Jak polska myśl techniczna wzbiła się w kosmos

Kostka do gry pędząca z prędkością 7 km na sekundę (czyli ponad 25 tys. km/h), tylko nieco cięższa, o wadze około kilograma, w kosmosie wyzwala energię równą eksplozji 6 kiloton trotylu – podaje serwis Telepolis. To jedna trzecia mocy wybuchu bomby „Little Boy", gdy spadała w 1945 r. na Hiroszimę. A takich kostek według szacunków Europejskiej Agencji Kosmicznej dryfuje na orbicie 330 mln. Space Surveillance Networks z kolei skatalogowała jak dotąd i objęła monitoringiem prawie 300 tys. odpadów kosmicznych. Do tego 7,5 tys. satelitów, część z nich już niedziałających.

– Satelita, który trafia na orbitę, już tam pozostaje, stąd robi się coraz większy bałagan. A jednocześnie „ruch" w kosmosie też się zwiększa – wyjaśnia Inna Uwarowa, która pracowała projekcie pierwszego polskiego studenckiego satelity PW-Sat2. – To jakby na morzu, po którym cały czas potrzebujemy się przemieszczać, pozostawały na kilkadziesiąt lat wszystkie statki.

Dominik Roszkowski, jej kolega z projektu PW-Sat2, dodaje: – Kosmiczne śmieci są niekontrolowane, przez co zagrażają innym obiektom, dlatego od wielu lat różne organizacje i firmy pracują nad sposobami zmniejszenia ryzyka zderzenia się z takimi obiektami. Jednym ze sposobów jest tak zwana szybsza deorbitacja, czyli usuwanie ich z orbity. Naszym celem było przetestowanie jednego z takich rozwiązań: żagla deorbitacyjnego.

Podobny cel przyświecał jego poprzednikowi, pierwszemu polskiemu sztucznemu satelicie – PW-Sat. – Kiedy go projektowaliśmy, mieliśmy trochę poczucie misji, mieliśmy wizję, choć śmieci nie były jeszcze tak dużym problemem w kosmosie – wspomina Maciej Urbanowicz, jeden z jego konstruktorów.

Czytaj więcej

Plus Minus

Skąd się bierze pasja do kolekcjonowania?

Zbierają znaczki, pocztówki, naparstki, etykiety – kolekcjonerstwo ma wiele twarzy. Zaczyna się od rozbudowania zbiorów. Potem przychodzi fascynacja nie liczbą eksponatów, ale ich unikalnym charakterem. Ale prędzej czy później pojawia się pytanie – czy ktoś po nas będzie kontynuował pasję?

Satelitarni kamikadze

PW-Sat trafił na orbitę 13 lutego 2012 r. na pokładzie rakiety Vega z kosmodromu w Gujanie Francuskiej. Na miejscu był wtedy Maciej Urbanowicz. – Poświęciłem dla tego projektu kawał życia i zdrowia i stale wracam do tego momentu. Zaraz będzie dziesiąta rocznica, a to wciąż gdzieś tam we mnie tkwi. Może dlatego, że wiedziałem: teraz albo nigdy.

PW-Sat miał w dniu startu prawie dziewięć lat, narodził się w 2004 roku w głowach studentów, „dosłownie na jakiejś imprezie". – Moi starsi koledzy wymyślili po prostu, że chcą zbudować satelitę. Mieli taki szalony pomysł chyba dlatego, że nic wtedy nie wiedzieli o takich projektach – śmieje się Urbanowicz.

Nadmuchiwany balon, żagiel deorbitacyjny, wreszcie ogon pokryty ogniwami fotowoltaicznymi – takie były ich pomysły na „przyjazną kosmosowi" dematerializację satelity. Misja zakończyła się niepowodzeniem, teoretycznie, bo ogon się nie rozwinął. – Nastąpiła natomiast naturalna deorbitacja, ponieważ satelita znajdował się na orbicie eliptycznej o dość niskim perygeum, około 350 km nad poziomem morza, i apogeum – ok. 1400 km. Gdyby ogon udało się otworzyć, to deorbitacja nastąpiłaby w okresie od jednego roku do dwóch lat. A tak zniknął z radarów 28 października 2014 r., czyli spędził w kosmosie ponad dwa lata i osiem miesięcy – mówi Urbanowicz.

