Dzięki satelicie Polska zyska niezależny dostęp do zdjęć Ziemi wysokiej rozdzielczości, o różnorodnych zastosowaniach - powiedział uczestniczący w projekcie dr Tomasz Barciński, kierownik Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej CBK PAN.

„Uzyskiwane dzięki EagleEye zdjęcia, według przewidywań, będą miały nadzwyczaj wysoką rozdzielczość - sięgającą rzędu 1 metra na piksel. Zdjęcia te będą wykonywane zarówno w świetle widzialnym, jak i podczerwonym. To pionierskie urządzenie – pierwszy polski satelita z tak dużym teleskopem. Zastosowania mogą być bardzo różne – od rolnictwa po obserwacje ruchu wojska” – wyjaśnił dr Barciński.

Ekspert podkreślił, że jest to ważne, aby Polska miała własne urządzenie tego rodzaju. „Tego typu satelity istnieją już na świecie. Można je wynająć lub kupić. Kłopot w tym, że jest się wtedy zależnym od innych podmiotów. Dodatkowo obowiązują pewne ograniczenia - nawet po zakupie nie można sprawdzić, jak taki satelita jest zbudowany, żeby móc skonstruować kolejne – własne” – wyjaśnił specjalista.

Budowa EagleEye wymagała więc rozpoczęcia prac praktycznie od zera. „Informacje na temat budowy satelitów są ograniczone. Wojsko nie udostępnia ich prawie wcale, przemysł dzieli się nimi w bardzo ograniczonym zakresie – np. mówi o możliwościach danego urządzenia, ale nie informuje, jak je uzyskano. Te dane są trzymane w sekrecie. Można się najwyżej dowiedzieć czegoś z publikacji naukowych. Dlatego większość technologii musieliśmy opracować sami” – zaznaczył dr Barciński.

W budowie wzięło udział konsorcjum trzech podmiotów. „Liderem projektu jest firma Creotech Instruments S.A., odpowiadająca także za budowę platformy satelitarnej. To na niej montowane są wszystkie inne urządzenia. Firma Scanway S.A. zbudowała teleskop, który będzie obserwował Ziemię. My, czyli Centrum Badań Kosmicznych PAN, dostarczyliśmy komputer teleskopu i opracowaliśmy algorytmy sterujące satelitą” – wyjaśnił.

Komputer musiał być mały i mocny jednocześnie – dodał dr Barciński. „Jego zadanie polega m.in. na przetwarzaniu uzyskiwanego w teleskopie obrazu. Dane trzeba m.in. odczytać z matrycy i skompresować. Sztuczna inteligencja może wstępnie sklasyfikować zdjęcia i wybrać te, które nadają się do przesłania na Ziemię – np. sprawdzić, czy nie ma na nich chmur. To wymaga dużych mocy obliczeniowych, a jednocześnie komputer musi być nieduży i pobierać niewiele energii. Musieliśmy uzyskać bardzo wysoki poziom miniaturyzacji. Ze względu na dużą moc obliczeniową mówimy o satelitarnym superkomputerze. To określenie w odniesieniu do urządzeń pracujących na orbicie - nie należy tego mylić z ogromnymi superkomputerami działającymi na Ziemi” – wyjaśnił specjalista.

Wspomniany komputer to rozwijane od dłuższego czasu dzieło ekspertów z CBK PAN. „Oczywiście mikrochipy były zamówione u zagranicznych producentów, ale cała architektura komputera to nasze dzieło. To nie było urządzenie wymyślone specjalnie na potrzeby EagleEye. Pracowaliśmy nad nim już od długiego czasu. Nasz instytut działa w taki sposób, że opracowujemy różne technologie, o których wiemy, że są potrzebne w misjach kosmicznych. W ramach współpracy z firmą Creotech nadarzyła się okazja, aby naszą technologię zastosować w praktyce” – opowiedział dr Barciński.

W CBK PAN powstały także złożone algorytmy sterujące satelitą. „Do mnie osobiście należało opracowanie algorytmów, które kontrolują satelitę" - powiedział ekspert.

