Prestiž českého kosmického průmyslu a vědy roste. České firmy vedou mezinárodní vesmírné mise, dodávají součástky do raket, staví vlastní družice a stávají se uznávaným centrem analogových misí. Co všech z té české hroudy míří nahoru?
Za tři/čtyři roky by měla na oběžnou dráhu Země vystoupat česká družice SOVA. Zkoumat bude procesy ve středních a vyšších vrstvách atmosféry, které dosud nebyly studovány, což by mělo pomoci přesněji předpovídat extrémní jevy počasí.
S váhou nad 100 kg bude SOVA (anglicky Satellite Observation of waVes in the Atmosphere) největším českých satelitem letícím do vesmíru od startu družice Magion 5 v roce 1996. Na oběžnou dráhu by měla být vyslána v roce 2027 a setrvat na ní dva roky.
Za misí stojí brněnská firma OHB Czechspace, která na první fázi mise už podepsala smlouvu s Evropskou vesmírnou agenturou (ESA). Společnost se zaměřuje na dodávky satelitů, družicových adaptéru a podpůrných pozemských zařízení, s ESA proto úzce spolupracuje, například na misi planetární obrany Hera.
SOVA hnízdí v Brně
SOVA ponese do vesmíru optický přístroj, který OHB Czechspace vyvíjí ve spolupráci s českou společností Meopta a německým partnery z OHB Systems. Vědeckou část mise pak bude mít na starosti tým z Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd České republiky, a to ve spolupráci s německým národním výzkumným centrem pro letectví a kosmonautiku DLR. Zařízení bude zkoumat procesy v atmosféře Země ve výšce od 60 do 300 kilometrů.
Bude předpovídat extrémy počasí
„Hlavním cílem mise je lepší pochopení procesů v atmosféře, které povede k přesnějším klimatickým modelům a zlepšení předpovědi extrémních jevů počasí, jako jsou silné deště nebo bouře, ovlivňující zemědělství, záplavy nebo eroze půdy.
SOVA přispěje také ke zlepšení předpovědi turbulencí v letectví,“ vysvětluje nejdůležitější vědecký cíl mise její hlavní architekt Adam Čuda. Zároveň bude zkoumat i specifický jev v atmosféře, takzvané gravitační vlny.
Jedná se o rychlostí světla se šířící vlnění gravitace, jehož existenci předpověděl už roku 1916 Albert Einstein. Poprvé byly tyto vlny pozorovány v září roku 2015.
Přínos pro cesty na Mars
Vedle upřesnění klimatických modelů využívaných meteorology, aby přesněji předpovídaly extrémy počasí, tj. přívalové deště, bouřky či tornáda, má SOVA rovněž pomoci najít vysvětlení zhoršeného šíření elektrického signálu v ionosféře, které je důležité například pro rádiovou komunikaci nebo globální navigační systémy.
Sekundárním cílem míse je pak měření a vyhodnocování radiačního pole v atmosféře. Pochopení radiačního prostředí je zásadní pro budoucí mise s lidskou posádkou na Měsíc a Mars.
SOVA, LUGO a HERA
Další významnou misí je/bude LUGO, které prozkoumá podzemí Měsíce a vytvořií jeho úplnou mapu s rozlišením několika centimetrů. Pro tuto misi vyvíjí brněnská společnost TRL Space unikátní laser LiDAR, který by na oběžnou dráhu Země měla už v polovině roku 2024 vynést družice TROLL. Laser by se měl podílet, ve spojení s detektorem, také na přesném monitorování objektů pohybujících se po oběžné dráze.
Už dnes se na ní nachází přes 5 500 satelitů a do roku 2029 by jich mělo být přes 100 000. Na základě toho se dá očekávat, že bude docházet k více než 40 kolizím družic ročně. Zabezpečení kosmického provozu je proto prioritou.
A pak následuje HERA, což je druhá část mise AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment), v jejímž rámci došlo poprvé v historii k testu planetární obrany lidstva, když v září loňského roku narazila do planetky Dimorphos sonda DART a změnila její oběžnou dráhu.
V roce 2024 na ni naváže právě mise HERA, která ponese i českou stopu. Společnost OHB Czechspace pro ni vyvíjí kompletní nosnou konstrukci sondy, která poskytuje všechna nezbytná rozhraní pro vědecké přístroje a servisní nástroje, jako jsou solární panely, baterie, anténa nebo počítač, a dokonce hlavní rozhraní směrem k raketě.
Světový unikát: České detektory pro předpověď kosmického počasí
S dosud nevídanou technologií pro předpověď kosmického počasí přichází pražská společnost ADVACAM – tedy pro včasné varování před zvýšenou sluneční aktivitou, která má vliv na zdraví astronautů i na fungování citlivé palubní elektroniky satelitů či vesmírných lodí.
„Naše miniaturizované kamery MiniPIX TPX3 SPACE umí určit typ každé jednotlivé částice nebezpečného kosmického záření. Na rozdíl od běžných dozimetrů vidí také jejich energii a směr. Při tom váží jen pár desítek gramů a mají minimální spotřebu energie.
To žádný jiný vesmírný dozimetr nenabízí,“ vysvětluje Jan Sohar, spoluzakladatel firmy, která je už nyní přímým dodavatelem NASA a 14 jejích detektorů pomáhá chránit astronauty na palubě Mezinárodní vesmírné stanice ISS.