W 2012 roku swoją właściwą pracę rozpoczął marsjański łazik Curiosity, okrzyknięty przez media „jednym z odkrywców sekretów Marsa", „najnowocześniejszym pojazdem, jaki wysłano w kosmos". Sukces został odtrąbiony również w 2014 r., gdy łazik wykrył śladowe ilości metanu. – Pamiętam, jak media obiegła wtedy informacja, że to może być dowód na istnienie życia na Czerwonej Planecie. I że nasza polska firma ma w tym swój udział – wspomina Emil Batorowicz, menedżer ds. marketingu w Vigo System.

To właśnie firma z Ożarowa Mazowieckiego skonstruowała niezbędny do takich pomiarów detektor podczerwieni. – NASA skontaktowała się z nami po otrzymaniu rekomendacji z MIT w Cambridge i Uniwersytetu Princeton, z którymi współpracowaliśmy wcześniej. Dostaliśmy propozycję przetestowania naszych detektorów – wyjaśnia Batorowicz. – Sprawdzano także produkty z Japonii i USA, wszystkie przeszły ogromną liczbę bardzo wymagających badań i testów. Na podstawie otrzymanych wyników NASA wybrała nas, a cała współpraca zaczęła się już kilka lat przed oficjalnym startem misji.

Gdy Curiosity szykował się do lądowania na Marsie, w studenckim kole astronautycznym przy Politechnice Warszawskiej ruszały prace nad kolejnym satelitą. Zadaniem PW-Sat2 było, podobnie jak przypadku jego poprzednika, sprawdzenie nowego rozwiązania problemu kosmicznych śmieci. W „jedynce" służyć temu miał specjalny ogon, w „dwójce" studenci postawili na żagiel, który po rozłożeniu stawiać miał mniejszy opór resztkom atmosfery w górnych jej pokładach, w głębszych zaś – ulec samospaleniu.

PW-Sat2 został wyniesiony w przestrzeń kosmiczną na pokładzie rakiety Falcon 9 dokładnie 3 grudnia 2018 roku, żagiel otworzył się 26 dni później, na orbicie spędził ich łącznie 813, swoją misję zakończył 23 lutego 2019 roku, wtedy spłonął w atmosferze. Co oznacza, że eksperyment się udał – nie ten jeden zresztą, bo projekt obejmował ich kilka. – Cały czas przez kamerę obserwowaliśmy, jak żagiel zachowuje się w przestrzeni kosmicznej, jak znosi trudne warunki, jak degradacji ulegają podsystemy mechaniczne i elektryczne, bo środowisko kosmiczne jest inne niż na Ziemi – i dosyć nieprzyjazne – wyjaśnia Inna Uwarowa. I wylicza dalej: – Mierzyliśmy w związku z tym również poziom napromieniowania satelity, testowaliśmy technologię zupełnie nowego czujnika słonecznego, który pozwalał mu określić, jak satelita jest pozycjonowany względem Słońca.

Najwięcej perturbacji było z KRAKsatem, nanosatelitą klasy CubeSat (czyli wielkości paczki cukru). Pierwsze problemy pojawiły się już po wejściu na orbitę, bo satelita nie nawiązał łączności. – Byliśmy tym mocno zmartwieni, ale po niespełna dwóch tygodniach nagle zaczął nadawać. Awaria była natomiast na tyle poważna, że KRAKsat zaczął po niej mieć ujemny bilans energetyczny – wyjaśnia jeden z jego konstruktorów Jan Życzkowski. Czyli: więcej energii zużywał na swoje podstawowe działanie, niż był w stanie sam pozyskać z paneli słonecznych. – Nie udało się również pobrać danych, które satelita gromadził w ramach kolejnego eksperymentu, czyli zbadać możliwości wykorzystania ferrofluidu (rodzaj cieczy o właściwościach magnetycznych – red.) w systemach sterujących orientacją satelity w przestrzeni.

