Kosmiczne obiecanki-cacanki
Polska firma SatRevoultion zapowiada rewolucję w kosmosie. Chce umieścić na orbicie konstelację 1024 nanosatelitów, która będzie w czasie rzeczywistym przesyłała zdjęcia Ziemi nie starsze niż 30 minut. Plan piękny. Ale eksperci mówią: niemożliwy.
[Sprostowanie] W pierwotnej wersji artykułu znalazła się wypowiedź, jakoby prof. Piotr Orleański zarzucał firmie SatRevolution celowe wprowadzanie opinii publicznej w błąd oraz nieuczciwość. Jest to nieprawdziwe stwierdzenie, które zostało usunięte. Serdecznie przepraszamy naszego rozmówcę i dołożymy starań, aby podobny błąd się nie powtórzył.
Piotr Orleański, kierownik Laboratorium Satelitarnych Aplikacji Układów FPGA Polskiej Akademii Nauk:
Nie mam nic przeciwko temu, aby ludzie wykorzystywali swoje pieniądze do realizacji ambitnych i ciekawych marzeń. Jednak SatRevolution zaczął zbierać już publiczne pieniądze w zbiórce internetowej, a na jesieni będzie starała się o rządowy grant. W takiej sytuacji powinni mówić szczerze o tym, co robią i co mogą zrobić. Jednocześnie kibicuje marzycielom z SatRevolution, bo takich potrzebujemy. Ale muszą być po prostu szczerzy.
- Mocno kibicuję inżynierom z SatRevolution, bo eksploracja kosmosu potrzebuje śmiałków i marzycieli. Jednak same marzenia nie wystarczą do zbudowania funkcjonalnych satelitów, o jakich mówią.
O czym marzy SatRevolution?
U podstaw wiary grupy zapaleńców ze startupu SatRevolution leży ruch New Space. To filozofia, zgodnie z którą już nie tylko największe firmy na świecie i rządowe agencje mogą eksplorować przestrzeń kosmiczną. Małym firmom taką szansę dają tanie, produkowane seryjnie podzespoły, a nawet gotowe satelity i coraz niższe koszty wynoszenia ich na orbitę. Ludzie z SatRevolution wierzą, że mogą niskim kosztem wejść w kosmiczny biznes.
Na czym polega ich pomysł? Chcą dostarczać klientom aktualne zdjęcia wybranych fragmentów Ziemi. Według firmy jej usługą już jest zainteresowane Wojsko Polskie i Instytut ONZ ds. Badań i Szkoleń UNITAR (zapytalismy o to MON, w momencie publikacji tekstu nie otrzymaliśmy odpowiedzi). SatRevolution widzi też zastosowania swojego pomysłu w sektorze ubezpieczeń (monitorowanie klęsk żywiołowych), badań terenu i kartografii, inteligentnych miast i w zastosowaniach wojskowych.
Zdaniem Piotra Orleańskiego zarząd SatRevolution informując o podpisaniu listu intencyjnego z Virgin Orbital nie precyzuje charakteru współpracy pomiędzy firmami. Czy ze strony Virgin Orbital propozycja dotyczy rzeczywistej chęci inwestowania w polski startup, czy też jest to, wyrażona w bardzo grzecznej formie, zwykła umowa biznesowa dotycząca wyniesienia przez Virgin Orbital, na czysto komercyjnych zasadach, konstelacji 1024 satelitów SatRevolution?
Virgin Orbital chętnie wystrzeli polskie satelity za pieniądze, co potwierdził mailowo redakcji WP Tech.
Pod wątpliwość można także poddać sposób reklamowania się SatRevolution w internecie. Na ich stronie internetowej projekt przedstawiony jest w taki sposób, jakby już działał. Firma mówi o 1024 satelitach, rozdzielczości 50 cm i częstotliwości 30 min. Zjeżdżając niżej dowiemy się, że SatRevolution "Dostarcza dane wysokiej rozdzielczości, które zmieniają świat" i zobaczymy kilka przykładowych zdjęć satelitarnych, które jednak nie zostały wykonane przez satelity SatRevolution.
