Pirmųjų lietuviškų palydovų kelionė

fotobig697

2013 m. pabaigoje į kosmosą pakils pirmieji lietuviški palydovai Lituanica SAT-1 ir LitSat-1, kurių misijas palydovų kūrėjai skiria legendinių Lietuvos lakūnų S. Dariaus ir S. Girėno skrydžio per Atlantą 80-mečiui. Šis istorinis įvykis turės ne tik svarbią simbolinę prasmę, bet ir atvers galimybių unikaliems kosminiams eksperimentams bei skatins Lietuvoje kurti naująsias technologijas.

Lietuviški palydovai kosmose
Jei prieš 20 metų buvo sunku net įsivaizduoti, kad Lietuva galėtų kurti savus palydovus, šiuolaikinis elektronikos ir informacinių sistemų miniatiūrizavimas suteikia galimybę net ir nedidelėms valstybėms savarankiškai dalyvauti kosminėse programose. Lietuvos mokslininkų ir inžinierių potencialą šioje srityje rodo tai, kad dvi skirtingos lietuvių komandos vienu metu sukonstravo nanopalydovus (mažuosius „Cubesat“ standarto palydovus). Planuojama, kad 2013 m. gruodį bendrovės „Orbital Sciences“ nešančioji raketa „Antares“ iš JAV Valopo salos pakels abu palydovus į kosmosą ir krovininiu erdvėlaiviu „Cygnus“ pristatys į Tarptautinę kosminę stotį (TKS), iš kurios astronautai juos paleis į savarankiškas orbitas aplink Žemę.

Mažųjų palydovų ir įvairios paskirties bepiločių aparatų (orlaivių, laivų, antžeminių robotų) technologijų kūrimas – dideles perspektyvas mokslui ir verslui atverianti veikla. „Dėl didžiulio inovacinio potencialo nanopalydovų technologijų plėtojimas yra itin svarbus Lietuvai. Jis padidins šalies mokslininkų pasiektų rezultatų pritaikymo rinkoje galimybes ir leis kurti naujus paklausius gaminius, technologijas ir paslaugas. Kartu didės investicijų į mokslinius tyrimus grąža, Lietuvos aukštųjų technologijų pramonės konkurencingumas, o galimybė dalyvauti kosminėse programose skatins jaunimą rinktis Lietuvos ūkiui itin reikalingas fizinių, technologijų ir matematinių mokslų studijas“, – teigė ūkio viceministras Marius Skarupskas.

Pakilus pirmiesiems palydovams, Lietuva ne tik formaliai taps kosmine valstybe, bet ir paskleis žinią, kad sugeba savarankiškai kurti kosminius aparatus ir dalyvauti tobulinant šiuolaikines kosmines technologijas. Kosminės technologijos plačiai naudojamos ir tapo neatsiejama mūsų kasdienybės dalimi. Su kosmosu susijusi veikla neabejotinai teikia naudą ekonomikai, nes kuria aukštos pridėtinės vertės gaminius ir paslaugas, pvz., palydovinės navigacijos, Žemės stebėjimo ir palydovinių ryšių srityse. Kosmoso veikla turi didžiulį inovacinį potencialą, skatinantį kosmosui sukurtų technologijų naudojimą kitose srityse ir aukštos pridėtinės vertės paslaugų verslą.

Viena idėja – du projektai
Palydovų kūrimo istorija prasidėjo po pirmojo Lietuvos kosmoso asociacijos atstovų vizito į NASA Eimso (angl. Ames) mokslinių tyrimų centrą 2009 metais. Vėliau buvo rengiami šio centro vadovų ir specialistų vizitai į Lietuvą, Lietuvos mokslininkų ir inžinierių vizitai ir stažuotės. NASA specialistai buvo nustebinti Lietuvos mokslininkų ir inžinierių gebėjimais ir laimėjimais. Buvo pradėti vykdyti bendri projektai. Praėjusiais metais kilo idėja – padedant NASA specialistams Lietuvos mokslininkų ir inžinierių jėgomis per metus sukurti ir paleisti pirmąjį bandomąjį nanopalydovą, leisiantį Lietuvos kūrėjams įgyti įgūdžių kuriant nanopalydovus ir pasirengti būsimoms bendroms mažųjų palydovų misijoms. Viena tokių misijų – ES Septintosios bendrosios programos projektas „QB50“, pagal kurį 2015 m. planuojama viena raketa paleisti 50 Europos valstybių nanopalydovų. Projekte taip pat dalyvauja dvi Lietuvos komandos, t. y. du iš penkiasdešimties palydovų bus lietuviški.

