Neomejen dostop | že od 9,99€
Dr. Tomaž Rodič je profesor na Naravoslovnotehniški fakulteti v Ljubljani. Od leta 2010 vodi Center odličnosti vesolje, znanost in tehnologije Vesolje-SI. Jeseni 2020 so izstrelili mikrosatelit Nemo HD z maso 60 kilogramov.
Je prototip mikrosatelita za interaktivno daljinsko zaznavanje z veliko natančnostjo, omogoča zajem večspektralnih podob zemeljske površine in snemanje videa visoke ločljivosti v realnem času. Z njim lahko opazujejo stanje vegetacije, voda in urbanih naselij za aplikacije – od kmetijstva, gozdarstva in urbanizma do ekologije in energetike.
Leti na višini okoli 530 kilometrov, doslej je Zemljo obkrožil že več kot dvanajsttisočkrat.
Vidi in snema, kako lep je naš planet, pa tudi, kako ga spreminjamo. Poseben je, ker je okreten in natančno vodljiv in omogoča snemanje videov visoke ločljivosti. Tomaž Rodič pripoveduje, kako so dobili posel v Indiji, kako bi satelit lahko pomagal pri gašenju požarov in kakšno prihodnost imata satelit in Center odličnosti Vesolje-SI.
Je direktor Centra odličnosti Vesolje-SI, v katerem so med drugim izdelali mikrosatelit Nemo HD za opazovanje Zemlje. Je profesor na Naravoslovnotehniški fakulteti v Ljubljani, kot raziskovalec se ukvarja z numeričnim modeliranjem materialov, procesov in sistemov po metodi končnih elementov.
Vesolje ni več v domeni le velikih igralcev, z znanjem in inovativnostjo se lahko izkažejo tudi manjše države. V Centru odličnosti Vesolje-SI se združujejo akademski, znanstveni in tehnološki potenciali Slovenije, znanstveniki, inženirji in študenti so dobili možnost sodelovanja v vesoljskih raziskavah. Nemo HD, ki je v osnovi demonstracijska tehnologija, se je v orbiti odlično izkazal in požel številne pohvale ter pridobil projekte v mednarodni vesoljski areni.
Izkazal se je kot zelo zanesljiv, okreten in natančno vodljiv satelit. Njegova posebnost pa je, da lahko poleg večspektralnih podob iz orbite snemamo tudi videoposnetke. Smo edini evropski operater, ki z lastnim satelitom zagotavlja videoposnetke iz vesolja, kar nam daje številne prednosti.
Njegova okretnost nam je med drugim omogočila napredno snemanje rečnih dolin, od izvira do izliva rek. S tem dopolnjujemo podatke evropskega satelitskega sistema Copernicus (mreža satelitov Sentinel), s katerimi v optičnem spektru skoraj vsakih pet dni poslikajo celoten planet s prostorsko ločljivostjo do okoli deset metrov, torej, en piksel je okoli sto kvadratnih metrov, mi pa imamo desetkrat boljšo ločljivost, vendar zajemamo manjša območja.
Rečne doline so bile vedno pomembne za človeka in njegov razvoj, še vedno so številne dejavnosti povezane z rekami, vse več je tudi ekoloških vprašanj. Najprej smo posneli Sočo, ki ima ugodno lego za naš satelit, saj je pod našo s soncem sočasno orbito, ko podnevi leti od severa proti jugu. Veliko drugih rek v jadranski, podonavski in alpski regiji pa teče od zahoda proti vzhodu, vendar nam je uspelo posneti tudi Savo. Posneli smo jo v celoti – od obeh izvirov do izliva v Donavo z zanesljivostjo, večjo od 99,9 odstotka, le majhnega koščka rečnega meandra nam ni uspelo, pa je to skoraj 1000 kilometrov. Večina satelitov v orbiti gleda le navzdol in torej snema samo tisto, kar je pod njim, našega pa lahko v orbiti obračamo in tako sledimo spreminjajočim se rekam ali železnicam ali cestam. Lahko si denimo ogledamo tudi smetišča, posnamemo jih pod različnimi koti in iz tega izračunamo količino odpadkov. Ta metoda je uporabna tudi pri izračunavanju volumna zemeljskih plazov.
Vse to je prepoznala tudi Evropska vesoljska agencija in nam dodelila projekt v okviru njihovega programa Future Earth Observation (Prihodnost opazovanj Zemlje), v katerem razvijamo nove tehnologije za napredno opazovanje planeta z malimi sateliti. Naše delo so opazili tudi v Indiji in dobili smo projekt snemanja Gangesa, poleg tega bomo snemali še Mekong v Kambodži, Tame v Angliji in Amazonko v Braziliji.
