Żaden sektor przemysłu nie miał tak istotnego wpływu na automatyzację procesów produkcji i użytkowania, jak sektor technologii kosmicznych.
Skomplikowana aparatura badawcza, wysyłana w przestrzeń kosmiczną, nie tylko musi być niezawodna na poziomie sprzętowym, ale także nie może doświadczyć awarii oprogramowania. Wszystko po to, żeby sonda, statek kosmiczny czy satelita „wiedziały” jak mają funkcjonować w określonej sytuacji, gdy nie mogą otrzymać polecenia z centrum kontroli lotu. Po fascynacji załogowymi lotami kosmicznym w latach siedemdziesiątych poprzedniego wieku teraz dominują loty bezzałogowe, autonomiczne wraz z lądownikami i innymi przyrządami do eksploracji planet.
Mijające w tym roku 65 lat podboju kosmosu pokazuje nam, że od Sputnika - półmetrowej średnicy kuli z antenkami, której zadaniem było jedynie wysyłanie sygnału dźwiękowego, dotarliśmy niezwykle daleko. I nie chodzi tu o dystans, jaki pokonały wysłane przez człowieka sondy (choć warto wspomnieć sondę Voyager-2, która opuściła Układ Słoneczny i do dzisiaj ma zdolność komunikacji z Ziemią). Chodzi o postęp, jaki wykonaliśmy na drodze do autonomicznej technologii. „Wielki skok ludzkości”, o którym mówił Neil Armstrong, kiedy postawił stopę na powierzchni Księżyca, tak naprawdę widoczny jest dopiero teraz.
W 1969 roku lądownik Apollo 11 opierał się na komputerze o pamięci porównywalnej do współczesnego kalkulatora, a jego kod miał tysiące stron. Wdrażane w strategii Space 4.0 rozwiązania dotyczące systemów instalowanych w próbnikach kosmicznych, zakładają, że będą one jak najbardziej autonomiczne – będą w stanie same nawigować i sterować napędami zarówno w zakresie pozyskiwania energii, jak i przeprowadzania samodzielnego badania w przestrzeni kosmicznej lub planety.
I takie właśnie są dzisiaj technologie kosmiczne. Obecnie na Marsie od roku lata niewielki dron Ingenuity. Z zaplanowanych trzech lotów, odbył już 25, a przed nim kolejne. Wszystko odbywa się w sposób programowany, a więc automatyczny. Statek Dragon firmy SpaceX, który dostarcza załogi na Międzynarodową Stację Kosmiczną jest w pełni zautomatyzowany, a wynoszące go rakiety samodzielnie lądują na platformach startowych z intencją ponownego użycia. Coraz więcej elementów procesu podboju kosmosu ma szansę odbyć się w sposób automatyczny, najczęściej z powodu opóźnienia jaki ma sygnał sterujący wychodząc z Ziemi i dochodząc do obiektu. Co więcej, ta automatyzacja docelowo powinna także oznaczać autonomiczność, a więc także niezależność decyzyjną tak, aby komputer sterujący sondą, statkiem czy satelitą, mógł uczyć się na własnych doświadczeniach i samodzielnie kierować swoim działaniem, będącym odpowiedzią na zmierzony bodziec.
Takie rozwiązania potrzebują zaplecza technologicznego i odpowiednich ludzi, którzy je stworzą. Biorąc te kwestie pod uwagę w 2020 roku, w Akademii Górniczo-Hutniczej powołano Centrum Technologii Kosmicznych (CTK AGH), które jest jednostką przeznaczoną do realizacji edukacji oraz prowadzenia badań w zakresie szeroko rozumianego kosmosu. Prace badawcze Centrum są realizowane na poziomie badań podstawowych i stosowanych, a w szczególności w zakresie: Science of Signature (przetwarzania informacji na wiedzę); Materials and structures for space (wytwarzania materiałów i konstrukcji dedykowanych do zastosowań w kosmosie); Space Resources (technologii pozyskania zasobów kosmicznych); Energy Systems for Space (opracowywania systemów zasilania w energię elektryczną) oraz Life Science for Space (rozwiązań dla osadnictwa w kosmosie).
