S dr. Krambergerom pričali smo o prvom slovenskom komercijalnom satelitu koji će lansirati 2017. godine

Prvi komercijalni nanosatelit Trisat

Dr. Iztok Kramberger docent je na Fakultetu elektrotehnike i računarstva na Sveučilištu u Mariboru i direktor je tamošnjeg Laboratorija za elektroničke i informacijske sustave. Njegov laboratorij u suradnji sa slovenskom tvrtkom SkyLabs razvija prvi slovenski komercijalni nanosatelit u sklopu Misije Trisat.

“Nanosatelit je u potpunosti slovenski projekt”, kaže dr. Kramberger, “Prije tri godine izradili smo studiju isplativosti i predstavili je Europskoj svemirskoj agenciji. Projekt im je bio zanimljiv, pa smo se prijavili na natječaj.” Laboratorij razvija platformu za nanosatelit od 5,8 kilograma koja će biti opremljena kamerom za multispektralno snimanje. Kameru razvija slovenska tvrtka SkyLabs s kojom laboratorij usko surađuje od njezina osnutka. Europska svemirska agencija (ESA) je naručitelj. “

“Nanosateliti u pravilu nose jedan do dva instrumenta,a budući da je SkyLabsova kamera zaista velika, Trisat ima samo jedan glavni instrument.“ objašnjava dr. Kramberger.
Njegov laboratorij suradnju s Europskom svemirskom agencijom počeo je 2009. na projektu ESMO (European Student Moon Orbiter) satelita. Na tom edukativnom projektu sudjelovala su 22 sveučilišta, a Slovenija je dobila pristup kao pridružena članica ESA-e. Zemljama koje traže punopravno članstvo agencija postavlja uvjet da moraju razviti nišne tehnologije koje će koristiti njezinim projektima.

Suradnja sa Surrey Satellite Technology Ltd.

Nakon što je proučila relevantne institucije u Sloveniji, delegacija ESA-e zaključila je je laboratorij mariborskog Fakulteta elektrotehnike i računarstva idealan da počne raditi na tehnologijama upravljanja podacima. U struci poznati kao “on-board data handling” sustavi, to su elektronski sustavi koji upravljaju satelitima, rotiraju ih, povezuju sa Zemljom i čine funkcionalnima.

Na projektu ESMO laboratorij je počeo surađivati s tada malom britanskom kompanijom Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL) sa sjedištem u Guilfordu. Pioniri “jeftinog svemira”, SSTL su još 1970-tih izmislili jeftine komercijalne satelite. Prilagođavajući standardnu potrošačku tehnologiju, poput one koja se koristila za kompjutore, uvjetima rada u svemiru, bitno su snizili cijenu razvoja i lansiranja satelita.

Pod sloganom “učinimo svemir priuštivim svima” u međuvremenu su postali svjetski lider na tržištu malih satelita i proizvođač za europski satelitski sustav Galileo. Suradnja s njima na neki je način usmjerila i budući razvoj mariborskog laboratorija.

“Kad smo počeli raditi sa Surrey Satellite Technology, njihov je slogan bio ‘učinite svemir dostupnim svima’, snižavanje ulaznog praga na tržište njihova je poslovni model. U tom smo razdoblju počeli razvijati svoju tehnologiju, a znanje koje smo tamo dobili prenijeli smo na integraciju i smanjivanje. Iz toga je nastao SkyLabs”, priča dr. Kramberger. Skupina njegovih suradnika iz tog projekta, osnovala je tvrtku SkyLabs i u njoj razvila procesor koji može raditi na visokom stupnju radijacije, tehnologiju koja korigira greške u prijenosu podataka koje nastaju u tim uvjetima.

“To je danas naša flagship tehnologija, laboratorij proizvodi kompletnu elektroniku i sve podsustave za Trisat i koristimo tu jezgru u svojim sklopovima.” kaže dr. Kramberger.

