Polscy naukowcy tworzą bazę księżycową

Jesteśmy między Rzepiennikiem Biskupim a Turzą, 30 km od Tarnowa. Otoczona białymi kontenerami kopuła, która wznosi się na polu pod lasem, to część powstającego tu – pierwszego w Europie – habitatu kosmicznego. Nazywa się M.A.R.S. – od Mars Analog Research Station. Będzie w nim można symulować wybrane warunki załogowych misji księżycowych i marsjańskich. Przy ognisku dyskutujemy, czy można zgłosić ją do urzędu jako budynek gospodarczy o nietypowym kształcie, a może raczej obiekt do celów rolniczych. W końcu wewnątrz ma być też aeroponika…

Za multidyscyplinarnym przedsięwzięciem stoi grupa młodych naukowców i inżynierów związanych z rodzącym się polskim przemysłem kosmicznym, od których można usłyszeć choćby takie ciekawostki, że „na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej nic nie działa, jest głośno i śmierdzi amoniakiem”. Wśród nich: specjaliści od fizyki, architektury, astronomii, chemii, informatyki i psychologii. Liderka przedsięwzięcia to dr Agata Kołodziejczyk, na co dzień pracująca w należącym do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) ośrodku badawczym ESTEC w Noordwijk w Holandii.

Pierwsze reakcje mediów na pomysł zbudowania habitatu nie przypadły jego twórcom do gustu. – Dziennikarze chcieli nas pokazać jako krejzoli. Kompletnie nikt w nas nie wierzył! – mówi Kołodziejczyk. Także sąsiedzi, którzy widywali członków ekipy głównie w kościele, patrzyli na nich trochę jak na dziwadła (choć znają pochodzącą stąd szefową projektu). Ale ci zakasali rękawy. Spędzili na wsi całe lato, przygotowując teren, stawiając konstrukcję, a wreszcie – przeprowadzając próbną, symulowaną misję załogową z udziałem sześciorga ochotników.

Kandydaci na astronautów, chociaż nie opuścili Ziemi, zostali na tydzień odizolowani w warunkach przypominających te, które mogą panować podczas pobytu na Księżycu czy Marsie. Opracowano dla nich podobne procedury, przygotowano eksperymenty naukowe i monitorowano stan ich zdrowia. Wszystko na bieżąco śledziły dwa centra kontroli misji – jedno w Rzepienniku, drugie w ESTEC w Holandii.

Habitatów, w których można prowadzić podobne symulacje misji załogowych na całym świecie jest zaledwie kilka, a parę kolejnych dopiero w planach. Polscy naukowcy ze swoją bazą dołączają więc do elitarnego grona i mają konkretne biznesowe plany. Razem z prywatnym inwestorem z branży IT (który woli pozostać w cieniu) powołali spółkę Space Garden – ma oferować wynajem bazy oraz sprzętu firmom i instytucjom z całego świata. Chodzi o realizowanie eksperymentów i testowanie urządzeń, które później przydadzą się w kosmosie. Mają nadzieję na jeszcze jedno – że baza zapewni polskiej branży kosmicznej dobrą prasę, której dotąd wyraźnie jej brakowało. Wystarczy wspomnieć jak jeszcze kilka lat temu urzędniczki, które w Ministerstwie Gospodarki zajmowały się firmami sektora kosmicznego, pogardliwie nazywano „kosmitkami”.

– Tymczasem ta branża jest pełnoprawną i bardzo innowacyjną częścią gospodarki – przekonuje dr Grzegorz Brona, fizyk nuklearny, a od ubiegłego roku prezes firmy Creotech Instruments z podwarszawskiego Piaseczna wytwarzającej oprogramowanie, systemy elektroniczne, kamery i elementy do satelitów. – To chyba jedyny obszar nowoczesnych technologii – dodaje – który jest jeszcze w Polsce niezagospodarowany. To ostatnie jednak właśnie się zmienia.

