Česko v kosmu, (Jan Kellner, 10.12.2022). I bez kosmodromu patří Česko ke světové špičce ve vesmírném výzkumu a vývoji. Asi víte, že se roku 1978 stal Vladimír Remek prvním Evropským (tedy nikoliv americkým, ani sovětským) kosmonautem, ale možná leckoho překvapí, že jsme od tohoto roku do vesmíru vypustili celkem 11 družic, z toho 3 jen během letoška. Text vznikl za podpory COMSOL Multiphysics®.
Foto: VZLUSAT-1 v kosmu – ilustrativní (Zdroj: VZLÚ)
Od podepsání vstupní smlouvy s Evropskou vesmírnou agenturou v roce 1996, plného členství v roce 2008, přes Pražské sídlo Evropské agentury pro navigační systém (GSA) jsme se stali významným hráčem evropského kosmického vývoje. Praha byla již od roku 2012 centrálou GSA, která své působení v roce 2021 rozšírila, spolu se změnou názvu, na Agenturu Evropské unie pro Kosmický program (EUSPA). Ta má pod taktovkou pětici rozsáhlých projektů; Copernicus, EGNOS, Galileo, GOVSATCOM a SST.
Od Magionu po Planetum-1
Magion, MIMOSA, VZLUSat, Lucky 7, BDSAT a Planetum-1. To jsou jména československých a českých družic, jež se vydaly na oběžnou dráhu naší planety. Z celkového počtu jedenácti, jich aktuálně Zemi obíhá čtveřice, která je plně funkční a komunikuje. V letošním roce se podařilo vypustit celkem tři družice. První z nich, VZLUSat 2 s detektorem částic pro měření toku fotonů, elektronů a protonů kosmického záření, jež dokáže určit směr letu a energii individuálních částic. Tato data mají pomoci při vývoji technologií pro ochranu přístrojů a astronautů před ionizujícím zářením a otestovat funkčnost stávajících technologií v kosmu. Na orbitu se satelit dostal 13. ledna 2022, jako druhý ze série. Jeho sourozenec, VZLUSat 1, vypuštěný v roce 2017, zaznamenává koncentraci kyslíku v atmosféře a úspěšně pracuje již přes pět let, což je nejdéle ze všech doposud vypuštěných českých družic. Druhým letošním satelitem je BDSAT pro radioamatérskou komunitu, který bohužel záhy po dosažení oběžné dráhy zaznamenal problém v softwarovém kódu a výpadek komunikace. Záložní BDSAT-2 má plánovaný odlet v zimě na přelomu roku 2022 a 2023 v misi Transporter 6 společnosti SPACEX. Poslední družice, Planetum-1, byla letos na oběžnou dráhu vynesena 25. května raketou Falcon 9. Družice disponuje zařízením na měření magnetického pole Země, kamerou k snímání povrchu Země, radiokomunikačním aparátem a aktivním systémem orientace, který umožňuje přesnou orientaci kamery. Primárním cílem mise je popularizace kosmických technologií, astronomie, kosmonautiky a vědy obecně
Oblasti kosmického vývoje (nejen) u nás
Kosmický výzkum je v Česku velmi rozvinutý, a to především díky kombinaci akademického zázemí a know-how soukromých firem a jejich praktických aplikací ve výzkumu. Silné stránky českého kosmického výzkumu a vývoje je možno nalézt mimo jiné v pozorovacích a snímkovacích technologiích, navigaci, monitorování kosmické tříště, družicovém provozu a telekomunikaci a v neposlední řadě v simulaci a testování nových technologií. Praktickým příkladem současných schopností je kupříkladu dodávka mechanismů k rozvinutí solárních panelů nové generace družic Iridium, jež poskytují celosvětovou telekomunikační síť. Dalšími oblastmi, které se v současnosti rozvíjí, jsou polohovací mechanismy antén, trysek a různých konstrukčních prvků.
Příliš mnoho satelitů
Vzhledem k rostoucí složitosti orbitálního prostředí jsou vesmírná zařízení stále více ohrožena kolizí s jinými satelity nebo jejich troskami. Na oběžné dráze je dnes možné sledovat přibývající množství tzv. kosmické tříště, tedy samovolně se pohybujících zbytků a součástek kosmických zařízení. Dle hrubých odhadů je jen 5 % objektů obíhajících Zemi funkčních. Kromě kolizí na oběžné dráze současně hrozí i dopad některých větších objektů na povrch Země. Těmto rizikům se snaží předejít program SST (Space Surveillance and Tracking).
Český průmysl a akademická sféra jsou aktivní ve výzkumu a monitorování kosmické tříště a zpracování souvisejících dat a dále pak spolupracují na řídícím softwaru vesmírného dalekohledu, který je součástí specializované observatoře na západním pobřeží Austrálie. S účastí českých expertů se počítá také pro druhý plánovaný dalekohled tohoto typu, který bude postaven v Chile.
Simulace a testování
Plodem výzkumného programu může být družice na oběžné dráze, ale úspěšné misi předchází mnoho zásadních kroků vývoje. Nedílnou součástí kosmického výzkumu je i počítačová simulace prostředí, vlastností materiálů, multifyzikálních vlivů, mechaniky, akustiky nebo aerodynamiky a aeroelasticity objektů. Jedním z nejinovativnějších nástrojů, který dokáže takové výpočty simulovat v reálném čase je software COMSOL Multiphysics®. Pro výše zmíněný problém kolize satelitů Comsol nabízí hned několik přístupů k výpočtu trajektorií pohybu těles na oběžných drahách, včetně diferenciálních rovnic v rotujícím systému nebo simulaci Keplerovy mechaniky dvou těles. Neposledním polem užití softwarové simulace v kosmickém výzkumu je pak na poli mechanicky a fyzikálních odolností materiálů, nebo termální výpočty či analýzy proudění.
Co je na obzoru?
Je zřejmé, že komplexní povaha, značné investiční riziko a vysoké náklady kosmického výzkumu vyžadují velké úsilí i na straně řízení celého aparátu. Přesto jsou dveře inovacím na poli kosmického výzkumu v Česku otevřeny, jak je možné se dočíst v Národním Kosmickém plánu pro rok 2020 – 2025, vydaném Ministerstvem dopravy. Dalším dobrým znamením jsou výzvy Evropské agentury EUSPA čí Evropské kosmické agentury ESA. Na tu například reaguje připravovaná česká družicová mise SOVA pod vedením brněnské firmy OHB Czechspace, která se zaměří na průzkum málo zdokumentovaných vrstev atmosféry a jejich vliv na extrémní klimatické jevy na Zemi.
Zdroje:
Ondrej rohlik Ministerstvo Dopravy - 23. července 2021, 18:35 Radiozurnal Plus
Seznam Českých firem v Evropské Kosmické Agentuře : https://www.czechspaceportal.cz/index.php/uspechy-cr/katalog-ceskych-subjektu-uspesnych-v-esa/
Comsol – simulace těles na oběžné dráze
https://www.comsol.com/blogs/computing-and-visualizing-satellite-orbits-in-comsol/
Galileo
https://www.euspa.europa.eu/european-space/galileo/What-Galileo
Český kosmický portál
https://www.czechspaceportal.cz/uspechy-a-ukazky-aplikaci/
Národní kosmický plán
https://www.czechspaceportal.cz/wp-content/uploads/2020/08/NKP2020-2025_CZ.pdf
EU SST
