skCUBE je názov prvej slovenskej družice, ktorá by sa na obežnej dráhe Zeme mala objaviť už v roku 2016. Ide o národný projekt demonštrujúci úspešnú spoluprácu štátu, slovenských univerzít, študentov a slovenských firiem na unikátnom technologickom projekte.
O to, aby sa projekt podaril, sa snaží tím zložený z nadšencov zo Slovenskej organizácie pre vesmírne aktivity, Žilinskej univerzity v Žiline, Slovenskej technickej univerzity, Ústavu experimentálnej fyziky SAV v Košiciach a z Leteckej fakulty TUKE, ktorí našli podporu na Ministerstve dopravy, výstavby a regionálneho rozvoja SR, Ministerstve školstva, vedy, výskumu a športu SR, ale aj v slovenských technologických firmách. Jedným z lídrov projektu je Ing. Ondrej Závodský, doktorand Elektrotechnickej fakulty ŽU. Venuje sa elektronike i rádioamatérstvu a pracuje na komunikačnom module družice. Spolu s kolegom Ľubomírom Pasternákom získal ešte v inžinierskom stupni za prácu Pozemná prijímacia stanica 1. miesto v študentskej vedecko-odbornej súťaži na EF ŽU.
Ako ste sa dostali k práci na prvej slovenskej družici?
Asi pred piatimi rokmi sme na Žilinskej univerzite začali vypúšťať stratosférické meteorologické sondy, balóny naplnené vodíkom. Dokázali stúpať do výšky približne 30 kilometrov a zbierali rôzne informácie – teplotu, vlhkosť, UV žiarenie a rádioaktivitu. Cez tieto aktivity som sa spoznal s nadšencami zo Slovenskej organizácie pre vesmírne aktivity (SOSA). Časom sme mali ambíciu ísť vyššie ako do stratosféry, okúsiť vesmír, a tak vznikol projekt prvej slovenskej družice skCUBE.
Spolupráca na tomto projekte musí byť pre vás veľká výzva a zároveň aj tak trochu splnený pracovný sen…
Už od malička sa venujem elektronike. Byť súčasťou tímu skCube je pre mňa obrovskou príležitosťou naučiť sa niečo nové a rozšíriť si obzory. Verím, že sa všetko podarí a teším sa na ten super pocit, keď si budem môcť povedať, že moje zariadenie vo vesmíre funguje.
Na projekte pracujete ako zohratý tím, čo je však presne vaša úloha?
Mojou úlohou v tíme je realizácia komunikačného modulu pre družicu. Tento modul vyvíjam na Katedre telekomunikácií a multimédií Elektrotechnickej fakulty Žilinskej univerzity. V rámci katedry pracujeme ešte na vytvorení pozemnej prijímacej stanice. Dvaja kolegovia z tímu pôsobia na STU Bratislava. Jeden z nich pripravuje napríklad 3D model skeletu, druhý navrhuje palubný počítač – mozog celého systému. Taktiež sme skonštruovali unikátny vesmírny simulátor, ktorý simuluje mikrogravitáciu a magnetické pole vo vesmíre. Môžeme na ňom testovať algoritmy potrebné na stabilizáciu satelitu. Ďalším partnerom je košický Ústav experimentálnej fyziky SAV. Oslovili sme aj technologické firmy, môžu sa zapojiť do projektu a zviditeľniť sa.
Ako sa v súčasnosti projekt vyvíja?
Projekt postupuje podľa plánu. Koncom minulého roku sme vyrobili prvé prototypy dosiek plošného spoja a do tohto leta by sme chceli mať družicu plne funkčnú a pripravenú na testovanie. Čaká nás veľmi zdĺhavé a náročné obdobie. Družicu vystrelíme na rakete, a preto musí zariadenie spĺňať prísne normy. Súčiastky na plošnom spoji musia odolať silným vibráciám, aby sa pri lete neuvoľnili a nepoškodili raketu. Keďže sa teploty vo vesmíre menia na širokej škále, budeme zariadenie testovať aj v špeciálnej komore v rozsahu teplôt od -50 do +50 ºC.
Ako si máme predstaviť prvú slovenskú družicu skCUBE?