Rynek kosmiczny z prawdziwego zdarzenia zaczął powstawać nad Wisłą jakieś cztery lata temu, gdy Polska kończyła negocjacje w sprawie wstąpienia do Europejskiej Agencji Kosmicznej. Od tamtej pory idziemy jak burza. W 2012 r. na orbitę wyniesiono PW–Sat, eksperymentalnego nanosatelitę zbudowanego przez studentów Politechniki Warszawskiej. W 2013 r. na orbitę trafił Lem, pierwszy polski satelita naukowy. Jeszcze niecały rok później – kolejny: Heweliusz. Oba, zmontowane w Centrum Badań Kosmicznych PAN, są częścią międzynarodowej konstelacji BRITE i obserwują gwiazdy jaśniejsze od Słońca.

O kosmosie zaczęło się więcej mówić. Nagle okazało się, że nasi inżynierowie i naukowcy są zaangażowani w międzyplanetarne misje już od lat 70. ubiegłego wieku. W 2002 r. na orbitę trafił naukowy satelita Integral, który obserwuje źródła promieniowania gamma we Wszechświecie. CBK PAN zrobiło dla niego elementy elektroniki i oprogramowania. Inżynierowie z Ożarowa Mazowieckiego zbudowali detektory podczerwieni na potrzeby rozpoczętej w październiku misji ExoMars, a wcześniej – dla robota Curiosity, który bada powierzchnię Marsa od 2012 r. Polscy specjaliści mieli też swój udział w misji sondy Mars Express, która odkryła na powierzchni Czerwonej Planety lód wodny. Z kolei lądownik Philae (ponad dwa lata temu jako pierwszy dotarł do powierzchni komety) miał na pokładzie zbudowany nad Wisłą penetrator przeznaczony do badania jej gruntu.

Do lotów na Marsa, w okolice Merkurego i Jowisza są przygotowywane w Polsce kolejne instrumenty. W zamian za wpłacaną składkę ESA zamawia w naszych przedsiębiorstwach niezbędny jej sprzęt. Na potrzeby europejskich misji polskie firmy opracowują np. nowy system rozwijania paneli słonecznych, absorbery drgań w satelitach obserwacyjnych i system lokalizacji łazików marsjańskich. A rządowi decydenci są ostatnio coraz aktywniejsi w poszukiwaniu możliwości współpracy z nowymi partnerami: minister nauki Jarosław Gowin zapowiedział pod koniec października rozmowy z Chinami na temat wspólnej budowy orbitera do badań Księżyca. W 2014 r. Polska – jako jeden z ostatnich krajów UE – powołała własną agencję kosmiczną: POLSA. Od tamtej pory liczba naszych firm zainteresowanych udziałem w przetargach ESA wzrosła z niespełna 50 do ponad 300. Związek Pracodawców Sektora Kosmicznego zrzesza ok. 40 firm i instytucji. W ciągu ostatnich czterech lat zarobiły one na europejskich kontraktach kilkadziesiąt milionów euro. Niby niewiele – ale kilkukrotny wzrost (w porównaniu do poprzednich paruletnich okresów) robi wrażenie.

Koniunktura globalna sprzyja. Na całym świecie prywatni inwestorzy ciągną w kosmos, a posiadanie własnych satelitów staje się standardem nawet dla niezamożnych krajów – mają je m.in. takie państwa jak Azerbejdżan, Pakistan czy Bangladesz. Polscy decydenci to zauważyli i w końcu sypnęli groszem. Rząd chce zwiększyć składkę do ESA, wspierać prywatne kosmiczne start–upy, utworzyć dla nich inkubator przedsiębiorczości i fundować programy stażowe. A ponieważ próg wejścia w tej branży jest relatywnie niski, zapowiada się prawdziwy kosmiczny boom. Co ważne – przedsiębiorstwa i instytucje, które angażują się w działalność kosmiczną, niekoniecznie zajmują się wyłącznie nią. Są wśród nich takie, które są związane z przemysłem lotniczym, obronnym, produkującym urządzenia optyczne i dostarczające rozwiązań IT. Prym wiodą instytucje publiczne, takie jak Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów, Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Lotnictwa czy Centrum Badań Kosmicznych PAN. Ich dawni pracownicy zaczęli jednak zakładać własne firmy – są wśród nich takie przedsiębiorstwa jak Astronika, Creotech Instruments czy SKA Polska. Gros ich dochodów stanowią zamówienia publiczne przede wszystkim z mającej największe możliwości ESA, ale również granty z polskich instytucji rządowych: ministerstw i NCBiR. W przyszłości coraz większe znaczenie mogą mieć zamówienia wojskowe, nie ma też wątpliwości, że przybędzie firm prywatnych. Cała branża jeszcze długo będzie jednak bazowała na zamówieniach rządowych. Tak jest zresztą na całym świecie.