W nocy z 17 na 18 stycznia 2022 roku KRAKsat spłonął w atmosferze, kończąc tym samym projekt krakowskich studentów Akademii Górniczo-Hutniczej i Uniwersytetu Jagiellońskiego. – Cała wiedza i doświadczenie, które zdobyliśmy, to równorzędny cel takich projektów. Na tym polu odnieśliśmy więc pełen sukces – podkreśla Życzkowski.

Czytaj więcej

Plus Minus

Ratują innych, a czy ratują siebie? Ofiary poboczne wypadków

– Jeśli są dziennikarze, telewizja nadaje relacje z miejsca zdarzenia, to przyjeżdża psycholog – do poszkodowanych i do ratowników. Ale są też „ciche", a bardzo trudne przypadki. I wtedy wsparcia nie ma – mówi Adam, ochotnik z 12-letnim stażem.

Dopiąć wszystko na ostatni guzik

Porażki w projektach studenckich pozwalają uczyć się na błędach. W końcu najważniejszy cel to wykształcenie inżynierów. Podkreślają to wszyscy moi rozmówcy, a Maciej Urbanowicz precyzuje: – Takie projekty powstają przede wszystkim po to, żeby uczyć, dawać platformę do popełniania błędów, rozwijania zainteresowań. I do wejścia w ten świat pod względem profesjonalnym, gdzie rzeczywiście ludzie zajmują się różnymi fajnymi rzeczami już zawodowo.

Co innego w przypadku Vigo System, który detektory podczerwieni robi od lat. – Żeby dane urządzenie w ogóle było brane pod uwagę w misji kosmicznej, konieczne jest spełnienie wielu bardzo wyśrubowanych wymogów. Tam wszystko musi działać perfekcyjnie, nie ma miejsca na błędy – zauważa Emil Batorowicz. Dla inżynierów zatrudnionych w firmie współpraca z NASA była prawdziwym wyzwaniem. – Pracuje u nas cały sztab wykwalifikowanych specjalistów: fizyków, elektroników, optoelektroników. Każdy wyprodukowany detektor jest wynikiem pracy wielu ludzi. Gdy nasi naukowcy dowiedzieli się, nad czym będą pracowali, nie przejmowali się tym, co będzie, jak nie wyjdzie. Mieliśmy świadomość, że to jest bardzo ciekawy projekt i musimy po prostu zrobić wszystko, żeby pokazać, że nasz produkt będzie najlepszy. To była ogromna motywacja do pracy.

Przy takich wyzwaniach trzeba dokładnie oszacować własne możliwości. – Jako inżynierowie chcemy robić coś ciekawego, ale nie mogliśmy kierować się tylko tym, że coś wydaje nam się najfajniejsze pod względem technologicznym. Moglibyśmy na przykład powiedzieć, że chcemy zająć się technologią komunikacji laserowej, która jest świetna – tylko że nie mamy zespołu, kompetencji, ekspertów – mówi Inna Uwarowa. Wylicza też: – Wśród wielu aspektów trzeba też uwzględnić kierunek rozwoju przemysłu kosmicznego, własne doświadczenia z poprzednich projektów, pozycjonowanie Polski pod tym względem na arenie międzynarodowej.

Jan Życzkowski z własnego doświadczenia wie, że początki studenckich projektów satelitarnych są różne. – Zwykle to sami studenci wychodzą z inicjatywą – wyjaśnia. – Czasem pierwszy jest pomysł, żeby wysłać satelitę, dopiero potem martwienie się, co poza wejściem na orbitę miałby on robić, czasem zaś najpierw któryś zespół wymyśla eksperyment, a decyzja o użyciu satelity zapada później. Jan Życzkowski: – W naszym przypadku najpierw zdecydowaliśmy, żeby wysłać satelitę, a później szukaliśmy pomysłu, co miałby robić.