MiniPIX TPX3 SPACE jako komponenta satelitu
Kompaktní odolný design připravený pro použití v kosmických podmínkách a ve vakuu. Unikátní řešení pro snadnou integraci jako radiační monitor se schopností předpovědi kosmického počasí.
Rozměry: 90 x 32 x 11 mm
Hmotnost: < 140 g
Spotřeba energie: < 3 W
SW: Software pro zpracování dat
Technologie z CERNu
Kamery z Holešovic jsou založené na technologii vyvinuté původně pro základní výzkum částicové fyziky uvnitř Velkého urychlovače LHC v CERNu. Kromě ISS byly při obletu Měsíce lodí NASA Orion, pro svoji chystanou satelitní internetovou konstelaci je testuje britská společnost OneWeb a monitorování radiační situace budou mít na starost i na budované mezinárodní lunární stanici Gateway.
Teď firma přichází s novou ambiciózní dimenzí, jak využít své detektory. Hodlá předpovídat takzvané kosmické počasí a představuje 4 nové úrovně jeho monitorování.
LEVEL 1: Monitoring celkové dávky radiační zátěže
Vysokoenergetické částice mohou proniknout do kosmické lodi, což představuje značné riziko pro posádku i přístroje. Schopnost našich detektorů sledovat celkovou dávku je tedy zásadní například pro plánování délky misí nebo životnosti satelitů.
LEVEL 2: Adaptivní ochranná opatření
Detektory firmy ADVACAM umí také určit směr přicházejícího záření, jeho energii a typ částic. Tyto unikátní funkce otevírají dveře pro včasné přizpůsobení přicházejícím hrozbám. Smyslem je aktivovat ochranné systémy jako stínění nebo „safe mode“ až, když detektory vidí skutečně nebezpečnou radiaci.
Stejně jako si lidé berou deštník, až když vidí temná mračna a ne jen pár bílých mráčků.
LEVEL 3: Předpověď kosmického počasí
Díky identifikaci jednotlivých typů částic podporují kamery ADVACAMu předpověď kosmického počasí. Lehčí částice dorazí od Slunce k Zemi o několik minut dříve než ty těžší, energetičtější a škodlivější.
Tak vzniká cenné okno pro aktivaci ochranných opatření – včetně nezbytného vypnutí kritických palubních systémů. Varování před skutečně nebezpečnými částicemi může přijít i s třicetiminutovým předstihem.
LEVEL 4: Výstražný systém satelitní sítě
V poslední dekádě vznikly velké konstelace družic. Jejich vybavení naším detektorem by mohlo vytvořit varovný systém. Satelity detekující nebezpečnou aktivitu by mohly upozornit ostatní a zajistit tak včasnou přípravu proti potenciálním hrozbám při vstupu do radiačně exponovaných oblastí.
Včasná detekce požárů pomocí HAPS
Další mladou českou technologickou společností je Stratosyst, ta se specializuje na stratosférické pseudosatelity, tzv. HAPS (High Attitude Pseudo Satellite), jež jsou navrženy pro operace ve stratosféře v asi 18–20 km nad zemským povrchem.
Jejich zásadní výhodou oproti běžným satelitům je, že neobíhají po orbitě s frekvencí přeletu nad stejnou oblastí v řádu i několika dnů, nýbrž jsou schopny se dlouhodobě pohybovat nad zvolenou oblastí a poskytovat zde potřebné satelitní služby, počínaje pozorováním Země, přes telekomunikace až k navigaci.
Tyto aspekty jsou zvláště výhodné pro včasnou detekci požárů a případnou následnou podporu při jejich zdolávání.
HAPS je schopen nést řadu senzorů, mj. i speciální termální kamery zaměřené na detekci vlnové délky vydávané ohněm. Pomocí těchto kamer je HAPS schopen monitorovat rozsáhlé území a takřka okamžitě zaznamenávat vznik ohně od jeho zažehnutí a předat tuto informaci neprodleně záchranným složkám.
Satelit na orbitě by oproti tomu mohl zaznamenat vznik požáru až za několik hodin nebo i dní, což zpravidla umožní požáru se rozšířit, zvýšit škody a znesnadnit jeho uhašení. Výhodou pseudosatelitu HAPSu je i jeho blízkost k povrchu (řádově 10x blíže oproti satelitům na nízké orbitě), a to zvláště ve vztahu ke geostacionárním satelitům.
Ty jsou schopny poskytovat souvislé obrazy nad zvoleným územím pouze z pozice nad rovníkem a navíc ve vzdálenosti takřka 2000x větší nežli HAPS, který je tak schopen poskytnout mnohem lepší rozlišení s obdobným přístrojem.
Co všechno pseudosatelity umí?
V případě, že se nepodaří požár včas uhasit a je potřeba rozsáhlejší záchranná operace, je schopen HAPS poskytnout telekomunikační spojení i v oblastech, kde došlo k poškození pozemní infrastruktury, která by tyto služby zprostředkovávala.
V průběhu hašení požáru nejenže HAPS může neustále poskytovat detailní obrazové informace (vč. videa) o aktuální podobě požáru, ale také pomoci s komunikací jednotlivých složek a jejich navigací, stejně jako např. s řízením a navigací dálkově ovládaných dronů či jiných přístrojů, které by záchranné složky potřebovaly vzdáleně ovládat.
To všechno přispívá nejen k rychlejšímu a snazšímu uhašení požáru, ale také k ochraně samotných záchranářů. Vše závisí na tom, jakými technologiemi je HAPS vybaven.
Více se dočtete v čísle 1/24