Šių metų pradžioje pirmojo lietuviško palydovo kūrėjų komanda pasidalijo į dvi grupes, norinčias išbandyti skirtingas savas mažųjų palydovų kūrimo koncepcijas. Su JAV bendrove „NanoRacks LLC“, kuri tarpininkauja Lietuvai, užtikrindama nanopalydovų pristatymą į TKS NASA krovininiu laivu, buvo sutarta, kad vietoj vieno palydovo lietuviai į TKS siunčia du. Įdomu tai, kad šis palydovų kūrėjų lenktyniavimas virto varžybomis tarp dviejų universitetų: Kauno technologijos universiteto (KTU) ir Vilniaus universiteto (VU), kurie abu aktyviai prisijungė prie šių dviejų projektų. Abu mažieji palydovai buvo sukurti labai greitai – maždaug per metus: 2012 m. vasarą pradėtas konstruoti kaip vienas palydovas, o 2013 m. spalį virto dviem skirtingais lietuviškais palydovais, kurie 2013 m. gruodžio 8 d. planuojami paleisti į kosmosą.

Lietuvoje kosmoso politiką formuojančios Ūkio ministerijos nuomone, pagrindinė besikuriančio nacionalinio kosmoso sektoriaus veiklos kryptis galėtų būti nuotolinio stebėjimo robotinių technologijų plėtojimas ir taikymas kosmoso bei kituose sektoriuose. Šioms technologijoms plėtoti Lietuva gali sėkmingai panaudoti savo tarptautinio lygio mokslininkų ir inžinierių laimėjimus mikroelektronikos,
mechatronikos, naujų medžiagų, lazerių technologijų ir biotechnologijų srityse. Patirtis, įgyta kuriant nanopalydovus, gali padėti plėtoti robotines technologijas, nes nanopalydovas iš esmės yra labai sudėtingas ir patikimas robotas, kurio, paleidus į kosmosą, nei suremontuosi, nei įkrausi jo baterijų. Todėl nanopalydovams kurti reikia aukštos mokslinės ir technologinės kompetencijos bei ypatingų gebėjimų. Sukurti du lietuviški palydovai LitSat-1 ir Lituanica SAT-1 dar net nepaleisti į kosmosą rodo puikius Lietuvos mokslininkų ir inžinierių gebėjimus.

„LITSAT -1“: „Misija Lituanica-80“
Lietuvos kosmoso asociacijos (LKA) įsteigtas Kosmoso mokslų ir technologijų institutas kartu su KTU sukūrė palydovą LitSat-1. Šio palydovo skrydžio tikslai: sukonstruoti ir išbandyti lietuviško palydovo platformą ir pasirengti kurti orientavimo erdvėje technologijas bei panaudoti jas nanopalydovuose. Siekiant pagerbti S. Dariaus ir S. Girėno skrydžio per Atlantą 80-metį, palydovo projektas pavadintas „Misija Lituanica-80“.

LKA direktoriaus Vidmanto Tomkaus teigimu, „Misija Lituanica-80“ yra pirmas KTU ir LKA vykdomos ilgalaikės kosmoso technologijų programos etapas: „Mažasis palydovas LitSat-1 yra būsimo, planuojamo paleisti 2015 m., palydovo prototipas. LitSat-1 paleidimu siekiame išbandyti pagrindines nanopalydovo sistemas, o 2015 m. rengiamės pirmą kartą kosmose ištirti pjezoreakcijos įrangą – ji reikalinga preciziškai palydovų orientacijai erdvėje.“

Pirmojo LitSat-1 skrydžio metu bus išbandytos standartinės, t. y. būtinos kiekviename „CubeSat“ tipo palydove, sistemos, tarp jų ir mūsų šalies kūrėjų originalūs sprendimai, pavyzdžiui, integruotas palydovinės navigacijos imtuvas, iki šiol nebandytas mažuosiuose palydovuose, Lietuvoje sukurta ir pagaminta pagrindinė palydovo plokštė, valdoma originalia programine įranga, dviejų tipų saulės baterijos, surinktos Lietuvoje. Ryšiui su palydovu užmegzti ir telemetrijos duomenims priimti bus naudojama mažųjų palydovų ryšio stotis, įkurta Liepiškių technologijų parke (Vilniaus r.).

Siekdami sudominti šalies gyventojus pirmaisiais lietuviškais palydovais, LitSat-1 kūrėjai pakvietė visuomenę siūlyti tris jiems ir Lietuvai brangiausius žodžius, kurie bus ištransliuoti iš šio palydovo. Pasirodo, lietuviai labiausiai iš kosmoso nori išgirsti legendinės „Lituanicos“ ir jos lakūnų vardus, džiaugsmingus patriotinius šūkius „Myliu Tave, Lietuva“, „Mes jau kosmose“, „Lietuva sveikina pasaulį“, linkėjimus gimtajam miestui, savo šeimos narių vardus, o kai kurie netgi svajoja prisipažinti, kad myli.

„LituanicaSAT -1“: platforma būsimiems eksperimentams
Projektas Lituanica SAT-1 yra puikus pavyzdys, kaip kosminės technologijos sugeba sudominti ir suburti jaunimą imtis sudėtingų inžinerinių projektų. Būtent studentai ir jauni specialistai yra nemaža dalis komandos, sudarytos iš VU, VšĮ „Inovatyvūs inžineriniai projektai“, kitų institucijų, įmonių tyrėjų ir inžinierių.

