Przestrzeń pozaziemska nie jest już domeną supermocarstw – własne programy kosmiczne mają nawet kraje rozwijające się. Kolejne satelity, głównie naukowe i obserwacyjne, strzelają w niebo. Do kosmicznego klubu należą wszyscy sąsiedzi Polski, a strategiczny interes w wysłaniu urządzeń na orbitę widzą także takie państwa jak Mołdawia, Afganistan i Bangladesz. Nasi politycy w końcu to zauważyli, więc jest szansa, że zaczniemy nadrabiać zaległości.
Już to zresztą robimy. Wokół Ziemi krążą dwa satelity wybudowane nad Wisłą: studencki PW-Sat i naukowy Lem, a do startu gotowy jest kolejny – Heweliusz. Kiedy zostanie wyniesiony na orbitę, pod względem liczby samodzielnych urządzeń wysłanych w kosmos przegonimy Austrię, Grecję i Szwajcarię. Następne w kolejce jest jeszcze jedno urządzenie budowane przez Politechnikę Warszawską (PW-Sat2), ale to tak naprawdę tylko technologiczna rozgrzewka. W przyszłym roku ma powstać narodowa agencja kosmiczna, a nasze firmy wkrótce będą mogły produkować zaawansowane satelity, nie- ustępujące w niczym tym zagranicznym.
Satelity w domu i zagrodzie
Do czego mogą się nam one przydać? Pierwsze skojarzenie z satelitami dotyczy zastosowań militarnych. Faktycznie, służby wywiadowcze korzystają z łączności satelitarnej i zdjęć robionych z orbity. Do tej pory nasi wojskowi byli zdani na usługi zagranicznych firm, co nie było zbyt wygodne. Obraz o metrowej rozdzielczości – czyli taki, na którym jeden piksel to znajdujący się na Ziemi obiekt wielkości jednego metra – można kupić za 20 dolarów, ale właściciel satelity może odmówić udostępnienia fotografii jakiegoś konkretnego obszaru, jeśli uzna, że obce państwo nie powinno go oglądać. Posiadanie na orbicie własnego sprzętu rozwiązywałoby sprawę i przy okazji pozwoliłoby zarabiać na sprzedaży zdjęć.
Zobacz także: JAK ZBUDOWANO POLSKIEGO SATELITĘ?
Satelita obserwacyjny ma również cywilne zastosowania – przy tworzeniu map, poszukiwaniu zasobów, monitorowaniu klęsk żywiołowych, a także w rolnictwie. Ta ostatnia dziedzina może najszybciej skorzystać z kosmicznych technologii. Rolnicy już dziś masowo używają systemu nawigacji GPS. Dzięki niemu mogą dokonywać precyzyjnych pomiarów powierzchni pól i zasiewów, a to jest niezbędne do korzystania z unijnych dopłat. Satelitarne technologie pomagają też w szacowaniu plonów, wykrywaniu zanieczyszczeń, precyzyjnym nawożeniu i ochronie roślin. Dzięki obserwacji w podczerwieni satelita może wykryć nękające roślinność choroby wcześniej, niż jest to możliwe przy wykorzystaniu „naziemnych” metod.
Praktycznie każdy z nas korzysta dziś z technologii satelitarnych. Bez nich międzynarodowe rozmowy telefoniczne byłyby znacznie droższe, podobnie jak cyfrowa telewizja. Na braku satelitów skorzystaliby chyba tylko producenci kabli, którymi trzeba byłoby opleść całą planetę. Ale największymi przegranymi byliby naukowcy.
Z głową w gwiazdach
Polska jest – obok Austrii i Kanady – jednym z uczestników satelitarnego projektu BRITE. Jego celem jest rejestrowanie zmian jasności gwiazd większych od Słońca. „Dzięki temu poznamy dokładniej procesy, które zachodzą w ich wnętrzach” – mówi prof. Alex Schwarzenberg-Czerny z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika, kierownik naukowy misji BRITE-PL. „Będziemy mogli przewidywać ich pulsację, badając ruch fal grawitacyjnych wewnątrz” – dodaje. Może to pogłębić wiedzę uczonych o ewolucji gwiazd, w tym naszego Słońca, a co za tym idzie – o przyszłych losach nas samych.
Lem – pierwszy polski satelita naukowy, wyniesiony na orbitę w zeszłym roku – jest jednym z elementów tej misji. Wygląda niepozornie: ot, sześcian o boku 20 cm pokryty ogniwami słonecznymi i antenami. Jednak w środku kryje najnowszy sprzęt, którego sercem jest kamera CCD połączona z teleskopem przeznaczonym do obserwacji gwiazd zmiennych. Takie same rozmiary i podobne wyposażenie ma czekający na swoją kolej Heweliusz.
