Středoškoláci vyšlou svou vlastní družici do vesmíru

Brno - Kdo jste někdy chtěli být astronautem a kdo popelářem. Poslední dobou se velkým problémem stává kosmické smetí. Odpadem jsou hlavně nefunkční družice, které když se srazí, tak se rozsypou jako kostičky lega a můžou ohrozit jak další družice, tak mezinárodní kosmickou stanici a astronautské mise. Dalším typem jsou kusy starých raket a také exkrementy z mezinárodní kosmické stanice, které často můžeme vidět i my na obloze jako padající hvězdy.

Tento problém se rozhodla vyřešit pětice studentů z různých gymnázií jako tým LASAR, kteří se svým nápadem, jak restartovat nekomunikující družici obíhající Zemi laserem vyslaným ze Země, před půl rokem uspěli v soutěži Conrad Challenge v americkém Houstonu. S projektem od té doby postoupili. Do konce roku vyšlou svou vlastní družici LASARsat raketou Falcon 9 do vesmíru, díky které provedou experimenty k ověření teorie.

Kromě technických zařízení bude na palubě i kapka nealkoholického piva CERO Klášterního pivovaru Porta Coeli a logo Divadla Mír s malou podobiznu jeho zakladatele Alberta Čuby.

Jak to celé začalo? Kde se fanoušci vesmíru, vesmírných družic a vesmírného popelářství potkali?

Členové týmu LASAR jsou Simon Klinga a Boris Brovkin spolužáci ze třídy bystrckého gymnázia a Anička Krebsová, studentka z Plzně, Viktor Adámek z Ústí nad Orlicí a Richard Nikel z gymnázia z Blanska. Dohromady je spojila space komunita lidí na instagramu.

„Jednou dal Simon na story, že hledá lidi do týmu do nějaké soutěže. Postupně jsme mu všichni odpověděli a dali dohromady tým a celé to začalo,“ vzpomíná Richard Nikel.

Pětice se spojila dohromady na konci srpna s úmyslem zapojit se do soutěže Conrad challenge, jejímž cílem je vyvinout nějakou technologii a rozvinout to případně až do nějakého byznys modelu. Soutěž má několik kategorií, členové týmu jsou všichni fanoušci vesmíru, tak se rozhodli pro kategorii Vesmír a kosmonautika. Přímo k nápadu na projekt je dovedlo, že družice Planetum-1 iniciativy pražské hvězdárny a planetária přestala fungovat.

„Když Planetum-1 přestala fungovat, napadlo nás, co kdyby byla cesta, jak ji opravit. Vzhledem k tomu, že s ní rádiovým systémem komunikovat nemůžeme, to je ta chyba, tak jak jinak než pomocí laseru. Celý ten nápad byl zaměřit družici ze Země pomocí laseru a přetížit tak systém pomocí solárních panelů na družici, aby se ta družice restartovala,“ vysvětluje nápad Richard.

Tak se mentorem týmu stal Honza Spratek, který na družici Planetum-1 přímo pracoval. Celý uskupený tým vkládal v několika fázích do Conrad Challenge v průběhu podzimu a zimy různé výstupy, ať už dokumenty nebo video, které mělo jejich inovaci představit. Na konci února jim přišel email se sdělením, že se dostali do finále, které bude v americkém Houstonu.

„Na to finále v naší kategorii bylo 5 týmů, celkově bylo asi 5 nebo 6 kategorií. Tím, že je to americká soutěž, tak jsme i první tým z Česka, který se dostal do finále. Nastal ale první problém, kdy jsme zjistili, že soutěž neplatí náklady cesty do Ameriky. Cesta a týdenní pobyt v Americe pro šest lidí, nás pět a mentora Honzu Spratka není úplně levná záležitost, takže jsme v ten moment začali shánět finance, abychom se tam mohli dostat,“ popisuje Richard Nikel.

„Spustili jsme crowdfundingovou kampaň, obrátili jsme se na různé strany a prostředky. Nakonec nám nejvíce vyšli vstříc z Jihomoravského kraje, protože tři z nás byli z Brna a okolí, zaplatili nám celou cestu, za což jsme ohromně vděční. Postupně jsme získali finance i z okolních krajů, seskládali jsme to dohromady a mohli jsme letět do Houstonu,“ přibližuje Simon Klinga.

Studenti se do Česka vrátili s úspěchem. Získali hned dvě ocenění ze tří možných, za projekt jako takový a ocenění za nejlepší představení projektu v kategoriích odborné poroty i široké veřejnosti. Svůj nápad prezentovali návštěvníkům kosmického centra, astronautům nebo kosmickým inženýrům z NASA. Kromě ocenění si středoškoláci přivezli i stipendia na americké univerzity například na Floridský technologický institut, Menlo College nebo Clarkson University.

