Już za kilka dni (nie wcześniej niż 28.11) rakieta Falcon 9 wyniesie na orbitę polskiego satelitę PW-Sat2, który przetestuje innowacyjny system deorbitacyjny. Zapraszamy do wywiadu z Arturem Łukasikiem, wicekoordynatorem projektu, odpowiedzialnym za analizy misji.
Czwarty, polski nanosatelita na rakiecie która poleci już trzeci raz, widzicie się częścią space 4.0?
Artur Łukasik / PW-Sat 2
Na pewno, chociaż trochę u nas w zespole śmiejemy się że należymy do kosmicznego „old schoolu”. Sparzyliśmy się na pierwszym PW-Sacie który z powodu awarii nie był w stanie przeprowadzić zaplanowanego eksperymentu deorbitacji. Przy pracach nad PW-Sat2 staraliśmy się zadbać o jakość tak bardzo, jak to się da. Czasami odnoszę wrażenie, jakby niektórzy myśleli, że można w kosmos wysłać cokolwiek. Kiedyś, gdy prezentowałem PW-Sat2, zapytano mnie, ile by kosztowało zrobienie i wysłanie satelity. Odpowiadam, że wysłanie kosztuje tyle i tyle i tego nie da się zmienić. No dobra, ale ile zbudowanie. Odpowiedź na takie pytanie jest skomplikowana. Dlatego, że można wysłać na orbitę Iphona i on być może zadziała. NASA wysłała CubeSaty, które miały w środku elektronikę ze zwykłego smartphona. Trochę ją przerobili i napisali oprogramowanie od zera i to działało. Tylko pytanie, jak długo chcemy żeby nasz satelita działał, i jaką chcemy mieć pewność, że on w ogóle zadziała. Płacąc 130 000 euro za lot rakietą, wolimy mieć pewność że nie stracimy tych pieniędzy, plus te tysiąc złotych za smartphona. Oczywiście, dostęp do kosmicznych technologii staje się coraz łatwiejszy. To, że sami budujemy CubeSata, jest tego najlepszym przykładem. Pewne komponenty kupiliśmy gotowe, te które zrobiliśmy, będzie można też wstawić do innego satelity. Jest to przejaw zupełnie innego myślenia o kosmosie. Kiedyś wszystkie komponenty do satelitów były robione na zamówienie, nie dało się ich wyjąć z jednego satelity i przełożyć do drugiego tak łatwo. Zwiększają się też możliwości małych satelitów. Standard CubeSat powstał paręnaście lat temu. Na początku były to tylko projekty studenckie. Dzisiaj NASA i amerykańskie wojsko też korzysta z takich rozwiązań.
Jak grupa studentów zebrała fundusze na wysłanie satelity w kosmos?
Wizualizacja PW-Sata2 na orbicie / Marcin Świetlik
Pierwszy PW-Sat zdobył fundusze w ramach PECS czyli Plan For European Cooperating State. Polska nie była jeszcze wtedy członkiem Europejskiej Agencji Kosmicznej i PECS był funduszem przygotowującym kraje ubiegające się o członkostwo. W przypadku PW-Sat2, zostało nam jeszcze 70 tysięcy euro z programu PECS, dzięki którym rozpoczęliśmy prace nad nowym satelitą a pozostałe fundusze na projekt włącznie z wystrzeleniem, zapewniło Ministerstwo Nauki, wpłacając 180 tysięcy euro do ESA jako zwiększenie polskiej składki członkowskiej. Oczywiście oba projekty powstały też ze wsparciem Politechniki Warszawskiej.
Jak wyglądały prace nad budową PW-Sat2?