„Jeśli chodzi o użycie zdjęć z orbity – wykorzystujemy na ten moment zdjęcia ogólnodostępne, które mają za zadanie jedynie zobrazować efekty, jakie możemy osiągnąć” – pisze nam firma, gdy o to pytamy.
Zrzut ekranu ze strony SatRevolution.com
Nieszczera kampania marketingowa to dopiero pierwszy problem SatRevolution. Eksperci nie wierzą w sukces firmy z kilku powodów. Oto one – wraz z odpowiedziami startupu.
Problem1: Niemożliwa do osiągnięcia rozdzielczość zdjęcia
SatRevolution zapewnia, że będzie dostarczać zdjęcia z dokładnością pół metra na jeden piksel. Według Waltera Ballheimera z firmy German Orbital System taka dokładność jest fizycznie nie możliwa do osiągnięcia przez nanosatelity tej firmy.
- Ogniskowa w aparatach używanych przez SatRevolution będzie mogła mieć maksymalnie 60 cm –– to wynika z parametrów ich satelitów - mówi w rozmowie z WP Tech Ballheimer. Jeżeli ogniskowa będzie miała 60 cm, a satelita będzie na wysokości 400 km nad Ziemią, to aby uzyskać zdjęcie o dokładności pół metra na piksel sensor musiałby mieć piksele wielkości 0,5 mikrometra. Tej technologii nie ma. Piksele w sensorach w smartfonach mają około 1,5 mikrometra, czyli trzy razy więcej niż, to czego potrzebuje wrocławski startup.
Największym na świecie producentem sensorów optycznych stosowanych w aparatach fotograficznych jest firma Sony. Najmniejsze piksele, jakie Sony stosuje w swoich matrycach mają rozmiar 1,12 mikrometra. Mniejsze piksele udało się wyprodukować firmie Samsung ( 0,8 mikrometra), jednak nie one są jeszcze dostępne na rynku.
Tabela przedstawiająca rozdzielczości i rozmiary pikseli w matrycach produkowanych przez Sony
To prawda, takich sensorów nie ma rynku i nie planujemy ich używać. Błędnie zinterpretowane wymiary 60x10x10 cm opisują satelitę złożonego w czasie docierania na orbitę na pokładzie rakiety nośnej. Po dotarciu na orbitę satelita będzie rozkładać się do rozmiarów 70x50x50 cm – moment rozkładania można zobaczyć na naszych animacjach, np. na naszej stronie internetowej https://satrevolution.com/rec/. To właśnie dzięki teleskopowi z rozkładaną aperturą segmentową o średnicy 50 cm i pikselu 4,5 mikrometra zamierzamy osiągnąć maksymalną rozdzielczość 50 cm z orbity 350 km
Problem 2: Niezwykle trudna do osiągnięcia regularność zdjęć
Pojedyncze zdjęcia satelitarne, zwłaszcza te wykonywane z nanosatelitów, obejmują bardzo mały obszar. Same w sobie są więc nieprzydatne. Dopiero zrobienie serii kilkudziesięciu zdjęć i sklejenie ich w jedno daje przydatny wynik.
- Wykonanie wyraźnego zdjęcia dużego obszaru z satelity, to nie jest łatwe zadanie – mówi dla WP Tech Piotr Orleański, kierownik Laboratorium Satelitarnych Aplikacji Układów FPGA w Centrum Badań Kosmicznych PAN. – Bardzo istotną jest tu precyzja utrzymania orientacji satelity na orbicie. Wojskowe satelity osiągają to dzięki potężnym systemom stabilizacyjnym. Jednak takie satelity ważą po kilkaset kilogramów i potrzebują dużych zasobów energii.