Niewielkie rozmiary naszych nanosatelitów bywały obiektem żartów, ale niesłusznie. Inżynierowie dostali na ich budowę przeszło 14 mln zł – to największy grant na badania kosmiczne od ponad 20 lat. Osiągnięcia naukowe misji mogą być ważnym krokiem naprzód, ale liczy się też ożywienie całego rynku. Polacy mogą stać się pionierami w budowie małych niezawodnych jednostek, bo postępuje miniaturyzacja satelitów i rośnie popyt na takie właśnie urządzenia. „Przy okazji realizowania projektu BRITE szkolimy tylu ludzi, ilu się da” – mówi dr Piotr Orleański, wicedyrektor Centrum Badań Kosmicznych PAN i szef techniczny misji. Jak podkreśla, im więcej specjalistów, tym lepiej – będą mogli realizować czekające w kolejce projekty.
Większy kaliber
Te projekty to dwa następne satelity. Tym razem będą to maszyny rozpoznawcze, które mają obserwować Ziemię, a nie odległe gwiazdy. Koszt satelitów sięga kilkuset milionów złotych. Ich projekty już istnieją, a budowa, która potrwa kilka lat, może się zacząć na początku przyszłego roku.
Pierwszy z satelitów ma ważyć 120-200 kg i zostanie wyposażony w kamerę o rozdzielczości ok. dwóch metrów. „Jakość obrazu, moc i prędkość transmisji danych przekłada się na wielkość urządzenia” – wyjaśnia dr Orleański. Im większą rozdzielczość ma kamera satelity, tym trudniej go zbudować, bo każdy błąd może się okazać fatalny. „Sprzęt nie może się bujać na orbicie, wtedy obraz będzie rozmyty!” – śmieje się dr Orleański. Satelita musi mieć więc sprawne systemy pozycjonowania i dużą autonomię, bo z Ziemią będzie się kontaktował rzadko. Trzeba też uodpornić go na wahania temperatur, które źle wpływają na układy optyczne.
Drugi z planowanych satelitów – o znacznie większych możliwościach – ma mieć masę 300-700 kg. Zbudowanie go będzie wymagało dodatkowych inwestycji. Polscy inżynierowie mają teraz do dyspozycji infrastrukturę, która pozwala na budowę urządzeń o masie do 150 kg. Żeby powstały większe, potrzebna byłaby jej rozbudowa. „Taki sprzęt można montować w dobrze wyposażonej, czystej hali wielkości supermarketu” – wyjaśnia prof. Marek Banaszkiewicz, dyrektor Centrum Badań Kosmicznych PAN. „Seryjne budowanie takich maszyn jest u nas możliwe, bo bylibyśmy relatywnie tani” – przekonuje. A doświadczenia potrzebne do tego konstruktorzy zdobywają właśnie teraz.
Duży satelita potrzebuje też dużo miejsca w ładowni rakiety, a to przekłada się na większe koszty. Kosmiczne usługi transportowe świadczą firmy komercyjne (np. ISC Kosmotras czy Arianespace) oraz niektóre narodowe agencje kosmiczne. Polska nie ma własnego kosmodromu, więc jest zdana na zagranicznych podwykonawców. Zbudowane przez naszych inżynierów nanosatelity zajmowały niewiele miejsca, więc ich wyniesienie na orbitę było tanie. Poza tym powstały w instytucjach naukowych, natomiast kolejny etap polskiego programu satelitarnego zrealizują konsorcja, do których będą należały prywatne firmy.
Już 40 lat temu mogliśmy wystrzelić własnego satelitę. „Gdyby sytuacja polityczna była wtedy inna, dziś mielibyśmy taki program kosmiczny jak Indie” – uważa Wiktor Kobyliński, który pracował przy polskich rakietach
Kosmos jest sexy!
Kilka z nich podpisało już pierwsze kontrakty z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA). Będą pracowały nad ultralekkimi materiałami, zbudują amortyzatory, systemy informatyczne i precyzyjne zegary. Polska, która jest członkiem ESA od końca 2012 r., wpłaca do kasy organizacji ok. 30 mln euro rocznie. Mniej więcej 90 proc. składki może trafić do nas z powrotem w formie kontraktów. Będzie o to dbała powstająca Polska Agencja Kosmiczna POLSA. Na początku ma dysponować budżetem ok. 10 mln zł, a jej rolą stanie się przyspieszenie zdobywania nowych pozaziemskich doświadczeń. Dzisiaj odpowiedzialność za rozwój technologii jest rozproszona pomiędzy ministerstwa, rządowe agencje i instytucje naukowe. Powołanie jednej organizacji pozwoli na lepsze wykorzystanie nowych możliwości.
