European Space Expo

Pozdravljeni v rednem terminu Znanstvene medredakcije. Današnja oddaja bo posvečena razstavi European Space Expo, ki se je med šestim in petnajstim marcem odvijala na Kongresnem trgu. Poročali bomo o dogodkih, predstavili najzanimivejša prizadevanja slovenske znanosti in gospodarstva na področju vesoljskih tehnologij ter prikazali vpetost slovenskih državnih institucij v evropske in svetovne sisteme, ki jim zagotavljajo podporo z uporabo vesoljskih tehnologij.

European Space Expo je projekt, ki v okviru organizacije Evropske komisije potuje po evropskih prestolnicah že od leta 2012. Državljankam in državljanom Evropske unije predstavlja koristi vesoljskih programov Copernicus in Galileo.

Prizorišče Space Expa v Ljubljani je bila začasno postavljena kupola na Kongresnem trgu pred Univerzo. Prostor je vseboval osrednjo kroglo, na katero so se projicirali različni podatki o površjih planetov. Nad njo so bile obešene makete satelitov v različnih merilih, ob stenah pa so bili postavljeni zasloni na dotik, s katerih je bilo možno prebrati in si ogledati več o tehnologijah, ki so bile predmet razstave. European Space Expo tako po razstavni plati ni bil na prvi pogled videti nič posebnega, a to tudi ni bil njegov namen.

Najbolj zanimive vsebinske točke so bile kratke predstavitve slovenskih raziskovalk in raziskovalcev, ki delujejo na razvoju vesoljskih tehnologij ali jih uporabljajo. V devetih dneh se je zvrstilo okoli trideset predstavitev, ki so hotele na koncu razstave pustiti jasnejšo sliko o slovenskih stikih z vesoljsko tehnologijo. Ker smo v oddaji Znanstvene medredakcije, pa ne bomo poročali o posameznih predstavitvah, ampak bomo raje vključili predstavljene koncepte v razlago o tem, kako pridemo od zasnove satelita do specifičnih aplikacij.

Najvidnejša prizadevanja na razvojnem področju so zgoščena okoli Centra odličnosti Vesolje, ki je bil tudi lokalni soorganizator. Več o ustanovitvi centra in njenih razlogih je na predstavitvi povedal profesor z Naravoslovnotehniške fakultete in direktor Centra Vesolje, doktor Tomaž Rodič.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Glavni projekt Centra Vesolje je razvoj mikrosatelita visoke ločljivosti za opazovanje Zemlje.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Drugi slovenski satelit v razvoju je nanosatelit TRISAT-1, ki ga z Evropsko vesoljsko agencijo ESA in drugimi partnerji razvija Univerza v Mariboru. Več o njem nam pove profesor doktor Iztok Kramberger z Laboratorija za informacijske sisteme Univerze v Mariboru, ki koordinira projekt zasnove in izdelave nanosatelita TRISAT-1.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Oba satelita, tako mikrosatelit Centra Vesolje kot nanosatelit TRISAT, imata nalogo opazovanja površja Zemlje. Kot glavni optični inštrument uporablja TRISAT multispektralno kamero, ki lahko zaznava svetlobo valovne dolžine od 400 do 1650 nanometrov v petindvajsetih spektrih, kar pomeni, da z njo vidimo tudi infrardeče žarke, ki jih oddaja površje planeta ali se od njega odbijajo. Zaradi širokega spektralnega razpona in prostorskih omejitev je prostorska ločljivost kamere 120 m, kar je sicer precej nenatančno, a v tem primeru niti ni tako važno. TRISAT-1 je namreč predvsem raziskovalni projekt in tehnološka demonstracija, ki služi bolj ali manj le nadaljnjemu izpopolnjevanju že načrtovanega satelita TRISAT-2, ki bo imel petkrat boljšo prostorsko ločljivost. Več o tem razloži Kramberger.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Slišali smo pojma mikrosatelit in nanosatelit, zato razjasnimo, kaj pomenita. Gre za satelite, ki so manjši in predvsem lažji od klasičnih. Mikrosateliti tehtajo od 10 do 100 kg, nanosatelitit od 1 do 10 kg. Poznamo tudi pikosatelite, ki pa tehtajo manj kot 1 kg.