Satelita SAT–AIS–PL ma ważyć 40 kg i posłuży do namierzania statków na morzach. Na zlecenie ESA zbuduje go konsorcjum, na czele którego stoi wspomniana firma Creotech Instruments. Budowa satelity może pochłonąć kilkadziesiąt milionów złotych i potrwa parę lat, ale dla inżynierów będzie oznaczała skok technologiczny. Dotąd przedsiębiorstwo produkowało i montowało elektroniczne elementy satelitów. Ma sterylną halę montażową, linię produkcyjną i załapało się jako podwykonawca do kilku europejskich programów. Opracowało np. część elektroniki dla orbitera misji ExoMars.

W tej samej misji wzięła udział firma Vigo Systems z Ożarowa Mazowieckiego – wyprodukowała detektory dla lądownika, który w październiku niestety rozbił się na Marsie. Z kolei zasilaniem marsjańskiego łazika, który może tam polecieć za cztery lata, zajmuje się inna działająca nad Wisłą spółka – SENER Polska.

Jej zespół pracuje jeszcze nad trzema dużymi przedsięwzięciami. Ma dostarczyć urządzenia do montażu prawie trzytonowej sondy i zaprojektować mechanizmy dwóch innych. – Zatrudniamy obecnie prawie 40 osób i wszyscy pracujemy na rzecz projektów kosmicznych – mówi dr Aleksandra Bukała, dyrektor generalna firmy. – Budowa infrastruktury badawczo–testowej pochłonęła kilkaset tysięcy złotych, a koszty osobowe i stałe wielokrotnie więcej. W tym roku, po czterech latach inwestycji, dzięki rozpoczętym projektom firma zaczyna wreszcie wychodzić na plus – ujawnia. – Naszą komercyjną niszą będą mikrosatelity, takie o masie od 10 do 100 kg – tłumaczy Grzegorz Brona z Creotechu. – Ta nisza za kilka lat może się przekształcić w działalność mainstreamową, bo satelity się miniaturyzują – dodaje. Najpewniej nie on jeden tak uważa, bo satelitarne ambicje mają jeszcze co najmniej trzy inne firmy i instytucje w Polsce.

Rozwijaniem programu satelitarnego najbardziej są u nas zainteresowani wojskowi. Armia i służby specjalne potrzebują urządzeń obserwacyjnych różnego typu. Ale dostępne bez ograniczeń fotografie z orbity przydadzą się nie tylko do zastosowań wojskowych, ale też do monitorowania plonów, stanu wód i zarządzania kryzysowego na wypadek powodzi. Mówi się też o satelicie telekomunikacyjnym, który miałby zapewnić bezpieczeństwo transferu wrażliwych danych. Kilka lat temu okazało się, że wojsko używało do przesyłu informacji z Afganistanu satelity... rosyjskiego.

Przed dwoma laty konsorcjum złożone z firm i instytucji naukowych (m.in. WAT, CBK PAN, Polski Holding Obronny i WB Electronics) przygotowało zlecone przez NCBiR studium wykonalności orbitalnych maszyn obserwacyjnych. Z analiz tych wynikło, że w rozsądnym terminie polski przemysł nie zbuduje ich samodzielnie, ale może mieć w takich projektach duży udział.

