Česká nanodružice VZLUSAT-1 se hlásí z orbity

Nanodružice VZLUSAT-1 byla vyvinuta na bázi standardizované platformy CubeSat 2U (20x10x10cm) ve Výzkumném a zkušebním leteckém ústavu (VZLÚ) ve spolupráci s českými firmami a univerzitami. Satelit nese na palubě tři experimenty. Miniaturizovaný rentgenový dalekohled vyvinutý společným úsilím firem Rigaku Innovative Technologies Europe, HVM PLASMA a Ústavu technické a experimentální fyziky Českého vysokého učení technického v Praze. Nový typ kompozitního materiálu pro stínění kosmické radiace vyvinula firma 5M společně s firmou TTS za využití čidel společnosti Innovative Sensor Technology.

Vědecký přístroj FIPEX pro měření koncentrace kyslíku v termosféře byl poskytnut v rámci mezinárodní mise QB50, která je založena na konstelaci nanodružic z různých zemí celého světa. Kromě vlastních zdrojů spolupracujících partnerů se na financování vývoje a vypuštění družice podílela Technologická agentura České republiky v rámci programu Alfa (projekty TA03011329 a TA04011295), dále pak Ministerstvo průmyslu a obchodu prostřednictvím institucionální podpory VZLÚ.

Řízení družice pomocí pozemní radiové stanice zajišťuje Katedra aplikované elektroniky a telekomunikací Západočeské univerzity v Plzni (ZČU). Pozemní řídící středisko ZČU zachytilo signál z radiomajáku družice ihned při prvním přeletu nad Českou republikou. Od té doby je tým vědců a inženýrů pod vedením Ing. Vladimíra Dániela, PhD. (VZLÚ) v pravidelném kontaktu s družicí. V těchto dnech se nanodružice uvádí do plného provozu a probíhá postupné spouštění jednotlivých subsystémů a kontrola jejich funkce.

Aktuální dvouřádkové elementy dráhy družice tzv. TLE (Two-Line Element) jsou pravidelně aktualizovány zde.

Družice vysílá na frekvenci 437.240 MHz pomocí radiomajáku. Signál je vysílán v Morseově abecedě s textem VZLUSAT1 s opakováním po 30s po celou dobu obletu kolem Země.

Během přeletu nad Českou republikou zajišťuje ZČU pravidelně datovou komunikaci s družicí. V této chvíli již nevysílá radiomaják, ale probíhá obousměrná datová komunikace na vyšších přenosových rychlostech. V současnosti má středisko pozemní kontroly s nastavením maximální rychlosti přenosu dat drobné problémy, a to z důvodu rušení vznikajícího od některé z dalších 30 družic, které byly vypuštěny společně s VZLUSAT-1 a které jsou nyní prakticky na stejné orbitě. V dalším období lze očekávat, že se dráhy jednotlivých družic více rozestoupí a bude tak možné dosahovat větších datových přenosů. Nicméně i současný stav je dostatečný pro veškerou komunikaci a zahájení jednotlivých plánovaných měření.

Systém napájení funguje, družice plynule dobíjí baterie. Všechny solární panely jsou vyklopené a dodávají potřebnou energii bateriím. Baterie pracují v optimálním režimu teplot od 10°C do 20°C.

Rotace družice: Z údajů palubního magnetometru vyplývá, že v současnosti družice rotuje nízkou rychlostí s periodou 120s kolem osy Z, respektive 160s kolem Y a 480s kolem osy X. V příštích dnech budou na orbitu zaslány povely pro aktivní zastavení rotace a plnou 3D stabilizaci družice. Systém orientace a stabilizace družice byl vyvinut ve VZLÚ a je založen na použití momentových cívek tzv. magnetorquerů. Jedná se o soustavu tří elektromagnetických cívek vytvářejících magnetické pole, které díky interakci se zemským magnetickým polem vytváří požadovaný točivý moment.

Palubní počítač: Funkce palubního počítače OBC (On-Board Computer) je v normálu. Co dělá výzkumnému týmu největší starosti, je opakované zablokování hlavní sběrnice jedním ze subsystémů. Automatický systém nápravy pak po deseti minutách nečinnosti restartuje družici. Problém je pravděpodobně způsoben cyklickými změnami teplot. Zablokování hlavní sběrnice má vliv na ukládání dat z některých experimentů. Experimenty napojené přímo k OBC tímto problémem naštěstí nejsou zatíženy.

Teploty: Na družici je umístěno 35 teplotních čidel, které jsou umístěny na většině vnějšího pláště družice a pro sledování vnitřní teploty všech subsystémů. Prozatím jsou k dispozici pravidelná měření ze základních systémů družice tedy systému napájení, rádia, a palubního počítače. Záznam z několika obletů ukazuje rozdíl teplot na jednotlivých částech družice. Z prvních měření je patrné, že při nočním přeletu, kdy je teplota palubního počítače kolem +10°C je na koncích výklopných solárních panelů -25°C. Detailní měření všech míst na družici bude teprve zahájeno.