Sam pomysł to jednak nie wszystko, równie ważne jest jego uzasadnienie. – Zawsze trzeba zadać sobie pytanie, po co to robimy, jaki ma być cel misji, co chcemy wnieść w rozwój wiedzy i technologii – podkreśla Uwarowa. Później trzeba wszystko zaplanować: kolejność działań, skład zespołu, sprawy organizacyjne, wreszcie znaleźć pieniądze. – Problemem jest to, że nie można wystrzelić satelity na raty, to musi być jednorazowa wielka kwota – wyjaśnia i liczy: reszta grantów na „jedynkę" wystarczyła w większości na prace rozwojowe. Ostatecznie zbudowanie satelity i część fazy testowania komponentów udało się zrealizować dzięki współpracy z różnymi firmami, brakowało tylko (i aż) jednego: wystrzelenia. – Dostawaliśmy oferty opiewające na kwoty od 180 do 220 tysięcy euro. W końcu większość finansowania otrzymaliśmy z ministerstwa – opowiada Uwarowa. I śmieje się: – Zbudować satelitę to pół frajdy, trzeba go jeszcze wystrzelić, bo dopiero w kosmosie wszystko się weryfikuje.

– Tak naprawdę każdy element na pewnym etapie jest tylko konceptem w komputerze, a w którymś momencie zajmuje miejsce na biurku, stole i trzeba z nim trochę poeksperymentować, zweryfikować symulacje i obliczenia w praktyce – mówi jej kolega z projektu Dominik Roszkowski i podaje przykład żagla deorbitacyjnego. – Dość szybko wszedł w fazę prototypów, bo był najbardziej widowiskowym elementem satelity. Tylko że w profesjonalnych warunkach, w odpowiednich skafandrach, z pełną dokumentacją wideo pracowaliśmy dopiero później. Na tamtym etapie robiliśmy żagle metodą chałupniczą i testowaliśmy je na schodach na Politechnice, pewnie wyglądało to dosyć zabawnie.

Zna to z doświadczenia Michał Urbanowicz, w PW-Sacie najwięcej pracy pochłonął właśnie żagiel. – Musieliśmy znaleźć taką metodę jego złożenia, żeby po pierwsze, sprawnie się rozkładał, a po drugie – zmieścił w satelicie o wielkości kostki sześciennej o boku 10 cm i masie około kilograma. Trzeba też było zrobić specjalny system montażu folii mylarowej, bo zwykłe przyklejenie powodowało tylko więcej problemów. Mnóstwo taśmy poszło, żeby nadać mu możliwość swobodnego ruchu – opowiada. – Tego nie dało się zrobić obliczeniowo, ale metodą prób i błędów, praktycznie codziennie długie godziny spędzaliśmy w warsztacie, bawiliśmy się tak wiele miesięcy.

A żagiel i tak nie poleciał, zastąpił go ogon. – Kolega się nawet śmiał, że to kosmetyczna zmiana, jedna literka: zamiast sail (żagiel) zrobiliśmy tail (ogon).

Czytaj więcej

Plus Minus

Powodzianie. Życie w cieniu Wielkiej Wody

Na dworcu autobusowym w Płocku na szkielecie metalowego stelaża pod reklamę ktoś wysprejował na niebiesko: „Idę na Wisłę". Ja sprawdzam, czy Wisła idzie na ludzi.

Interdyscyplinarne doświadczenia

Przy „podboju kosmosu" warto patrzeć nie tylko w gwiazdy, ale i w przyszłość. – W tej branży trzeba przewidywać na 10–20 lat do przodu, bo realizacja małego projektu trwa 3–5 lat, przy większych satelitach może to być nawet 10 lat, a niektóre misje to kilkanaście lat prac projektowo-rozwojowych plus kilka kolejnych, zanim obiekt doleci w docelowe miejsce – wyjaśnia Inna Uwarowa.

Dla Vigo System sześcioletnia kooperacja z NASA była zupełnie nowym doświadczeniem. – Musieliśmy dostosować nasze użytkowane na co dzień technologie do wymogów nowej branży i spełnić jej bardzo ambitne wymagania – przyznaje Emil Batorowicz. – Ale współpraca między naszymi naukowcami i tymi z NASA przebiegała na zasadach partnerskich, wzajemnie wymieniali się pomysłami, propozycjami, uwagami. Wiedza i doświadczenie, które od nich dostawaliśmy, były dla nas bardzo cenne, bo dzięki temu mocniej ruszyliśmy do przodu. Nie tylko pod względem medialnym, ale i technologicznym. Know-how, które otrzymaliśmy podczas tej współpracy, jest naprawdę bardzo dużą wartością.