Takie inwestycje to droga impreza. Przykładowo – koszt systemu do obserwacji radarowych może przekroczyć 1 mld zł. Nic dziwnego, że potencjalni zleceniodawcy wahają się, co, w jakiej kolejności i u kogo zamówić. – Planowaliśmy, że jako pierwszy powstanie satelitarny system optoelektronicznej obserwacji Ziemi. Ale z uwagi na tendencję do miniaturyzacji satelitów oraz uwzględniając potrzeby narodowe i potencjał polskich firm, może się okazać, że rozpoczniemy od stworzenia innego systemu – mówi płk Piotr Suszyński, p.o. prezesa wPolskiej Agencji Kosmicznej. MON nie chce odpowiedzieć na pytania o potrzeby i plany w tej dziedzinie, zasłaniając się poufnością tych informacji. Wiadomo, że wiele krajów kupuje gotowe satelity, a później płaci za ich wyniesienie w przestrzeń, ale to nie przyczynia się do rozwoju technologicznego. A ten jest bardzo potrzebny, jeśli chcemy myśleć o budowie komercyjnych satelitów. – Na razie jako kraj nie mamy tu mocnych argumentów – przyznaje prof. Piotr Wolański z Instytutu Lotnictwa. – Nie mamy doświadczenia w budowie systemów długo działających na orbicie. Trzy satelity, które dotąd zbudowaliśmy to bardzo mało – dodaje.

Dlatego Instytut Lotnictwa skupia się na innej działce. Trwają tam prace nad powtórzeniem wyczynu sprzed prawie pół wieku, kiedy startujące spod nadbałtyckiej Łeby rakiety meteorologiczne przekroczyły umowną granicę przestrzeni kosmicznej. Chociaż pod naciskiem ZSRR polski program rakietowy został zamknięty, to o jego tradycjach nadal się pamięta. Warszawscy inżynierowie pracują nad autorskim, ekologicznym silnikiem dla rakiety „Bursztyn”, który ma jej umożliwić wzniesienie się na pułap 100 km. Testy całej konstrukcji zapewne odbędą się w przyszłym roku. – To projekt typowo technologiczny, więc nie sprzedamy jej jako produktu, ale być może uda się opatentować niektóre technologie – mówi prof. Wolański.

Wypracowane rozwiązania mają zostać użyte do budowy większej rakiety, służącej do wynoszenia już sprzętu o masie 100–250 kg – np. małych satelitów. Inżynierowie Instytutu liczą na współpracę z Ukrainą. – Ukraińcy dostarczali elementy do wszystkich radzieckich rakiet i są na tym polu znacznie bardziej rozwinięci od nas – podkreśla Wolański.

Po co nam rakieta do wynoszenia małych satelitów, których na razie nie produkujemy? Setki takich urządzeń, budowanych na całym świecie, trafia na orbitę na komercyjnych zasadach. Najczęściej jako dodatkowy ładunek dużych rakiet. To drogie rozwiązanie, które często wiąże się w dodatku z koniecznością długiego oczekiwania. A niewielkich urządzeń krąży nad Ziemią coraz więcej. – Wiele prywatnych firm buduje dziś małe satelity, które spełniają te same funkcje, co dawniej dwutonowe maszyny – mówi prof. Wolański i podaje przykład programu OneWeb, na który ma się składać przeszło 600 satelitów o wadze do 200 kg. Program ma zapewnić globalny dostęp do szerokopasmowego internetu, a umożliwiające to urządzenia ktoś będzie musiał wystrzelić. Takie projekty kreują powiększający się, globalny popyt na mniejsze i tańsze rakiety.

Ich produkcja to jednak twardy orzech do zgryzienia, a zdania o tym, czy warto się nią zajmować, są podzielone. – Rynek wprawdzie jest, ale bardzo nasycony, bo wiele firm na świecie pracuje już nad małymi systemami wynoszenia – uważa Marcin Dobrowolski, współzałożyciel firmy Astronika specjalizującej się w mechanizmach kosmicznych. Kolejnym problemem jest fakt, że wyrzutni i tak nie można umieścić w Polsce z przyczyn geograficznych. – Rakiety najbardziej opłaca się strzelać z okolic biegunów i równika. A najbezpieczniej znad oceanu. Inaczej ich zużyte stopnie mogłyby spaść na zamieszkane tereny – wyjaśnia prof. Wolański.