Tým LASAR se během léta rozšířil bezmála na 40 členů. Management tolika lidí zvládají rozdělením na různé oddíly. Mají skupinu, která se zabývá fyzikou a fyzikálními pokusy, skupinu inženýringu, PR a komunikaci s veřejností a další. Vždy má jeden člověk určité lidi pod sebou, se kterými se věnuje tomu svému tématu. Najít další členy do party nebylo těžké, říká Simon Klinga: „Díky tomu, že jsme byli vidět na internetu kvůli soutěži, stačilo na náš web dát náborový příspěvek, kam se nám potom přihlásili lidi. Tím, že se ozývali sami, jsme přirozeným výběrem zvládli vybrat skupinu lidí, co se zajímají o vesmír a chtějí se tomu věnovat ve svém volném čase.“

Původní členové jsou stále z většiny studenty gymnázií, ale chtějí se dané problematice věnovat i v budoucnu. Jediný Viktor Adámek už studuje na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské na ČVUT v Praze. Třeťáka Richarda Nikela projekt dovedl k zájmu o techniku, přemýšlí i o studiu astrofyziky nebo inženýrství. Anička Krebsová se chce stát pilotkou a Borisa Brovkina zajímá architektura nebo technika. Teprve druhák Simon Klinga by se chtěl dál věnovat aerospace, uvažuje o studiu na Technické univerzitě v nizozemském Delftu.

„Dostali jsme sice stipendia na různé americké univerzity, ale třeba jen půl částky, a ten zbytek na doplacení je pořád hodně peněz. Studium v Evropě je v tomto ohledu dostupnější, za to americké univerzity mají tyto obory daleko větší a do oborů dávají více peněz,“ sděluje Simon Klinga.

A Jak přesně funguje restartování družice?

Kolem planety Země krouží družice na oběžné dráze, spousta z nich je nefunkčních a překáží v prostoru. Ostatní se jim potom musejí vyhýbat a jejich možné srážky ohrožují další družice, mezinárodní kosmickou stanici a astronautské mise. Některé družice nejdou opravit, ale asi deset tisíc by znovu mělo jít nastartovat pomocí laserového paprsku.

„Vyšleme silný paprsek ze Země, který zasáhne solární panel družice, přetíží jí, dostane do ní mnohem víc energie, než na kterou je počítač v družici zvyklý, v ten moment se družice může restartovat. Je to jedinečný moment, kdy je schopná přijmout rádiový signál ze Země, kterým jsme ji schopni opravit,“ vysvětluje Simon Klinga.

Lasery se dají využít i jinak, o trochu silnější paprsek dokáže „deorbitovat“ malé kousky kosmického odpadu. Na letící družici posvítí laserem oproti směru jejího letu a v ten moment napaří materiál na její přední straně a vytvoří jakýsi zpětný raketový motor, který družici zpomalí a ona tak automaticky klesne na menší oběžnou dráhu.

„Každá výška má svou určitou rychlost. Když ji zpomalíme hodně, tak klesne natolik, že spadne a shoří v atmosféře. I malé zpomalení pomůže, protože pak bude trvat kratší dobu než spadne úplně. Můžeme tedy tak vyřešit problém kosmického odpadu bez dalšího materiálu, který bychom poslali nahoru do atmosféry,“ doplňuje Richard Nikel.

Jediná nevýhoda laseru je ta, že se se vzdáleností jeho paprsky od sebe oddalují a on se tak rozšiřuje. Po 550 km, kde zhruba obíhají družice kolem Země má kolem dvaceti metrů. Je to pozitivní z pohledu zaměřování, kdy díky tomu stačí přesnost dvaceti metrů, ale zároveň je jeho energie více rozptýlená, a proto potřebujeme daleko silnější laser, než kdybychom pálili z kratší vzdálenosti.

„V budoucnosti je velice na pováženou, jestli by nebylo lepší mít ten laser na oběžné dráze, protože kdybychom pálili ze Země, tak by musel být až tisíckrát výkonnější. Při umístění laseru na oběžnou dráhu by byla i lepší možnost financování, protože na lasery na Zemi už bylo vyplaceno spoustu grantů,“ uvádí do problematiky Simon Klinga.

Možnost zaměřování družice měl tým šanci prozkoumat na hvězdárně v Teplicích, kde mají nejpřesnější teleskop v České republice. Zjistili, že jsou schopni družici zaměřit na 10 km. Tuto cestu budou zkoumat dál díky možnosti poslat svou vlastní družici do vesmíru.

„Naše družice je 1U Cubesat, neboli satelit ve tvaru krychle o rozměrech hrany deset centimetrů a hmotnosti kolem jednoho kg. Na jeho palubě budou fotodiody pro záznam vlastností paprsku na oběžné dráze, rohová zrcadla pro odrážení paprsků nazpět na Zemi a LED diody z obou stran, kdy na každé straně můžeme nastavit jinou frekvenci blikání, takže jsme schopní i poznat, jak se satelit otáčí,“ vysvětluje Simon Klinga.