Miniaturyzacja satelitów zmienia oblicze kosmicznego przemysłu

07-01-2019, 16:35

Za datę wyznaczającą narodziny przemysłu kosmicznego można przyjąć 4 października 1957 r. – dzień wyniesienia w przestrzeń pozaziemską Sputnika 1, pierwszego sztucznego satelity na orbicie Ziemi. Przypadający na lata 50-70. XX wieku etap Space 2.0 wiązał się z kosmicznym wyścigiem USA i ZSRR. Lata 90. XX wieku i początek wieku XXI - to era Space 3.0 wyznaczona przez duże projekty kosmiczne. Obecnie stoimy u progu kolejnego przełomu.

Space 4.0 lub New Space – to trend związany z demokratyzacją kosmosu. Polega na tym, że w eksploracji i komercjalizacji przestrzeni kosmicznej realizowanej dotychczas przez agencje kosmiczne i wielkie koncerny, takie jak Grupa Airbus, Thales Alenia Space czy OHB, zaczynają uczestniczyć nowe, niewielkie przedsiębiorstwa prywatne zapewniające tańszy dostęp do przestrzeni kosmicznej.

Prywatne podmioty z ambicjami realizacji projektów związanych z eksploracją kosmosu, dysponując ograniczonymi środkami, musiały opracować rozwiązania, które doprowadzą do obniżenia kosztu tych przedsięwzięć, w tym przede wszystkim kosztu wyniesienia i budowy satelitów oraz realizacji usług z ich wykorzystaniem. W ten sposób ukształtowały się tendencje wyznaczające trend New Space, takie jak m.in.: ekonomizacja systemów wynoszenia, miniaturyzacja satelitów oraz możliwe dzięki nim i rozwojowi innych technologii, w tym łączności, wykorzystywanie konstelacji małych satelitów.

Na zmniejszenie kosztów wynoszenia ma pozwolić rozwój małych rakiet wielokrotnego użytku, tzw. microlauncherów, przystosowanych do transportu obiektów o niewielkiej masie. Obecnie cena wyniesienia 1 kg ładunku na niską orbitę okołoziemską wynosi od około 3 do 25 tys. dol. Firma SpaceX zapowiada, że wykorzystując swoją rakietę Falcon Heavy będzie mogła obniżyć tę cenę do poziomu 1,5 tys. dol.

Obniżeniu kosztu realizacji usług satelitarnych ma służyć umieszczanie w kosmosie układów satelitarnych - konstelacji lub megakonstelacji kilkudziesięciu lub kilkuset małych lub średnich satelitów o spójnym przeznaczeniu związanym np. z zapewnieniem łączności telekomunikacyjnej lub dostarczaniem zobrazowań satelitarnych.

Miniaturyzacja satelitów

Współczesne satelity są często duże, ciężkie (ważą kilkaset kilogramów) i drogie (kosztują kilkaset milionów dolarów), ich budowa trwa kilka lat, a czas ich operowania na orbicie wynosi kilka-kilkanaście lat. W porównaniu z nimi mikro- i mniejsze satelity powstające w ramach trendu Space 4.0 są lżejsze i tańsze w budowie (najprostszego CubeSata można skonstruować i wynieść na orbitę za 1,5 mln zł), ich integracja trwa krócej (nawet kilkanaście miesięcy), ale czas ich życia na orbicie jest krótszy i może wynosić tylko 2-3 lata. Pociąga to za sobą konieczność wysyłania w przestrzeń kosmiczną dodatkowych obiektów satelitarnych i częste „odświeżanie” infrastruktury satelitarnej w kosmosie.

Podmioty chcące zaistnieć na rynku kosmicznym oferują tańsze satelity, stawiając na redukcję ich wagi i rozmiarów. Używają do produkcji tańszych elementów elektronicznych i mechanicznych, często sięgając po komponenty off-the-shelf (COTS), które pierwotnie powstawały na użytek technologii naziemnych. Użycie nowoczesnych układów COTS wpływa m.in. na miniaturyzację elektroniki kosmicznej. Ekonomizacja dotyczy również takich aspektów konstrukcji satelitów, jak: elementy zasilania satelitów, gdzie dąży się do zwiększania wydajności ogniw słonecznych, napęd, gdzie prowadzi się prace nad wydajniejszymi systemami bazującymi na spalaniu paliw chemicznych czy struktury i materiały, gdzie jedną z rokujących technologii jest druk 3D.

Miniaturyzacja satelitów i optymalizacja kosztów wyniesienia na orbitę najmniejszych obiektów prowadzi do zwiększenia dostępności kosmosu. Własnymi satelitami dysponuje coraz więcej państw: do 2000 r. 40 krajów umieściło na orbicie własnego satelitę, a w 2017 r. było ich już około 80. O ile wcześniej satelity posiadały jedynie państwa czy najbogatsze agencje kosmiczne, obecnie na własne satelity mogą też sobie pozwolić mniejsze jednostki organizacyjne, w tym podmioty prywatne, instytuty naukowo-badawcze czy uniwersytety.