Lansirat će se više od 500 nanosatelita godišnje

Nano i mikrosateliti su jedno od najbrže rastućih tržišta u svemiru. Ova godina je prekretnica. Prema podacima Space Worksa od 2015.do 2020. u lansirat će se 410 do 543 komercijalna mikro i nanosatelita (do 50 kilograma) godišnje. Velika većina lansirat će se radi testiranja novih tehnologija. Jedan od njih bit će i slovenski Trisat.

“Važna specifičnost ove industrije je sustavno i dramatično snižavanje troškova korištenja satelita “ kaže dr. Kramberger. Mali sateliti razvijali su se na temelju dva dominantna pristupa. Većina europskih sveučilišta isprva je išla od općeg prema specifičnom. Lansirali su jeftine platforme s malim sustavima i jeftinim procesima i promatrali kako se ponašaju.

Suprotan pristup, određivanje funkcija gotovog satelita i njegov razvoj kroz podsustave, stvorio je novu industriju. “Naš je laboratorij odabrao taj drugi pristup, jer nam omogućuje gradnju naprednih, a jeftinih platformi. U Americi je on gotovo potpuno komercijaliziran.”, kaže dr. Kramberger.

Startupi nose preporod svemirskog biznisa

Prema pisanju poslovnog časopisa Fortune, u SAD-u je u zadnjih pet godina registrirano 800 novih kompanija koje posluju u svemiru. Industrija je u prvom polugodištu sklopila najveću vrijednost ugovora u zadnje 4 godine, ponajviše zahvaljujući D rundi ulaganja u Space X Elona Muska u kojoj je u siječnju skupio milijardu eura. Većinu novih investicija u komercijalnu svemirsku industriju progutaju privatne kompanije za lansiranje poput SpaceX-a i njegovih konkurenata.

Ali podaci koje sateliti šalju iz orbite sve su traženija roba i nakon desetljeća krize izazvane propašću nekoliko velikih kompanija za satelitsku komunikaciju, oni ponovno privlače velike fondove. Nova generacija minijaturnih satelita tu igra pivotalnu ulogu.

Kako svemir postaje široko dostupan

U gradnju velikog satelita, objašnjava dr. Kramberger, kompanija mora uložiti između 30 ili 100 mlijuna eura, to neće raditi za 5 godina već na rok od 20 ili 25 godina jer se inače ne isplati. “Za toliki vijek trajanja, satelit se mora lansirati u visoke orbite iznad 640 kilometara. Tamo je izložen višem stupnju radijacije i vrlo je spor. Ako ste na Google Earthu gledali nešto što vam je poznato, vjerojatno ste primijetili da gledate sliku koja stara tjednima. Usluge i uređaji koje danas koristimo, međutim, stvaraju golemu potražnju za podacima u realnom vremenu, a veliki sateliti to ne mogu osigurati. Tu u igru ulaze mali sateliti.” Oni se lansiraju u niske orbite, oko 350 kilometara i to omogućava slanje podataka u realnom vremenu.

Jedan od pionira preporoda svemirskog biznisa, tvrtka Planet Labs koja je među najjačima u snimanju u realnom vremenu, u orbiti ima 36 satelita. Kad su 2010. počeli kao startup, dobili su 30 milijuna dolara ulaganja. Danas zahvaljujući konstelaciji malih satelita mogu osvježavati snimke svakih sat vremena, u rezoluciji od tri do pet metara po pikselu. Svim satelitima upravlja samo jedan server. “Za razliku od velikih satelita koji traže stalni ljudski nadzor, nanosateliti su autonomni i to je novi tehnološki pristup” kaže dr. Kramberger.

Danski GomSpace sa svojim satelitom GOMX-1 preko signala avionskih transpondera može pratiti gotovo sav komercijalni zračni promet u realnom vremenu. Takvim kompanijama liste klijenata eksponencijalno rastu. Industrija minijaturnih satelita satelitske je usluge učinila dostupnima većem broju kompanija nego ikad.