Ide o kocku s rozmermi 10×10×10 cm a hmotnosťou do 1,3 kg. Bude sa skladať zo šiestich vzájomne prepojených dosiek plošného spoja s rozmermi 10×10 cm naskladaných na seba. Každá z dosiek bude mať iný účel. Ja mám na starosti komunikačný modul, čiže dosku zodpovednú za prenos telemetrických dát a obrázkov na Zem.
Čo bude hlavnou úlohou tejto družice?
Po technickej stránke je jej hlavným cieľom získať údaje z vedeckého experimentu, ktorý pripravuje Ústav experimentálnej fyziky SAV. Pôjde o skúmanie svetielkovania atmosféry na nočnej strane Zeme v ultrafialovej oblasti spektra. Projektom skCUBE chceme tiež ukázať, že aj na Slovensku máme potenciál robiť kozmické technológie a výskum.
Čo bude úlohou prijímacej stanice na Žilinskej univerzite a ako to bude fungovať?
Prijímacia stanica by mala zabezpečovať obojsmerné spojenie s družicou. Tá vyjde nad náš obzor približne
trikrát až päťkrát za deň, pričom prelet trvá len niekoľko minút, počas ktorých budeme musieť stihnúť preniesť všetky potrebné dáta. Z mapy družíc zistíme smer, azimut a eleváciu (elevácia označuje výškový uhol, azimut udáva horizontálny uhol, pričom 180° je južný smer – pozn. red.) vzhľadom na polohu univerzity. Na strechu Univerzitného vedeckého parku nainštalujeme anténny systém neustále natočený za družicou, aby signál, ktorý z nej prijímame, bol čo najsilnejší. Potom už urobíme samotné dekódovanie dát cez špeciálny program a dozvieme sa všetky potrebné informácie z družice.
Našu družicu teda uvidia iné stanice a my zas budeme môcť komunikovať s inými družicami?
Áno, dáta z našej družice môže prijať ktokoľvek. Potešíme sa, keď nám zašlú dáta z našej družice, nachádzajúcej sa práve nad ich územím, keďže ju neuvidíme stále. Aj pozemná prijímacia stanica na streche školy bude v budúcnosti prijímať a zasielať údaje iných družíc, plánujeme sa zapojiť do medzinárodnej siete univerzitných pozemných staníc. Antény na streche zabezpečia spojenia na vzdialenosť až 1 000 kilometrov. Druhou časťou projektu bude miestnosť, ktorú chceme okrem iných činností využívať aj na popularizáciu a prezentáciu našich výsledkov.
Aká je životnosť družice?
Družicu plánujeme vystreliť do výšky 600 až 800 km nad povrch Zeme. Na porovnanie, vesmírna stanica ISS sa pohybuje vo výške približne 400 km. Keďže v tejto výške sa už nenachádzajú častice, do ktorých by družica narážala, alebo by ju brzdili, mohla by okolo Zeme krúžiť viac ako 20 rokov. Takto dlho však nevydrží elektronika, vystavená veľmi nepriaznivým podmienkam, najmä silnému žiareniu. Problémom je aj životnosť batérií. Družica krúži okolo pólov, čiže raz je vystavená Slnku, potom sa pohybuje v tieni, a tak dochádza k veľkému počtu cyklov nabíjania a vybíjania akumulátorov satelitu. Tie však majú počet týchto cyklov obmedzený. Preto by nás potešilo, keby družica fungovala aspoň dva roky.
Keďže ide o prvú slovenskú družicu, radíte sa tiež so skúsenými zahraničnými partnermi?
Celý satelit je pre nás jedna veľká výzva. Systém musí spoľahlivo pracovať po celý plánovaný čas, pracujeme preto aj na vývoji rôznych záložných systémov. Najväčšiu inšpiráciu čerpáme z Estónska, kam tím skCUBE pozvali na konferenciu Tartu Conference on Space Science and Technology. Estónci poňali projekt vlastnej družice ako národný projekt, ktorý ich napĺňa veľkou hrdosťou. Inšpirovali sme sa ich prístupom a výsledkami nielen po technickej stránke, ale aj z hľadiska propagácie.
Autor: Ing. Katarína Géčová, Žilinská univerzita
Foto: SOSA, NASA,
Viac sa dočítate v časopise Quark (číslo 2/2015).