Stempel jakości NASA to także niepodważalna rekomendacja dla potencjalnych kontrahentów. – To, że nasz produkt został wykorzystany w misji kosmicznej amerykańskiej agencji, jest dla naszych klientów istotną rekomendacją – uważa menedżer z Vigo System. I ma na to dowody: – Nie raz rozmawiając z klientami ze Stanów Zjednoczonych, dostawaliśmy pytanie o naszą dotychczasową współpracę na rynku amerykańskim. Po potwierdzeniu, że współpracujemy z NASA, już nie było zazwyczaj więcej wątpliwości.

PW-Sat2 dał natomiast zaangażowanym w jego realizację (czyli łącznie ponad setce osób) „możliwość działania w projekcie, który bardzo dużo od nich wymagał". – Trzeba było podchodzić do tego interdyscyplinarnie, nieraz ktoś, kto na co dzień zajmuje się konstrukcjami mechanicznymi, musiał pomóc PR-owo przy jakimś wydarzeniu, praktycznie wszyscy prędzej czy później przechodziliśmy jakąś biurokratyczną przeprawę – opowiada Dominik Roszkowski. A tego uczelnie techniczne nie uczą. – Nie ma wymaganych zajęć z kompetencji miękkich, nigdy nie mieliśmy też wykładów i ćwiczeń z edukacji menedżerskiej, chociaż część absolwentów zajmuje później właśnie takie stanowiska w zespołach technicznych – dodaje Inna Uwarowa.

Były też inne umiejętności, które trzeba było nabyć przy okazji tych studenckich projektów. – Obie misje PW-Sat nieodzownie wiązały się z tym, że trzeba się było zorganizować i jakoś sfinansować. A proszę pamiętać, że mówimy o bardzo młodych ludziach, na pierwszym i drugim roku studiów – podkreśla Maciej Urbanowicz. – To daleko wykraczało poza obszar typowo inżynieryjny, już jako 20-latkowie musieli uczyć się także, jak być menedżerami odpowiedzialnymi za rozwój, finansowanie, negocjacje i organizowanie się.

Niektórzy studenci w oparciu o swoją pracę przy polskich satelitach napisali prace dyplomowe, niektórzy w branży kosmicznej zagrzali miejsce na dłużej. – Część moich kolegów pracuje tam już 10 lat, jeszcze w czasie studiów poszli na praktyki, staże, później zostali na stałe zatrudnieni. Dla nich na pewno PW-Sat otworzył mnóstwo drzwi – mówi Urbanowicz. Nie zawsze w branży kosmicznej. Dominik Roszkowski po zakończeniu misji PW-Sat2 zawodowo związał się z programowaniem. – Chociaż jestem trochę książkowym przykładem, bo miałem pasję do kosmosu od dzieciństwa, to jednak wybrałem inną drogę, w ogóle nie jestem związany z przemysłem kosmicznym – wyjaśnia. – Wiem natomiast, że część osób, które nie miały wcześniej takich zainteresowań, pracują teraz w tej branży – mówi dalej, a Inna Uwarowa dodaje: – Nawet jeśli się nie kontynuuje kariery w branży, wciąż zna się ludzi oraz firmy, te kontakty pozostają.

Potwierdza to Maciej Urbanowicz zarówno od strony prywatnej („mam mnóstwo znajomości, przyjaciół na całym świecie"), jak i zawodowej. – Nie mam problemu z tym, żeby zmienić pracę, robić coś zupełnie nowego. Bo przy tego typu projektach nabywa się umiejętność myślenia globalnie, łączenia kropek z różnych, wydawałoby się odległych obszarów, znajdywanie powiązań między poszczególnymi elementami. I to tak naprawdę daje możliwość rozwijania się w dowolnej branży.

Czytaj więcej

Plus Minus

Wakacje w trybie „slow” stają się coraz szybsze

Część gości chce przyjechać na wieś, ale ładną, pachnącą, która będzie dobrze wyglądać na zdjęciach na Instagramie. I która skupi wszystkie swoje siły, by służyć ich wypoczynkowi. „Spotkanie z nowymi osobami, które pojawiły się u nas w rezultacie pandemii, to było dla nas nowe doświadczenie. Nowe i trudne".