Idėja sukurti mažąjį palydovą Lituanica SAT-1 kilo 2012 m. stažuotės NASA Eimso mokslinių tyrimų centre metu, pabendravus su bendrovės „NanoRacks LLC“ atstovais. Daugiau kaip 80 proc. mūsų palydovo įrangos pagaminta Lietuvoje, jis aplink Žemę skries daugiau kaip 6 mėnesius ir atliks įvairius eksperimentus kosmose“, – pasakojo Lituanica SAT-1 projekto technikos vadovas Laurynas Mačiulis.

Savo pirmuoju skrydžiu Lituanica SAT-1 ne tik pagerbs S. Dariaus ir S. Girėno žygdarbį, bet ir išbandys įvairias lietuvių sukurtas technologijas. „Stebėsime, kaip veikia silicio monokristalų saulės baterijos, pagamintos Lietuvos įmonėje „PrecizikaMET SC“.  Testuosime Lietuvos radijo mėgėjų sukurtą radijo ryšio sistemą – unikalų balso retransliatorių, iki šiol dar nebandytą „CubeSat“ standarto palydovuose. Vertinsime dviprocesorinę palydovo valdymo sistemą, programinę įrangą bei duomenų kodavimo protokolą, užtikrinantį nuotolinį valdymą internetu. Taip pat analizuosime, kaip veikia inercinis-magnetinis jutiklis, jis dar nėra išbandytas kosmose ir domina NASA“, – pasakojo L. Mačiulis.

Lituanica SAT-1 komanda, įgijusi patirties ir žinių po savo pirmojo nanopalydovo skrydžio kosmose, planuoja ir kitus projektus unikaliems techniniams sprendimams tobulinti. Vienas numatomų darbų – pagal ES Septintosios bendrosios programos projektą „QB50“ kuriama orbitinio manevravimo sistema. Šiam tikslui įgyvendinti Lituanica SAT-1 komanda 2015 m. planuoja paleisti dar vieną mažąjį palydovą.

Tolesni planai
Kosmose išbandę pirmuosius nanopalydovus, užmigti ant laurų neketina ir jų kūrėjai, jau dabar planuojantys, kaip pritaikys gautus rezultatus, atlikdami naujus mokslinius tyrimus. Komandos planuoja tęsti bendradarbiavimą su NASA ir rengiasi 2015 m. ES projekto „QB50“ misijoms.

Palydovo LitSat-1 projekto techninio vadovo LKA Kosmoso mokslo ir technologijų instituto direktoriaus Domanto Bručo teigimu, pagrindinė jo vadovaujamos komandos 2015 m. eksperimento idėja – pagaminti pjezovariklį ir kosmose išbandyti naujo tipo nanopalydovų orientacijos sistemą. Jei eksperimentas pavyks, jis ateityje palengvins mažųjų palydovų valdymą kosmose ir gerokai sumažins jų gamybos išlaidas, o lietuvių sukurtoms technologijoms atvertų kelią į kitų valstybių nanopalydovų programas.

Sujungus abi technologijas – tikslios orientacijos ir manevravimo – mažieji palydovai įgytų naujų ypatybių, padėsiančių jiems tapti kosminių šiukšlių valytojais ir atlikti vis daugiau didžiųjų šiuolaikinių palydovų funkcijų: stebėti Žemę, užtikrinti ryšį ir pan. Tai labai aktualu siekiant kuo greičiau mažuosius palydovus pritaikyti praktiniams uždaviniams spręsti ir verslui.

* Mažasis palydovas „LitSat-1“ yra būsimo, planuojamo paleisti 2015 m., palydovo prototipas

Lietuviškų palydovų struktūra – MODELIS „CUBESAT“
Lietuviški mažieji palydovai Lituanica SAT-1 ir LitSat-1 sukurti pagal unifikuotą nanopalydovų modulio „CubeSat“ koncepciją, 1999 m. pasiūlytą JAV Stenfordo universiteto profesoriaus R. Tvigso. Ji apibrėžia ne tik techninį „CubeSat“ standartą, bet ir šių palydovų kūrimą, paleidimą ir bei naudojimą.

Standartizuoto modulio kubo parametrai:
• kraštinė – 10 cm;
• tūris – maždaug 1 l;
• masė – ne daugiau kaip 1,33 kg.
Standartinė įranga:
• pagrindinė plokštė su mikrokompiuteriu;
• maitinimo šaltinis;
• orientavimo ir stabilizavimo sistema;
• ryšio įranga;
• mokslinė ar bandomoji technologinė įranga (naudingas krovinys).

* Daugiau kaip 80 proc. palydovo „LituanicaSAT-1“ įrangos pagaminta Lietuvoje