Automatyzacja technologii sprzyja także badaniu Ziemi i zjawisk na niej zachodzących. Dane satelitarne mogą być wykorzystane w rolnictwie, analizie zjawisk geologicznych, zanieczyszczeń powietrza czy obserwacji katastrof naturalnych. Polskie firmy są ważnymi aktorami światowego rynku rozwiązań okołokosmicznych. Przykładem może być ICEYE (założona przez Polaka), posiadająca satelity wyposażone w radary (SAR) do precyzyjnego monitorowania infrastruktury oraz struktur geologicznych na Ziemi oraz CloudFerro, operator platformy CREODIAS, która przetwarza dane satelitarne europejskiego programu Copernicus i dostarcza chmury obliczeniowe do ich analizy. Niewątpliwie ważnym graczem jest także SatRev, który specjalizuje się w projektowaniu i produkcji satelitów oraz analityce danych, tworząc konstelację satelitów do obserwacji Ziemi w czasie rzeczywistym. CTK AGH, dzięki współpracy krajowej i międzynarodowej, może promować przedsiębiorczość akademicką poprzez zapewnienie warunków do tworzenia i rozwoju firm typu spin-off i start-up oraz mentoring biznesowy czy udostępnianie laboratoriów badawczych dla rozwoju produktów i technologii kosmicznych.
Celem CTK AGH jest, w nieodległym horyzoncie czasowym, wystrzelenie satelity z sensorem termicznym, który będzie mógł realizować własny program badawczy. Równocześnie Centrum już realizuje projekt budowy satelitarnej stacji naziemnej. Wszystko to pozwoli na jeszcze szybszy rozwój kadr sektora kosmicznego i wiąże się z jeszcze jednym, niezwykle ważnym aspektem działania jednostki, którym jest przygotowanie odpowiednich warunków do kształcenia w zakresie rozwiązań dla kosmosu. Centrum opracowuje je we współpracy międzynarodowej, poprzez udział w projekcie UNIVERSEH (European Space University for Earth and Humanity). Dzięki temu studenci mogą mieć do dyspozycji najnowocześniejsze laboratoria oraz unikalne technologie kształcenia, nie tylko w Polsce, ale także u partnerów z Francji, Luksemburga, Niemiec i Szwecji.
Wokół CTK AGH orbitują również organizacje studenckie, które osiągają znaczne sukcesy na międzynarodowych zawodach. Jednym z nich jest młode koło naukowe SPACETEAM AGH, które już w pierwszym roku swojej działalności zakwalifikowało się do finału Konkursu Over the Dusty Moon Challenge organizowanego przez Colorado School of Mines. Zadanie konkursowe polega na opracowaniu automatycznego systemu do transportu regolitu (sypkiej skały pokrywającej powierzchnię Księżyca). Co istotne skonstruowane rozwiązanie musi odpowiedzieć na warunki panujące na Księżycu, takie jak brak atmosfery, mikrograwitacja, ekstremalna amplituda temperatur i pylność materiału. Drugie, to koło naukowe AGH Space Systems, które wielokrotnie zdobywało główne nagrody na międzynarodowych zawodach w zakresie technologii rakietowych i automatycznych rozwiązań dla kosmosu, a w tym roku ze swoim łazikiem marsjańskim po raz kolejnych zakwalifikowało się do prestiżowych zawodów European Rover Challenge. Nasi studenci biorą udział w wielu konkursach w zakresie przetwarzania danych satelitarnych i w tym obszarze mają duże osiągnięcia.
Nie pozostawia wątpliwości, że polski rynek technologii kosmicznych, w tym także automatycznych i autonomicznych rozwiązań dla kosmosu, rozwija się w zawrotnym tempie na każdym poziomie – od organizacji i start-upów, przez małe i średnie przedsiębiorstwa, po duże firmy wspierane przez zewnętrzny kapitał. Już w tej chwili pracuje w nim ponad 12 000 osób. Kosmos wydaje się odległy, ale pionierskie technologie kosmiczne bardzo często są później wykorzystywane na ziemi, np. przy automatyzacji procesów.
Maciej Myśliwiec
Centrum Technologii Kosmicznych AGH
www.ctk.agh.edu.pl