Założeniem misji jest wykorzystanie podstawowej techniki pozyskiwania zobrazowań tzw. „pushbroom”, a nie wymagającej precyzyjnego pozycjonowania techniki „whiskbroom”, jak prawdopodobnie założono w powyższym twierdzeniu. Satelity będą pozyskiwać coraz więcej zobrazowań wraz ze wzrostem liczby jednostek w konstelacji.
Satelita Sentinel-2 Europejskiej Agencji Kosmicznej wykorzystywania do obrazowania Ziemi waży ponad tonę
Problem 3: Niemożliwe do połączenia możliwości
SatRevolution chce oferować swoje usługi m.in. wojsku i administracji oraz rolnikom i dostarczać zdjęcia jednym i drugim przy użyciu tych samych satelitów. Problem w tym, że innych zdjęć potrzebuje wojsko, a innych rolnictwo.
- Wojsko i administracja potrzebują zdjęć w wysokiej rozdzielczości – mówi Piotr Orleański. – Natomiast dla potrzeb rolnictwa potrzebne są zdjęcia o bardzo wąskich kanałach spektralnych(fotografia wielospektralna "widzi" rzeczy niewidoczne ludzkim okiem – red.), które pozwolą wykryć zanieczyszczenia środowiska, ocenić nawodnienie gleby czy poziom emisji gazów cieplarnianych. Do tego potrzebne są zupełnie różne urządzenia o innych parametrach. Nie da się ich połączyć zwłaszcza na pokładzie tak małych satelitów, jakie chce robić SatRevolution.
W następujących po sobie partiach satelitów wynoszonych na orbitę, zostaną umieszczone różne typy sensorów – początkowo planujemy zobrazowania w 4 kanałach pasma VNIR (pasma widzialne i bliskiej podczerwieni – red. ), kolejno już szerzej w 32 kanałach korzystając z filtrów multispektralnych na sensorze CMOS, aby docelowo obrazować w zakresie hiperspektralnym (100 i więcej kanałów spektralnych – red.)
Problem 4: Ambitne plany biznesowe bez potwierdzenia na rynku
SatRevolution nie jest pierwszą firmą, która wpadła na pomysł obrazowania Ziemi. Amerykańska spółka Planet oferuje dokładnie takie same usługi, jakie chce sprzedawać polska firma. Planet zatrudnia 430 pracowników i ma już konstelację 150 satelitów. Maksymalna rozdzielczość zdjęcia, jaką oferuje to 72 cm na piksel. Planet twierdzi też, że to najdokładniejsze zdjęcia jakie można dostać na rynku komercyjnym (dostęp do bardziej szczegółowych zdjęć ma tylko wojsko).
- SatRevolution twierdzi, że będzie robił lepsze zdjęcie i zwiększą częstotliwością niż już działający Planet – mówi Orleański. – Planet to firma, która została założona przez byłych naukowców NASA i miała 300 mln dolarów kapitału zakładowego. Nie wyobrażam sobie, żeby kilkudziesięcioosobowa firma z budżetem kilkunastu milionów złotych mogła rzucić im wyzwanie.
Ciężko porównywać aktualne wyniki Planet do naszych predykcji za kilka lat. Trzeba wyraźnie zaznaczyć, że rynek zobrazowań satelitarnych jest bardzo dynamiczny i nasze plany zakładają zarówno rozwój naszej spółki, jak i wzrost wartości całego sektora.
Na zdjęciu, wykonanym przez Planet, budowa autostrady A1
Firma zapowiada, że uruchomi pełną konstelację 1024 satelitów w 2026 roku. Czy to w ogóle możliwe? SatRevolution podkreśla, że Światowid (ich pierwszy satelita) został wypchnięty z ISS 3 lipca i jeszcze tego samego dnia został z nim nawiązany dwustronny kontakt, co oznacza, że "podstawowa część misji" jest już wykonana.
- "Teraz pozostaje nam rozpoczęcie pozyskiwania pierwszych zobrazowań i transmitowania ich do stacji naziemnej. Na naszej stronie internetowej dostępna jest linia czasu, na której wyraźnie definiujemy obecny status i dalsze plany rozwoju projektu. O złożoności tego przedsięwzięcia i jego rozłożeniu w czasie, niejednokrotnie informowaliśmy i będziemy informować opinię publiczną" – podkreśla startup z Wrocławia.