Potpuno novi poslovni model

“Zbog kraćeg vijeka trajanja, oko 5 godina, elektronski sustavi i oprema na minijaturnim satelitima bitno su jeftiniji, tako da ukupni troškovi drastično padaju”, kaže dr. Kramberger “Kompanija za milijun eura može dobiti svoj satelit opremljen uređajima. Kad zbrojite troškove plaćanja satelitske usluge u vijeku trajanja takvog satelita, rekao bih da se mnogima više isplati graditi svoje. Kad nakon 5 godina želite zamijeniti satelit u orbiti, stari je dovoljno samo spustiti i on će izgoriti u orbiti. To je sasvim novi sistem rada i ako hoćete novi, puno fleksibilniji poslovni model.”

Što nas dovodi do pitanja cijene lansiranja, pitanje koje je industrija malih satelita riješila ponajviše standardizacijom i tako si omogućila rast.
Cijena lansiranja za male satelite (do 500 kilograma) je prilično visoka, 24.000 do 36.000 dolara po kilogramu, što znači nekoliko milijuna dolara troškova. Mali sateliti lansiraju se na adapterima i budući da ih može biti više različitih veličina, procedura i birokracija su vrlo komplicirane.

“Vlasnicima većih satelita na većim visinama izuzetno je važno što se događa s malim satelitima, jer oni mogu oštetiti velike. U toj kategoriji borba za mjesta u raketama i orbitama poprilično je komplicirana”, kaže dr. Kramberger “Cijena lansiranja nanosatelita je bitno niža i, puno važnije, fiksna.”

Certificirani slotovi u raketama

Kod nanosatelita, sve se računa na temelju standardizirane kockaste kasete (deployer ili peapod), veličine 10x10x10 centimetara, kao šalica za kavu. Mjerna jedinica veličine nanosatelita je jedna kaseta (1U). Najveći nanosateliti sastoje se od 24U i teški su oko 24 kilograma.

“Satelit se stavlja u tu kasetu, koja je certificirana za prijevoz raketama. Slot u raketi koja će lansirati satelit velik je 3U, kad ga zakupite u njega možete staviti jedan satelit od 3U kakav je naš Trisat ili više manjih. Određene su dimenzije i maksimalna težina. Jedino sa čime morate biti kompatibilni je slot, nema dodatnih licenciranja, nema osiguranja…Slot je cerftificiran i vi ga zakupljujete.” kaže dr. Krambergber.

Lansiranje je jednostavno kao kupnja avionske karte

Kompanije se za lansiranje nanosatelita obraćaju specijaliziranim agencijama, poput Space Flighta s kojim surađuje SkyLabs. Agencija za traženi termin ponudi raspoložive rakete, slotove i lansirne rampe u Rusiji, Kini, Indiji, Europi ili Americi iz kojih se lansiraju rakete.

Rezervacija i zakup slota nisu puno kompliciraniji od kupnje avionske karte. “S malim satelitima ste kao autostoperi. Od agencije dobijete ponudu termina i orbita na koje rakete lete, ako vam orbita odgovora, zakupite slot i ukrcate se. Moguće je i birati visinu orbite, ali to je vrlo skupo i ne bismo dali toliko novca.” kaže dr. Kramberger. Štoviše, laboratorij i SkyLabs razmišljaju o alternativnom, još jeftinijem rješenju.

ESA upravo testira malu raketu Vega za lansiranje takvih satelita. Zadnja tri leta bila su uspješna. “Razgovaramo o tome da za lansiranje Trisata iskoristimo jedan njezin probni let, budući da im je triput uzastopno uspjelo, čini nam se da ne bismo puno riskirali a bilo bi puno jeftinije, cijelo lansiranje stajalo bi nas 40.000 do 50.000 eura.” objašnjava dr. Kramberger.

Testiranje tehnologije u orbiti

Trisat Misija sada je u demo fazi, nanosatelit planiraju lansirati u prvom kvartalu 2017. kao prvi na kojemu će demonstrirati svoju platformu u orbiti, što je ključno za kasniju komercijalizaciju. “Na Zemlji možete imati tehnologiju kakvu god hoćete, ako nije potvrđena u orbiti ne vrijedi ništa” kaže dr. Kramberger.

