Satelita „Made in Poland”

Dotychczas około pięćdziesiąt państw opanowało umiejętność budowania sztucznych satelitów, Polska późno – bo po ponad półwieczu od rozpoczęcia ery kosmicznej, dołącza do tego grona z miniaturowym obiektem o nazwie PW-Sat. Co charakterystyczne, dokonali tego nie profesjonaliści, lecz studenci zrzeszeni w SKA.

Pomysł
SKA to Studenckie Koło Astronautyczne przy Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej (stąd nazwa PW-Sat). Zostało one założone w 1996 roku. Pierwsze działania polegały na podpatrywaniu kolegów z krajów Europy Zachodniej, zrzeszonych w Europejskiej Agencji Kosmicznej, wkrótce jednak zaczęto współpracować przy niektórych z tych projektów (na przykład SSETI – Student Space Exploration and Technology Initiative – czy YES-2). W końcu 2004 roku powstał pomysł zbudowania, wzorem wielu uczelni wyższych, własnego satelity. Od kilku lat grupy ambitnych studentów z różnych uczelni angażowały się w powstały w kalifornijskiej politechnice CalPoly projekt znormalizowanego pikosatelity, znanego pod nazwą CubeSat. Standard CubeSat 1U (jedna jednostka, istnieją także wersje 2U i 3U, będące połączeniem dwóch bądź trzech jednostek podstawowych) oznacza kostkę o krawędzi 10 cm i masie nieprzekraczającej 1 kg. Takie miniaturowe satelity można wypełnić jakimś prostym urządzeniem – najczęściej są to miniaturowe kamery do obserwacji powierzchni Ziemi, czy mierniki poziomu radiacji – zapakować do kontenera P-POD (Poly Picosatellite Orbital Deployer), mieszczącego trzy jednostki CubeSat i po zapłaceniu za start (zazwyczaj jest to kwota zawierająca się w przedziale 10-25 tysięcy dolarów), czekać na wyniesienie na orbitę. Obecnie wiele rakiet jest przystosowanych do wynoszenia przynajmniej jednego, a nierzadko nawet kilku zasobników P-POD. Projektem na początku zarządzali Rafał Przybyła i Edyta Dziemińska, studenci drugiego roku, opiekunem naukowym został prof. dr hab. inż. Piotr Wolański. Pierwsze pomysły na program badawczy dotyczyły uzyskiwania obrazów Ziemi w zakresie podczerwonym, Księżyca w zakresie widzialnym, czy rozwinięcia lustra, mogącego oświetlać odbitymi promieniami słonecznymi fragment powierzchni Ziemi, znajdujący się w cieniu. Z czasem zdecydowano, że zespół zajmie się realizacją projektu systemu, mogącego w przyszłości mieć kardynalne znaczenie dla wszystkich – dosłownie wszystkich – obiektów wyniesionych na orbitę. Nie trzeba daleko sięgać pamięcią, by przypomnieć sobie zderzenie rosyjskiego Kosmosa z amerykańskim Iridium, czy test broni antysatelitarnej, przeprowadzony przez Chińczyków, po których pozostało tysiące  odłamków. Przestrzeń okołoziemska, a zwłaszcza niskie orbity LEO (Low Earth Orbit), są zarzucone wszelkiego rodzaju śmieciami, odłamkami i gruzem w stopniu niczym nieodbiegającym od wielkich metropolii. Obecnie jesteśmy blisko chwili, w której jedno z przyszłych zderzeń orbitalnych wygeneruje chmurę odłamków, która spowoduje reakcję łańcuchową, mogącą zniszczyć wszystkie funkcjonujące obecnie satelity dosłownie w ciągu kilkudziesięciu godzin i na wiele dziesiątków lat uczynić LEO praktycznie niedostępną. Jednak co wspólnego miałby mieć z tym PW-Sat? Oczywiście jego projektantom nie chodziło o stworzenie „kosmicznego odkurzacza”, czy też wozu asenizacyjnego, mającego uprzątnąć orbitalny śmietnik. Przeciwnie, zdecydowali, by wypróbować system, pozwalający na szybkie i efektywne sprowadzenie satelity w gęste warstwy atmosfery, bez użycia silnika. Postanowili wykorzystać naturalny opór stawiany przez szczątkową, niezmiernie rzadką, ale jednak atmosferę. Piękno idei polega na jej prostocie – jeżeli chcemy przyspieszyć sprowadzenie satelity z orbity, wystarczy zwiększyć jego powierzchnię przekroju. Najłatwiej osiągnąć to poprzez wyrzucenie z niego balonu, a następnie nadmuchanie go. To znana technika, na przykład na początku lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku testowano w ten sposób metody odbijania sygnałów radiowych (satelity Echo).  Metalizowana folia z mylaru o grubości zaledwie 0,01 m doskonale spełniała rygorystyczne kryteria masowe i od wiosny 2005 roku wydawało się, że pierwszy polski satelita w roku przyszłym trafi na orbitę. Jednak na przeszkodzie temu stanęło kilka czynników. Po pierwsze, by uwolnić balon, należało odrzucić jedną ze ścianek – czego zabrania specyfikacja CubeSata (żadnych dodatkowych śmieci!). Po drugie, cienkościenny balon szybko padłby łupem mikrometeoroidów, prawdopodobnie szybciej, niż zdołano by oszacować efektywność procesu deorbitacji. Po trzecie wreszcie, konstruowanie satelity nie było głównym zajęciem członków SKA – było nim przecież zdobywanie wiedzy. Projekt na dwa lata praktycznie zastygł w miejscu. Jednak zdobyte doświadczenie i nawiązana współpraca (ze Studenckim Kołem Inżynierii Kosmicznej PW, z Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, czy radioamatorami z Morskiego Klubu Łączności Akademii Morskiej „Szkuner”) nie poszły na marne. Projekt doszedł do punktu, w którym CalPoly zarejestrowała go, jako przedsięwzięcie oficjalne i zaoferowała wsparcie w wyniesieniu na orbitę.