Ko snujemo satelit, je izbira velikosti ena prvih odločitev, ki jih moramo narediti. To pa je šele prva od stvari, ki omejujejo našo izbiro komponent. Vesolje je zelo neprijazno okolje, tudi za tehniko, ki mora premagovati vakuum, radioaktivno sevanje in trčenje z vesoljskimi smetmi, ki dosežejo relativno hitrost tudi do nekaj km/s. Prva stvar, ki jo moramo testirati, nam povzroča preglavice že na Zemlji, in sicer med samo izstrelitvijo, so mehanske obremenitve. Več o vibracijah, silah in pospeških, ki jih prestaja satelit, nam razloži doktor Martin Lamut, raziskovalec s Centra odličnosti Vesolje.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Za preizkus vzdržljivosti zgradbe satelita in komponent opravimo najprej numerično analizo, s katero izračunamo lastne frekvence in preverimo, ali satelit trdnostno vzdrži. Pri tej fazi se odpravljajo prve napake, nato satelit preizkusimo še v stresalniku.

Po izstrelitvi je treba upoštevati sledeče probleme:

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

V tem primeru se spet opravi numerična analiza. Tokrat se simulira toplotni vpliv na satelit pri poti okoli Zemlje v različnih položajih. Temperature se lahko v enem ciklu gibljejo med okoli -40°C do 90°C v primeru testiranja satelita, ki ga je razvil Center Vesolje. Pri analizi se preveri vpliv na posamezne elemente, saj imajo različne specifikacije in morajo zato biti tudi ustrezno nameščeni in izolirani.

Po končanih numeričnih analizah se satelit testira v termovakuumskih komorah, v katerih je tlak izredno majhen - okoli 5E-6. Temperaturo spreminjamo tako, da simuliramo pot okoli Zemlje, ki se lahko spreminja od 100°C do -170°C. Pri vseh tovrstnih testih se preizkuša funkcionalnost satelita pred testom in po njem ter primerja rezultate.

Sledita še testa elektromagnetne vzdržljivosti in odpornosti na radiacijo.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Celoten proces testiranja in sestavljanja satelita mora potekati v zelo čistih, brezprašnih sobah, kar še dodatno otežuje že tako zelo zahteven razvoj.

Po končanih testih in montaži je satelit pripravljen za utirjanje v orbito okoli Zemlje. Zmotno je misliti, da gravitacija na satelite v vesolju ne deluje. Ta pravzaprav ni kaj dosti manjša kot na Zemlji. Predmeti, ki so v orbiti, so stalno v prostem padu, vendar se v vodoravni smeri gibljejo tako hitro, da bi lahko rekli, da se jim zaradi ukrivljenosti Zemlje tla "umikajo". Zaradi tega in skoraj popolne odsotnosti zračnega upora satelit kroži okoli Zemlje.

Višina, na kateri je utirjen satelit, ni odvisna od njegove mase, temveč le od hitrosti, s katero se premika, zato lahko satelit utirimo poljubno visoko, če le imamo dovolj energije za povečanje kinetične energije. O tirnicah nam več pove doktor Hubert Fröhlich s Centra odličnosti Vesolje.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Spraviti satelit v vesolje je običajno izredno draga operacija, ki je bila do pred kratkim rezervirana za velesile s svojimi vesoljskimi zmogljivostmi. To v zadnjih letih zaradi razvoja majhnih satelitov velja le še za klasične satelite in je eden od razlogov, da spadata prej omenjena slovenska satelita ravno v razred mikro- in nanosatelitov. Več o tem Iztok Krambergar.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Vendar pa je utirjanje satelitov kljub večji dostopnosti še vedno zelo zahtevno. Kdo poleg Združenih držav Amerike in Ruske federacije ponuja vožnjo v vesolje, nam pove Fröhlich.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Ko smo spravili delujoč satelit na krožnico okoli Zemlje, ga moramo začeti tudi uporabljati. Da satelit ne ostane osamljen v vesolju, poskrbijo komunikacijske zveze med njim in Zemljo. Pri majhnih satelitih predstavlja to večji problem, kot je morda videti na prvi pogled.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Center odličnosti Vesolje je zgradil veliko sprejemno anteno in postavil zemeljsko postajo v bližini Kopra. Z njo nameravajo sprejemati podatke z mikrosatelita ob preletu Evrope. Omenjena antena se lahko uporablja tudi za sprejem podatkov z drugih satelitov, kar se je izkazalo kot odlična vstopnica v svet sodelovanja na področju vesoljskih tehnologij, še preden je mikrosatelit sploh v zraku.