Problem 5: Brak niezbędnych technologii
SatRevolution buduje swoje satelity z podzespołów dostępnych "z półki". W ten sposób można, owszem, zbudować satelitę. Nie da się jednak zbudować nowej, nieistniejącej do tej pory usługi.
- Gdyby technologie pozwalające zbudować urządzenia, o których mówi SatRevolution, były dostępne od ręki, to każda większa firma kosmiczna, by już z nich korzystała – mówi w prof. Piotr Wolański, jeden z najwybitniejszych polskich naukowców z dziedziny napędów kosmicznych.
W naszych satelitach wykorzystujemy i wciąż będziemy wykorzystywać komponenty dostępne komercyjnie na tyle na ile to możliwe. Jednak nie wszystko uda się z nich zbudować – takim elementem są choćby części układu optycznego, które zostaną uszyte do naszych satelitów na miarę.
– W swoich nanosatelitach firma SatRevolution chce m.in. wykorzystać rozkładaną bardzo precyzyjną optykę. Takie rozwiązanie, o ile faktycznie zostanie wykorzystane, musi uwzględniać zbudowanie bardzo precyzyjnego systemu kompensacji termicznej rozkładanych zwierciadeł (optyki), która będzie poddawana naprężenia termicznym, przy zmiatających się ciągle warunkach ich nagrzewania i chłodzenia. W rezultacie braku precyzyjnej kompensacji termicznej optyki, nie będzie można uzyskać zakładanej wysokiej rozdzielczości optycznej obrazów i system stanie się bezużyteczny.
Segmenty zwierciadła głównego, o których mowa niewątpliwie będą poddawane gwałtownym zmianom temperatury. Stąd też rozważamy obecnie kilka metod pasywnego odprowadzania ciepła z tych segmentów do struktury satelity. Planujemy również zastosowanie mikro-opto-elektro-mechaniczny modułu zwierciadła wtórnego (miniaturowego, ruchomego zwierciadła – red.) w ramach dodatkowego zabezpieczenia ewentualnych odkształceń segmentów zwierciadła głównego.
Problemem dla nanosatelitów SatRevolution będzie także napęd. Firma twierdzi, że opracowała własny silnik jonowy, ale na orbicie 400 km nie będzie mogła go wykorzystać. Do utrzymania się na tej wysokości potrzebne będą konwencjonalne silniki chemiczne. Bez nich satelity opadną do atmosfery i się w niej spalą.
Napęd jonowy nie będzie miał zastosowania w satelitach konstelacji REC ze względu na zbyt słaby całkowity impuls. W satelitach konstelacji REC planujemy użycie niewielkiego napędu chemicznego, gdzie średni zakres czasu życia satelity na orbicie około 350 km to od 2 do 4 lat przy założeniu umiarkowanej aktywności słonecznej i geomagnetycznej.
Wizualizacja silnika jonowego zbudowanego przez SatRevolution
W kosmos na marzeniach i za publiczne pieniądze
Po kampanii crowdfundingowej kolejnym pomysłem SatRevolution na pozyskanie pieniędzy na swój projekt jest rządowy grant w ramach Krajowego Programu Kosmicznego 2019-2021, o który firma będzie się starała.
Eksperci, którzy wypowiedzieli się dla WP Tech są zgodni: branża kosmiczna potrzebuje śmiałków i marzycieli, bo dzięki nim się rozwija. Jednak SatRevolution w swoim wyścigu do gwiazd pomija istotne fakty, jak choćby ten, że nie wiadomo czy ich projekt się powiedzie, a wszystko jest na razie jednym wielkim eksperymentem. Nie byłoby w tym nic nagannego, gdyby nie to, że pieniędzy na swoje marzenia zaczynają szukać nie tylko w swoich kieszeniach.