“Kad kupuju sustave, klijenti obavezno pitaju jesu li bili u orbiti, gdje su letjeli i sl. Morate dokazati da tehnologija radi tijekom vijeka trajanja satelita i elektronike. Mi ciljamo na orbite od 420 do 640 kilometara i vijek trajanja od 6 do 25 godina. Želimo pokazati minimalno šest godina operative.”

SkyLabs već skuplja prednarudžbe, pregovara s budućim klijentima, neki ugovori su već potpisani. Tvrtka je svoje razvojne ploče za satelite već prodala NASA-inom Jet Propulsion Laboratoryju, argentinskoj svemirskoj agenciji i švicarkoj kompaniji Syderal.

Stvari se razvijaju slično kao u industriji mobitela

Kameru za multispektralno snimanje za Trisat razvijaju s matičnom tvrtkom Teletech. “Zaključili smo 10-tak aplikacija s potencijalom primjene u nizu industrija, do poljoprivrede i ekologije do vrlo specifičnih primjena” Multispektralno snimanje osim promatranja površne Zemlje može očitavati svojstva vode, šuma, usjeva i sl. “Jedan spektar, primjerice, koristimo za analizu zraka u slučajevima kao što je zagađenost atmosfere vulkanskim prahom koja se ne vidi.” kaže dr. Kramberger.

Idući satelit, koji će u laboratoriju u Mariboru početi razvijati 2018. bit će dvostruko veći od ovoga, i puno jači.

“U ovoj industriji procesi su slični onima u industriji mobilnih uređaja”, kaže dr. Kramberger, “Prvi sateliti bili su zaista veliki i nezgrapni. Zatim je počela minijaturizacija i tehnološki razvoj, ali nanosateliti upravo zbog veličine imaju ozbiljnih ograničenja. Mi, primjerice, s ovim satelitom od 3U možemo snimati maksimalnom rezolucijom od 100 metara po pikselu”.

Kao što smo nakon minijaturnih mobitela, zbog razvoja interneta, društvenih mreža i video usluga počeli tražiti veće, ali puno jače mobitele, tako će se i mali sateliti povećavati da bi ponudili puno jače performanse. Idući slovenski nanosatelit imat će 6U i moći će snimati rezolucijom od 30 metara po pikselu.

Problem nacionalnih granica u istraživanju

“To je maksimum performansi jer želimo ostati u ovoj niši” kaže dr. Kramberger. Radite li biznis u svemiru ili na Zemlji, pravila su ista. Nacionalne granice su jake, posebno u Europi. Svemir se i dalje smatra pitanjem prestiža i nacionalna ograničenja ometaju potpuno slobodu suradnju.

To je glavni problem EU u tehnološkoj utrci i stvara tržište na kojemu kompanije poput Astriuma ili Thalis Alenije mogu godinama održavati monopol. U SAD-u, startupi su eksplodirali čim se NASA malo povukla, i dok su se u igru uključile tvrtke poput Googlea ili Space X-a, tržište se dramatično promijenilo.

Jednom ćemo možda surađivati u svemiru

“Svemirski biznis još je u fazi ispitivanja terena” kaže dr. Kramberger “Ali stvari se razvijaju velikom brzinom.” Laboratorij za elektroničke i informacijske sustave ostat će u igri i jednoga dana možda surađivati s hrvatskim znanstvenicima. “To bismo voljeli” kaže dr. Kramberger.

Hrvatska je trenutno u statusu promatrača u ESA-i, kao jedina članica EU bez ikakvog ugovora s tom agencijom. Razgovori o suradnji počeli su u prosincu 2014., ali Slovenci bi uskoro mogli početi suradnju s Maltom, koja je predala zahtjev za članstvo i želi početi usavršavati stručnjake da ne dočeka članstvo bez ikakvog iskustva. Ako taj oblik suradnje uspije, iduća bi mogla biti Hrvatska.

---

Sažeta verzija razgovora objavljena je u tiskanom Telegramu 15. kolovoza