Żagiel deorbitacyjny to nie jedyny eksperyment który umieścimy na PW-Sat2. Zrobiliśmy własny układ zasilania i czujnik światła słonecznego na podstawie którego, możemy ustalić jak satelita jest skierowany względem Słońca i przez to określić jego orientacje. Jest to szczególnie ważne w przypadku satelitów obserwacyjnych. Skonstruowaliśmy też drobny czujnik pochłoniętego promieniowania kosmicznego. Wiele podzespołów naszego CubeSata, takich jak moduł akumulatorów, moduł kontroli orientacji, anteny, moduł komunikacji i panele słoneczne, nabyliśmy od firmy, która organizuje nam wyniesienie na rakiecie. Od innej firmy kupiliśmy kamery a nasz komputer pokładowy został zbudowany na południowoafrykańskim uniwersytecie. Niestety, nie jest to takie proste, że kupuje się komponent który wstawia się do satelity i to leci. Często jest z tym dużo problemów i trzeba włożyć mnóstwo pracy by zintegrować wszystkie podzespoły. Z drugiej strony, wiele innych zespołów studenckich pytało nas, jak to jest, że kupujecie komputer, przecież to nie jest takie trudne, żeby zrobić ten komputer. No niby tak, o każdym z tych podsystemów wiedzy nie brakuje, to nie są tak skomplikowane rzeczy, by zespół inżynierów nie mógł tego zrobić, tylko jeżeli każdy komponent jest eksperymentem, to jeśli jeden zawiedzie, nie wiemy czy pozostałe w ogóle działały. W przypadku awarii układu zasilania, nie mamy pojęcia jak funkcjonowały inne części satelity. Jeśli satelita się nie odezwie to nie wiemy, czy nie zadziałał moduł komunikacji czy komputer pokładowy czy moduł zasilania. Dlatego w przemyśle kosmicznym, jeśli wysyłamy nowy komponent, to jest on eksperymentem i zawsze zostanie on zdublowany sprawdzonym komponentem który w razie awarii sprawnie go zastąpi.
PW-Sat2 zintegrowany / Studenckie Koło Astronautyczne
W projekt PW-Sat2 zaangażowało się wiele polskich firm. Jak oceniasz tą współprace?
Nasz partner strategiczny – firma Future Processing z Gliwic, kupił dla nas komputer pokładowy, było to około 5 tysięcy euro. Ale to, co nie jest uwzględnione w tym budżecie to oprogramowanie komputera. Kilku programistów naszego partnera pracowało przez prawie 3 lata pisząc razem z nami oprogramowanie dla komputera PW-Sata2. To był świetny przykład na to jak może wyglądać współpraca między uczelnią, a przemysłem. My wiedzieliśmy jakie warunki musi spełniać oprogramowanie satelity i uczyliśmy tego naszych kolegów z FP, oni wnieśli doświadczenie z pracy nad komercyjnym oprogramowaniem. Gdybyśmy chcieli podsumować koszty ich pracy po normalnych kosztach w branży IT to byłoby kilkaset tysięcy złotych. Bardzo podobnie wyglądała nasza praca nad aplikacją dla radioamatorów, dzięki której każdy kto ma odpowiednie radio może odebrać sygnał PW-Sata2 i poprzez aplikację zinterpretować go i przesłać do nas aby pomóc nam w naszej misji. Ta aplikacja była tworzona dla nas przez firmę SoftwareMill jako ich wkład w PW-Sata2. Taka współpraca jest bezcenna dla obu stron. My dostaliśmy profesjonalne oprogramowanie stworzone na nasze potrzeby i nasz zespół mógł czerpać najlepsze wzorce od doświadczonych pracowników branży IT, firmy natomiast mogły się nauczyć jak pracować ze sprzętem, który ma lecieć w kosmos i jak sprostać wyzwaniom tak ekstremalnych warunków. Dzięki temu teraz rozwijają już swoje własne projekty kosmiczne bogatsi o doświadczenie z PW-Sata2. Partnerów w tej współpracy było znacznie więcej, od firm wytwarzających części mechaniczne po kancelarię prawną, która objęła nasz projekt swoim programem Pro Bono. To pokazuje jak skomplikowanym i wielowymiarowym przedsięwzięciem jest budowa satelity, i że w branży kosmicznej jest miejsce dla znacznie szerszego spektrum firm i specjalistów niż, jak mogłoby się wydawać, tylko inżynierów. Wracając do budżetu, 1 mln zł to pieniądze, które zostały wydane na projekt, ale ta kwota pomija wkład wszystkich naszych partnerów, który po podliczeniu mógłby pewnie podwoić koszty całego projektu.
PW-Sat1 został wyniesiony na orbitę rakietą Vega, teraz lecicie Falconem 9. Jak wyglądały kulisy wyboru rakiety i czym z waszej perspektywy różni się lot Falconem od lotu Vegą?
Do przetargu na wyniesienie satelity zgłosiła się holenderska firma o niefortunnej nazwie ISIS (Innovative Solution in Space). Ich spółka córka, o nazwie Innovative Space Logistics organizuje starty na rakietach dla małych satelitów. Amerykański rynek jest jednak bardzo trudny dla europejskich pośredników, dlatego Holendrzy potrzebowali partnera z USA, firmę Spaceflight, która wzięła na siebie kupno lotu rakiety Falcon 9. Odpowiadając na drugie pytanie, z inżynierskiego punktu widzenia, inna rakieta ma inne wymagania dotyczące testów, które satelita musi przejść wcześniej, by pokazać że się nie rozleci i przy okazji nie uszkodzi całej rakiety. Dla nas różnica między Vegą a Falconem to kwestia organizacji. W przypadku Vegi, był to konkurs ESA a tutaj mamy zwykły komercyjny start. W tamtym starcie leciało tylko kilka satelitów, więc kontakt między zespołem a ESA był bardziej bezpośredni. Tutaj mamy dwie firmy pomiędzy nami a SpaceX i jesteśmy jednym z kilkudziesięciu ładunków, więc informacje które do nas docierają są dosyć rzadkie, często gdy zadajemy jakieś pytania to czekamy tygodniami na odpowiedź albo w ogóle jej nie dostajemy.