Komunikacija do satelita poteka preko precej manjše antene na strehi Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani, saj ne potrebujemo poslati veliko podatkov. O telemetrični zvezi in zvezi za koristne podatke nam pove Fröhlich.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Ko prehajamo na del o aplikaciji satelitov, naj omenimo še njihove inštrumente in delitev satelitov na njihovi podlagi. Obstajajo komunikacijski in opazovalni sateliti. Komunikacijski sateliti so namenjeni izključno komunikacijam, navadno so precej veliki in z močnimi oddajniki. Opazovalne satelite uporabljamo za opazovanje Zemlje, njihova zaznavala v grobem delimo na dve vrsti - pasivna in aktivna. Razliko opredeli doktorica Tatjana Veljanovski z Znanstvenoraziskovalnega centra Slovenske akademije znanosti in umetnosti.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Kot smo že omenili, lahko kamere zajemajo svetlobo v širšem spektru kot naše oko. Prisluhnimo, zakaj je to koristno.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Zadnji lastnosti, ki opredeljujeta aplikacijski razpon opazovalnih satelitov, sta prostorska in časovna ločljivost. Prostorska ločljivost je razdalja na površju, na kateri zaznavalo še loči razlike, časovna ločljivost pa opredeljuje, v kolikšnem času se lahko zajeta podoba površja osveži. Manjši oziroma krajši sta ločljivosti, več podrobnosti lahko zaznamo s satelitom.

Kako lahko dejansko uporabimo satelite, ko so enkrat v orbiti, delujejo in jih lahko upravljamo? Opazovanje površja z neba nam da poseben uvid, ki bi bil težko dosegljiv, če bi uporabljali samo tehnologijo na Zemlji.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Največje koristi opazovanja površja s sateliti se torej kažejo prav v primeru nesreč. Že od leta 2000 obstaja opazovalni sistem International Charter on Space and Major Disasters, ki sproži v primeru naravnih nesreč opazovanje ogroženega območja s strani satelitov različnih držav, ki sodelujejo v sistemu. Vendar je ta sistem na voljo zgolj v primeru naravnih nesreč. Da bi dobili boljši uvid v naše okolje in razmere na Zemlji, se gradi v Evropski skupnosti program Copernicus.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Copernicus ni koristen zgolj v primeru naravnih nesreč, temveč lahko zelo pomembno pripomore k razvoju okoljsko vzdržnega kmetijstva. Na kakšen način, razloži doktor Grega Milčinski iz podjetja Sinergise.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Ob uporabi geolokacije, katere določanje je glavni namen prav tako na razstavi predstavljenega programa Galileo, nam skoraj ni treba več delati na njivi, saj se ob podpori dovršenih informacijskih tehnologij stroji izkažejo za precej učinkovitejše od ljudi. To je vidno, recimo, na primeru avtonomne kmetijske mehanizacije, ki sama obdeluje polja.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

Aplikacij satelitske tehnologije je še veliko - od izračuna najboljših leg streh za postavitev fotovoltaičnih panelov, uporabe satelitov za meteorološke meritve, določanje geodetskega koordinatnega sistema pa vse do opazovanja oddaljenih zvezd, galaksij in zaznavanja planetov.

V zadnjem času se trg področja vesoljskih tehnologij vse bolj širi, s tem pa tudi Slovenija dobiva priložnosti za sodelovanje v vesolju. Glede tega je optimističen Tomaž Rodič s Centra odličnosti Vesolje.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

To seveda ne bi bilo možno brez velikih vlaganj držav in skupnih organizacij, kot je na primer Evropska vesoljska agencija, ki nudijo pomoč in sredstva raznovrstnim projektom. Na srečo se kot rezultat tega, po videnem sodeč, razvijajo tehnologije in storitve, ki stremijo k dobrobiti celotne družbe, tako na evropski ravni kot tudi v Sloveniji.

Izjava se nahaja v posnetku oddaje

European Space Expo se je izkazal kot dogodek, ki je pozitivno presenetil. Ne zato, ker bi impresioniral s skupnimi velikimi evropskimi vesoljskimi projekti, ampak ker je omogočil slovenskim projektom, da so s svežino, znanjem in entuziazmom stopili v ospredje in se predstavili javnosti.

Znanstveno redakcijo lahko naslednjič spremljate že to nedeljo, 22., ob 15:00, ko bomo poročali s Tedna možganov.

Slovenske vesoljske tehnologije je preko frekvence 89,3 MHz v javnost utiril Jaka Perovšek.

Tehniciral je Linč.

Brala sva David in Pia.