Niebezpieczeństwo pokazuje wpadka gdyńskiej firmy SpaceForest, która zajmuje się pracami badawczo–rozwojowymi dla ESA i Komisji Europejskiej. Zeszłej jesieni jej dwumetrowa, eksperymentalna rakieta spadła na prywatną posesję. Wystraszeni pikaniem urządzenia mieszkańcy zawiadomili policję, ta ewakuowała rodzinę i zamknęła biegnącą w pobliżu linię kolejową. Przyjechało pogotowie i antyterroryści, rakietę wzięli na warsztat pirotechnicy, a szefowie firmy trafili na noc do aresztu.

– Narobiliśmy trochę bigosu, ale błędów nie popełnia tylko ten, kto nic nie robi – mówi dziś Robert Magiera, prezes firmy. Poza zeszłoroczną historią Space Forest odnotowuje sukcesy. Właśnie testuje rozwiązania bezprzewodowe, które mają zmniejszyć ciężar rakiet budowanych w przyszłości. Twórcy firmy są zdeterminowani, żeby kontynować prace, a Magiera jest przekonany, że Polacy powinni rozwijać technologie z tej dziedziny.

– Na budowę małej rakiety nośnej trzeba spojrzeć w szerszym kontekście – proponuje. – Być może ciężko będzie nam konkurować z Amerykanami ze SpaceX, ale jeśli budowa rakiety znajdzie się w polskim programie kosmicznym i pochłonie choćby kilkaset milionów złotych, to powstaną kompetencje, które pozwolą zbudować własną tarczę antyrakietową, zamiast kupować ją za kilka miliardów – uważa.

Szybsze zyski mogą przynieść rozwiązania opracowywane przez takie firmy jak warszawska spółka SKA Polska. Zajmuje się ona technologiami medycznymi, projektowaniem czujników i aparatury kotrolno–pomiarowej. Pracuje też nad siatką do wyłapywania kosmicznych śmieci i jest brana pod uwagę przy przygotowywaniu misji e.Deorbit, zaplanowanej na 2021 r, której celem będzie ściągnięcie z orbity zepsutego satelity. Alternatywną wersję – mechaniczny manipulator – buduje CBK PAN. I jedni, i drudzy dostali na to pieniądze z ESA, która będzie realizować misję e.Deorbit.

Sektor kosmiczny to jednak nie tylko firmy, które chcą wysyłać coś w przestrzeń. Kosmiczne technologie znajdują zastosowanie na Ziemi – chodzi głównie o zobrazowania satelitarne, telekomunikację i geolokalizację. Ale też np. o zrobotyzowane systemy jezdne czy rozrywkę. Weźmy choćby bijącą rekordy popularności grę „Pokemon Go” – wykorzystuje ona przecież satelitarny system GPS. Warszawskie przedsiębiorstwo Geosystems zatrudnia 20 osób i twardo stąpa po Ziemi. Zwłaszcza, że przygotowuje jej mapy. – Współpracujemy z dostawcami zobrazowań satelitarnych do produkcji różnego rodzaju map cyfrowych. Jesteśmy np. zaangażowani w proces przygotowywania map nawigacyjnych Polski dla systemu AutoMapa – wyjaśnia Rafał Dąbrowski z Geosystems. Poznańska firma iTTi skupia się z kolei na rozwiązaniach informatycznych dla kosmicznych konstruktorów, naukowców i hobbystów – np. chcących obserwować asteroidy i komety. Zrealizowała już kilka zleceń dla ESA.

Miesiąc temu Creotech Instruments wraz z firmami CloudFerro i Brockman Consult otworzył centrum przetwarzania danych satelitarnych. Chce sprzedawać innym firmom opracowane dane, które mogą się przydać do monitorowania stanu wód i przewidywania powodzi, ruchu statków czy ruchów ziemi na Śląsku.

