierowie z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika, a koordynatorem projektu jest mgr inż. Tomasz Zawistowski. Wśród nowatorskich rozwiązań, jakie zostały opracowane na potrzeby misji przez polskich naukowców, są między innymi teleskop z czerwonym filtrem czy prototypowe ogniwa słoneczne, których wydajność w produkcji energii będzie większa od obecnie stosowanych na świecie. Misją Lema i Heweliusza jest obserwacja i rejestracja zdjęć w celu dokładnego pomiaru jasności kilkuset najjaśniejszych gwiazd Drogi Mlecznej, a także zbieranie danych na temat budowy ich wnętrza.