Polskie satelity

Pierwszy polski satelita został wyniesiony na orbitę okołoziemską 13 lutego 2012 r. Był to CubeSat o nazwie PW-Sat zbudowany przez studentów Politechniki Warszawskiej i naukowców z Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk (CBK PAN). Miał kształt sześciennej kostki o boku 10 cm i ważył około 1 kg. Jego zadaniem było przetestowanie elastycznych ogniw fotowoltaicznych oraz systemu deorbitacji (sprowadzenia nieczynnego obiektu kosmicznego z orbity do atmosfery ziemskiej w celu jego spalenia). W związku z awarią modułu komunikacji nie udało się rozłożyć ogona deorbitacyjnego. PW-Sat krążył po orbicie 2 lata, 8 miesięcy i 15 dni, a 28 października 2014 r. spłonął w atmosferze.

Jeszcze w trakcie misji PW-Sata w przestrzeń kosmiczną zostały wyniesione dwa kolejne polskie obiekty: nanosatelity LEM i HEWELIUSZ. Satelity te są częścią austriacko-kanadyjsko-polskiej naukowej konstelacji BRITE (ang. BRIte Target Explorer - Badacz Jasnych Obiektów), która została wysłana w przestrzeń kosmiczną, aby zbadać jasność najjaśniejszych gwiazd Drogi Mlecznej.

BRITE-PL LEM jest pierwszym polskim satelitą naukowym. Został wyniesiony na orbitę okołoziemską 21 listopada 2013 r. na rosyjskiej rakiecie Dniepr. Skonstruowany w CBK PAN satelita jest sześcianem o boku 20 cm i waży 7 kg. Niecały rok później, 19 sierpnia 2014 r., na chińskiej rakiecie Long March-4B, w przestrzeń pozaziemską został wyniesiony drugi polski satelita naukowy - BRITE-PL HEWELIUSZ, również stworzony w CBK PAN. Oba obiekty wykonują zdjęcia za pomocą szerokokątnej kamery, mierząc jasności najjaśniejszych gwiazd na niebie - podczas całego eksperymentu BRITE obserwowanych ma być kilkaset (500-800) najjaśniejszych gwiazd Drogi Mlecznej. Misja LEMA i HEWELIUSZA trwa – satelity powinny dostarczać dane jeszcze przez 2 lata.

Obecnie w Polsce realizowanych jest 6 projektów związanych z konstruowaniem mikro- i nanosatelitów, a dwa ze zbudowanych satelitów: PW-Sat2 i ICEYE-X2  zostały wyniesione na orbitę okołoziemską.

PW-Sat2 - to drugi satelita zaprojektowany przez studentów Politechniki Warszawskiej. Obiekt ma kształt prostopadłościanu o wymiarach 10x10x22 cm i waży 2,5 kg, a jego zadaniem na orbicie ma być przetestowanie żagla deorbitacyjnego. Według analiz przeprowadzonych przez autorów projektu zastosowanie tego rozwiązania może docelowo, przy optymalnych warunkach, skrócić czas deorbitacji nieczynnych obiektów kosmicznych z ponad 20 lat nawet do 6-12 miesięcy. Wraz z PW-Sat2 na rakiecie Falcon 9 w przestrzeń kosmiczną został wyniesiony satelita ICEYE-X2 stworzony przez założoną przez Polaka fińską spółkę, w którego budowie znaczący udział miała polska firma Creotech Instruments. Krajowe przedsiębiorstwo dostarczyło wybrane komponenty dla ICEYE-X2 i było odpowiedzialne za integrację satelity w specjalnie do tego celu zbudowanych cleanroomach. Obiekt waży około 85 kg i jest wyposażony w radar SAR, który umożliwi prowadzenie obserwacji powierzchni Ziemi niezależnie od warunków pogodowych, w tym zachmurzenia stanowiącego przeszkodę dla satelitów z aparaturą optyczną.

Źródło: Polska Agencja Kosmiczna

 


Źródło: materiał nadesłany do redakcji
  
znajdź w serwisie



RSS - Wywiad
Wywiad  
RSS - Interwencje
RSS - Porady
Porady  
RSS - Listy
Listy  
« Styczeń 2019»
PoWtŚrCzwPtSbNd
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031 
Jak czytać DI?
Newsletter

Podaj teraz tylko e-mail!



RSS
Copyright © 1998-2019 by Dziennik Internautów Sp. z o.o. (GRUPA INFOR PL) Wszelkie prawa zastrzeżone.