Rentgenový dalekohled: Data z prvního spuštění rentgenového dalekohledu již byla zaslána na Zem. Měření ukazuje, že systém se chová dle očekávání, parametry dalekohledu jako expoziční doba, typ ukládání dat atd. lze nastavovat. Prozatím jsou v plánu základní testovací dozimetrická měření kosmické radiace bez vyklopené optiky. Vyklopení optiky dalekohledu a pozorování slunce je v plánu nejdříve na podzim letošního roku.

Spuštění přístroje FIPEX na měření koncentrace kyslíku v atmosféře je plánováno na začátek srpna 2017.

Životnost družice je odhadována na dva roky. Po tuto dobu bude možné provádět řadu plánovaných experimentů a měření v kosmu. Vědecký tým bude veřejnost informovat o dalším průběhu mise VZLUSAT-1 v aktualitách na webu vzlusat1.cz.

Česká kosmonautika pokročila

Projekt VZLUSAT-1 je dobrým příkladem spolupráce českých výzkumných pracovišť s průmyslem a univerzitami. Vypuštění vlastního nanosatelitu je sice v českých podmínkách unikátní, nicméně tento projekt není osamocen. V současné době v české kosmonautice běží nebo se připravuje mnoho dalších zajímavých projektů. Jedná se například o mise ESA s označením Proba-3 či Solar Orbiter provádějící komplexní výzkum Slunce. Dále je to program Copernicus zaměřený na vzdálený průzkum Země. České přístroje jsou i na palubě tři satelitů právě probíhající mise SWARM, která je zaměřena na výzkum zemského magnetismu.

ČR se účastní také mise EUCLID zaměřené na zkoumání temné hmoty vesmíru. Na národní úrovni běží speciální program vývoje vědeckých experimentů (PRODEX). Jedním z nejvíce fascinujících plánovaných kosmických letů ESA s českou přítomností je vesmírná mise JUICE. Kosmická sonda zamíří kromě Jupiteru také k jeho velkým ledovým měsícům Ganymedes, Europa a Callisto, které se ukazují být velmi zajímavým místem naší sluneční soustavy. V Česku vyvinutý vědecký přístroj bude využit i pro sondy evropsko-ruského projektu ExoMars, který je zaměřen na výzkum možných pozůstatků života na Marsu.

Technologiím pro kosmické aplikace i samotnému výzkumu vesmíru a pozorování Země se úspěšně věnuje řada českých výzkumných a akademických pracovišť. Několik desítek tuzemských firem dnes poskytuje své služby a výrobky pro mezinárodní vesmírné projekty. Kvůli lepší koordinaci a organizaci aktivit v oblasti kosmu se české firmy a další organizace sdružují do zájmových skupin jako je Asociace leteckých a kosmických výrobců České republiky (ALV) či Česká vesmírná aliance (CSA). Informačně a propagačně podporuje českou kosmonautiku také neziskové sdružení Česká kosmická kancelář (CSO).

České firmy jsou dnes schopny vyvinout specializované vědecké přístroje, části elektroniky, optiky či mechaniky určené pro vesmírné aplikace, dále jsou to konstrukční díly vyrobené ze speciálních materiálů určené pro raketové nosiče, vesmírné sondy či družice. Česká republika má potenciál i ve vývoji různého typu softwaru určeného pro vesmírné aplikace. Posilují se i možnosti poskytování vývojových a testovacích služeb, které jsou spojeny s využitím tzv. čistých místností a speciální zkušební techniky, např. termovakuových komor.

Velmi významná je podpora českých ministerstev. Ministerstvo dopravy je pověřeno vládou vykonávat funkci koordinátora českých kosmických aktivit. Spolu s Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy a Ministerstvem průmyslu připravilo Národní kosmický plán pro léta 2014-2019. Kosmické aktivity jsou podporovány také z dalších resortů, jako je Ministerstvo životního prostředí, Ministerstvo zahraničních věcí, Ministerstvo obrany, Úřad vlády a další. Velmi důležitá je role státu a ministerstev při zapojení České republiky do mezinárodních kosmických aktivit.

České subjekty se dnes pravidelně účastní programů Evropské vesmírné agentury ESA, např. v roce 2016 se Česko přihlásilo do nového programu na vývoj nových nosných raket Ariane 6. Důležitá je i účast v rámcových programech EU v oblasti kosmu či již déle běžící program evropské družicové navigace Galileo a služeb GNSS. V současné době se některé české týmy snaží rozvíjet spolupráci i s americkou vesmírnou agenturou NASA.