Jest jakaś specjalna orbita na jakiej wam zależy czy chodzi tylko o wystrzelenie w kosmos?
Głównie chodziło o kosmos, ale rzeczywiście w przetargu były pewne wymagania. Z reguły w przemyśle kosmicznym jest tak, że jak wysyłamy dużego satelitę i jeśli zostaje trochę miejsca, to znajduje się jakieś dodatkowe mniejsze satelity, na przykład studenckie CubeSaty. Właściciele tych dodatkowych satelitów nie mają nic do powiedzenia co do terminu startu ani orbity. U nas jest trochę inaczej, bo cała rakieta została wykupiona przez firmę która zajmuje się takimi dodatkowymi satelitami. Nie ma jednego, głównego ładunku, największe satelity ważą 150 kg. To wciąż małe satelity. Firma Spaceflight kupiła lot biorąc pod uwagę potrzeby projektów takich jak nasz i odpowiadając długo na proste pytanie, dla nas było ważne by nie była ani zbyt wysoko, ani zbyt nisko, dlatego że działanie żagla deorbitacyjnego opiera się na tarciu atmosferycznym. Musimy mieć jeszcze trochę tej atmosfery. W symulacjach zakłada się wpływ atmosfery do wysokości 1000 km, z tym że na takiej wysokości działanie żagla mogło by trwać latami. Z drugiej strony, gdybyśmy polecieli na zbyt niską orbitę, satelita spadłaby po paru miesiącach bez względu czy żagiel byłby rozwinięty czy też nie. Z tego powodu, nie chcieliśmy wysyłać naszego satelity na Międzynarodową Stacje Kosmiczną, której wysokość jest zbyt niska na nasze potrzeby. Po prostu, nie udowodnilibyśmy na takiej orbicie skuteczności naszego żagla. Z naszych analiz wyszło że to musi być orbita między 500 a 780 kilometrów.
Jak widzicie wykorzystanie w normalnych komercyjnych satelitach waszej technologii?
Jak zaczynaliśmy nasz projekt, nie było żadnego żagla deorbitacyjnego poza jednym projektem NASA, na którego temat dane nie były udostępnione publicznie. Aktualnie jest już parę projektów w trakcie realizacji. Niedawno z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej został wysłany brytyjski satelita który będzie między innymi testował własny system żagla deorbitacyjnego. Ze względu na niższą orbitę na pewno spadnie szybciej niż nasz satelita. Także wyższy stopień pojazdu Spaceflight wypuszczający małe satelity bez własnego napędu będzie miał pewną formę żagla deorbitacyjnego. Jak widać, idea żagla już cieszy się pewną popularnością i w najbliższym czasie zostanie parokrotnie wykorzystana w praktyce. Innowacyjność naszych rozwiązań polega między innymi to, że nie używamy silników elektrycznych. Żeby uruchomić żagiel PW-Sat2, wystarczy puścić przez chwile prąd o wysokim natężeniu, który przetopi linkę z tworzywa sztucznego, i cała reszta żagla otwiera się sama. Jest to dosyć proste. Silnik elektryczny jest bardziej zawodny i znacznie cięższy, także kosztowny gdy zakładamy że zostanie wykorzystany tylko jeden raz. Silniki opłaca się zabierać w kosmos gdy przewidujemy ich wielokrotne użycie, jeżeli nie ma takiej potrzeby, inżynierowie starają się je zastąpić prostszym mechanizmem. Mamy nadzieje że przewagą rozwiązań w PW-Sat2 będzie prostota i niezawodność. Nawet jeśli nie zdecydujemy się komercjalizować naszych rozwiązań, to udostępnienie naszego projektu pozwala studentom z całego świata na odtworzenie naszego żagla.
Ostatnie pytanie, ulubione ciało niebieskie?
(śmiech)W liceum dostałem piątkę za wypracowanie o Słońcu. Od tego czasu to mój faworyt.
Dziękujemy Panu Fryderykowi Brunowi za przeprowadzenie wywiadu.