„To praca oparta głównie na matematyce i fizyce. Algorytmy te mają np. za zadanie określać położenie i ustawienie satelity względem Ziemi. Dzięki temu wiadomo, w którą stronę i kiedy skierować satelitę z teleskopem, aby sfotografować wybrany obiekt. Co więcej, kiedy już teleskop zostanie ustawiony, to - ze względu na ruch satelity - przez pewien czas musi fotografowane miejsce śledzić, podobnie jak np. teleobiektywem śledziłoby się pędzący bolid Formuły 1. Bez tego śledzenia obraz byłyby rozmazany. Informacje na temat położenia orbitalnego do komputera przekazywane są z odbiorników GNSS (GPS). Możemy korzystać z tego sygnału, ponieważ satelity odpowiedzialne za system GPS znajdują się dużo wyżej. Orientację satelity określa tutaj m.in. czujnik gwiazd, który jest kamerą z mocnym komputerem z mapą nieba. Czujnik poszukuje miejsca na tej mapie, które aktualnie pojawia się w kamerze i w ten sposób odnajduje aktualną orientację satelity” – wyjaśnił ekspert.

Algorytmy sterowania są jednym z elementów systemu sterującego satelitą. „Żeby je zespolić z satelitą, potrzebny jest specjalny komputer oraz oprogramowanie pozwalające na uruchomienie algorytmów. Te bardzo trudne części są dziełem grupy inżynierskiej w Creotech Instruments S.A.” – wspomniał dr Barciński.

„Pełne przetestowanie tych algorytmów byłoby możliwe jedynie wtedy, gdybyśmy już posiadali działającego na orbicie satelitę, w dodatku wyposażonego w 'laboratorium' do eksperymentowania. Musieliśmy zrobić to na Ziemi. Nie jest to jednak czymś bardzo ryzykownym, takie podejście stosuje się w przemyśle kosmicznym od lat. Stworzyliśmy komputerową symulację – zaawansowany program obejmujący samego satelitę z jego systemami i otaczające go środowisko. W tej symulacji mogliśmy testować zachowanie urządzenia” – wyjaśnił inżynier.

Według dr. Barcińskiego w Polsce mogą zacząć powstawać kolejne satelity tej wielkości.

„EagleEye jest pierwszym satelitą opartym na platformie HyperSat firmy Creotech. Taką platformę można trochę porównać do samochodu bez pasażerów i kierowcy – mogą do niego wsiąść różne osoby. Podobnie na platformie satelitarnej można zamontować różne systemy – czujniki, teleskopy, urządzenia naukowe, itp. To oznacza, że na tej platformie mogłyby powstać inne, zaawansowane satelity” – tłumaczył dr Barciński.

Choć to na razie tylko spekulacje, teoretycznie użyte w tym projekcie technologie mogłyby być wykorzystane w dalszych misjach kosmicznych.

„Na niskiej orbicie okołoziemskiej satelitę przed promieniowaniem kosmicznym chroni magnetosfera. Poza nią promieniowanie może łatwo uszkodzić różne elementy satelity. W Polsce, także w CBK PAN, na potrzeby różnych misji opracowane zostały jednak różne technologie, które mogą pracować w głębokim kosmosie. W przyszłości więc być może powstaną oparte na tej platformie polskie orbitery, np. księżycowe. W tej chwili jednak, jeśli chodzi o polskie satelity, jest jeszcze wiele ciekawych miejsc do zagospodarowania na orbicie okołoziemskiej” – zwrócił uwagę specjalista.

Dr Tomasz Barciński jest kierownikiem Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej CBK PAN. Jest doktorem nauk technicznych w dyscyplinie automatyka i robotyka. Był adiunktem na Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym w Szczecinie. Z Centrum Badań Kosmicznych PAN związany jest od 2011 r. Specjalizuje się w teorii sterowania oraz w mechatronice. Kieruje zespołami, które biorą udział w najważniejszych misjami kosmicznych z udziałem Polski, np. w budowie europejskiego kosmicznego teleskopu rentgenowskiego ATHENA. Pracuje też przy projekcie kosmicznej śmieciarki – ESA ClearSpace ADRIOS.(PAP)

Marek Matacz

mat/ bar/