Warto przy tym pamiętać, że Polska była kiedyś blisko kosmicznej samodzielności. Ponad 40 lat temu testowanym w Łebie rakietom meteorologicznym Meteor-2K udało się przekroczyć wysokość 100 km, czyli umowną granicę przestrzeni kosmicznej. Na deskach ówczesnych konstruktorów leżały rysunki pokazujące, jak łączyć istniejące silniki w wiązki i rakiety wielostopniowe, które mogłyby się wznosić nawet na kilkaset kilometrów. Teoretycznie takimi rakietami można byłoby wynosić w przestrzeń nieduże satelity. Jednak tego typu prób nigdy nie podjęto – zdecydowały względy polityczne, czyli uległość wobec Związku Radzieckiego, który nie życzył sobie konkurencji na orbicie.
„Gdyby wtedy się udało, bylibyśmy dzisiaj w zupełnie innym miejscu” – mówi Wiktor Kobyliński, były pracownik Zakładu Konstrukcji Specjalnych Instytutu Lotnictwa, który pracował przy polskich rakietach. Jego zdaniem kolejnej szansy na budowę kosmicznego przemysłu nie wolno zaprzepaścić. I wygląda na to, że dziś politycy są już tego świadomi. W polskich ministerstwach zaczyna się mówić, że kosmos jest sexy. W wielu krajach ten sektor rozwija się szybko mimo kryzysu. Trzy dekady temu hiszpański przemysł kosmiczny zatrudniał niecałe 200 osób. Dziś pracuje w nim przeszło dziesięć razy więcej specjalistów, a obroty przekraczają 360 mln euro.
Warto przy tym mierzyć naprawdę wysoko. Rynek największych satelitów – tych telekomunikacyjnych – jest dziś zdominowany przez duże światowe koncerny. Takie urządzenia zwykle umieszcza się na orbicie geostacjonarnej, około 36 tys. km nad powierzchnią Ziemi (satelity obserwacyjne krążą na pułapie zaledwie 600 km), co dodatkowo zwiększa koszty. Polska ma tam zarezerwowane dwa miejsca i nikt nie wyklucza, że kiedyś będziemy ich potrzebować. „To już nie jest fantastyka naukowa, to jest nasz żywotny interes polityczny, ekonomiczny i społeczny” – przekonuje dr Orleański.
Krótka historia sztucznych satelitów
1957 – 4 października Związek Radziecki wystrzeliwuje pierwszego sztucznego satelitę – Sputnika 1. Miesiąc później na orbitę trafia Sputnik 2 z suczką Łajką na pokładzie.
1958 – 1 lutego USA umieszczają na orbicie Explorera 1. Był to pierwszy satelita naukowy, badający między innymi promieniowanie kosmiczne.
1960 – W kosmos leci pierwszy satelita meteorologiczny – amerykański TIROS 1, fotografujący Ziemię z orbity. Krąży wokół Ziemi do dziś.
1965 – Intelsat 1 – pierwszy satelita telekomunikacyjny – przesyła sygnał telewizyjny między Europą a Ameryką Północną.
1976 – Amerykański satelita obserwacyjny Landsat 1 odkrywa nieznaną wcześniej wyspę u północno- wschodnich wybrzeży Kanady.
1986 – Na orbitę trafia francuski SPOT 1 – pierwszy element systemu satelitów obserwacyjnych dostosowanego do europejskich potrzeb.
1995 – Kanada wystrzeliwuje Radarsat-1, którego zadaniem ma być m.in. tworzenie trójwymiarowych map powierzchni Ziemi.
1999 – Na orbitę trafiają satelity: naukowy Terra (monitoruje stan środowiska naturalnego) oraz komercyjny IKONOS, wykonujący zdjęcia w wysokiej rozdzielczości.
2012 – Zbudowany przez studentów Politechniki Warszawskiej PW-Sat wszedł na orbitę jako pierwszy satelita skonstruowany w Polsce.
2013 – Swą misję rozpoczyna polski satelita Lem, wchodzący w skład konstelacji BRITE – jego zadaniem jest obserwacja odległych gwiazd. Start Heweliusza – kolejnego naszego satelity biorącego udział w tej misji – planowany jest na 2014 r.
Do tej pory w kosmos wystrzelono 6,8 tys. satelitów, z czego aktywnych jest około 1270.
DLA GŁODNYCH WIEDZY:
- Projekt satelitarny BRITE-PL – www.brite-pl.pl
- Związek Pracodawców Sektora Kosmicznego – www.space.biz.pl