W Astronice tworzącej mechanizmy i instrumenty kosmiczne pracują inżynierowie, którzy budowali czujniki do sond międzyplanetarnych i satelitów BRITE. – Sam robiłem wyrzutnik do Heweliusza i osobiście montowałem go na chińskim kosmodromie – opowiada Marcin Dobrowolski. Przyznaje jednak, że sama Astronika nie przetestowała swoich urządzeń w kosmosie. – To duży problem dla całej branży w kraju. Jest młoda i nie dorobiła się jeszcze wypróbowanych produktów – mówi.

Dotąd polscy konstruktorzy budowali głównie niepowtarzalne instrumenty do sond naukowych, nieprzeznaczone do komercyjnego użytku. Seryjna produkcja to całkiem inna para kaloszy. Tutaj wielkie znaczenie mają państwowe zamówienia. – Ktoś musi jako pierwszy zdecydować się zastosować nasze urządzenia w swoim satelicie. Jeśli nie pokażemy, że nasz sprzęt sprawdził się w praktyce, marne szanse, że ktoś coś od nas zamówi – mówi Dobrowolski. Ale bycie żółtodziobem to także plusy. – Ponieważ ten przemysł jest u nas młody, to nie startujemy we wszystkich technologiach, wchodzimy tylko w te najnowsze – twierdzi. Wymienia np. wykorzystywanie do budowy urządzeń paneli kompozytowych i produkcję zaawansowanych kamer obserwacyjnych. – W tym mamy tę przewagę – dodaje. Jego zdaniem ze światowymi gigantami powinniśmy konkurować przede wszystkim innowacyjnością, przy utrzymaniu konkurencyjnej jakości i ceny.

Polskie uczelnie już otwierają dodatkowe kierunki studiów z myślą o kosmosie. – Trzeba jednak uważać, kogo kształcimy – mówi Grzegorz Brona. – Można wykształcić tysiące osób, których później nie będzie miał kto zatrudnić albo uciekną tam, gdzie im lepiej zapłacą – uważa.

Innego zdana jest Marcin Dobrowolski. – Jak 20 lat temu wyglądała branża informatyczna? Dzięki temu, że polskie uczelnie masowo zaczęły kształcić speców od IT, dzisiaj jest rozwinięta. Jeśli sektor kosmiczny będzie się rozwijał tak szybko jak teraz, to będziemy potrzebować wielu specjalistów. Największe może być zapotrzebowanie na inżynierów, zwłaszcza elektroników, mechaników i informatyków. Potrzebni będą też specjaliści od geodezji i geoinformacji oraz menedżerowie.

Zapotrzebowanie na nowe kadry będzie u nas rosło, bo – porównując z innymi państwami – polski przemysł kosmiczny to jeszcze maleństwo. W ścisłym sensie (czyli uwzględniając tylko specjalistów pracujących ekskluzywnie przy projektach kosmicznych) zatrudnia ok. 300 osób. Ta sama branża w Hiszpanii zatrudnia ich ok. 4 tys., a w Wielkiej Brytanii – 40 tys.

Coraz lepiej widoczna moda na kosmos powoduje, że do branży starają się wejść całkiem nowi przedsiębiorcy. Ten pęd na orbitę dobrze ilustruje przypadek wrocławskiej firmy SatRevolution, założonej w czerwcu tego roku. Szefowie przedsiębiorstwa wierzą, że sektor kosmiczny czeka szybki rozwój. Ogłosili, że w przyszłym roku zaprezentują swojego („pierwszego w Polsce”) komercyjnego nanosatelitę „Światowid”, a już za kilkanaście miesięcy wyślą na orbitę aż trzy urządzenia. Fundusze na działanie chcieliby uzyskać od prywatnych inwestorów i z NCBiR, chociaż twierdzą, że prototyp już jest gotowy. Ogłosili też, że podpisali kontrakt z amerykańską firmą Interorbital Systems, która ma wynieść urządzenia na orbitę.