Zajemali bomo podatke o kvaliteti vode, usedlinah v reki in ob njej, klorofilu, tudi koliko je plastike v rekah. Posneli bomo testne odseke in potem primerjali podatke z drugimi in na različnih rekah. Pri projektu gre za povezavo med znanostjo in tehnologijo, razvoj aplikacij na podlagi satelitskih podatkov, ekologijo in nenazadnje tudi komuniciranja z javnostjo in povezovanje znanosti z umetnostjo.
V evropskem makroregijskem projektu DriDanube, ki ga je koordinirala agencija za okolje, za spremljanje suše v podonavskih državah smo razvili postopke za določanje suše z vegetacijskimi indeksi. Ta projekt so med drugim opazili v Indiji in nas povprašali, ali ga lahko prenesemo. Ob Varanasiju smo določili testne odseke reke Ganges, da določamo različne indekse, kakšna je vlažnost tal, koliko podatkov lahko zajamemo v monsunskem obdobju, ko optične senzorje ovirajo oblaki in si je treba pomagati z radarskimi podatki …
Da, mi lahko nekaj minut snemamo določeno točko, morda se ne zdi nič posebnega (ob tem si ogledujeva posnetek s frankfurtskega letališča), vendar satelit leti z več kot 28.000 kilometri na uro. Posnetek je dolg 20 sekund, v tem času je satelit že naredil več kot sto kilometrov, slika pa je še vedno zelo stabilna. In ta posnetek ni posebej obdelan. Je pa videti, kako se spremeni ravnina snemanja, ko satelit odleti mimo in se spremeni kot.
Tudi sam sem bil presenečen nad kvaliteto posnetkov oziroma kako nam je uspelo, da so žiroskopi na satelitu tako dobro usklajeni z njegovo maso, da ni motečih vibracij. Pričakovali smo, da se bo teleskop precej tresel in da bomo morali s programsko opremo popravljati posnetke, pa jih pravzaprav ni treba.
Bistvena prednost posnetkov v primerjavi s statičnimi slikami je, da lahko delamo videoanalitiko za območja, kjer potekajo gospodarsko pomembne dejavnosti. Med pandemijo smo spremljali, koliko letal vzleta, v New Yorku smo celo posneli vzlet leta, snemali smo dogajanje v rudnikih v Afriki in Avstraliji, kje so parkirani tovornjaki, kako se prevažajo v rudnik in iz njega.
Snemamo nekako do tri minute, teoretično bi lahko tudi deset minut, ampak bi se kot že zelo spremenil. (Pokaže še posnetek Soče.) Ko snemamo, zajemamo tudi različne spektre, ki nam denimo pri Soči pokažejo, kje so usedline, kje je motna, kaj raste na poljih ob njej.
Satelit po dveh letih daje vse boljše in boljše rezultate, ne zaradi samega satelita, ampak zato, ker zdaj odkrivamo, kakšne aplikacije lahko razvijamo. Povečali smo tudi hitrost zajema podatkov, tako da lahko zdaj hkrati zajemamo video visoke in nizke ločljivosti. To pomeni, da lahko ob preletu območja, ki ga je prizadela naravna nesreča, v realnem času zaznamo, kaj se dogaja v naravi, večspektralni podatki pa nam povedo, kakšne bodo posledice za okolje.
Kombinacija snemanja večspektralnih in videoposnetkov, okretnost satelita, zelo natančno usmerjanje senzorjev v treh oseh in usklajenost z zemeljskimi postajami so naše glavne prednosti. Nemo HD je kot satelitska verzija švicarskega nožka, sočasno ali zaporedno lahko vklapljamo različne video in spektralne senzorje nizke ali visoke ločljivosti. Dober primer je bil projekt snemanja vaje uprave za pomorstvo za razlitje nafte. Satelit je letel okoli 600 kilometrov vzhodno od Pirana, vreme je bilo slabo, a smo vseeno poskusili in uspelo nam je, česar klasičnim satelitom s pogledom navzdol ne uspe. V oblakih je bilo ravno toliko lukenj, da smo z različnih kotov, ker lahko satelit obračamo, posneli območje. Niti nismo vedeli, da lahko v tako zelo neugodnih razmerah pridobimo podatke.
Evropska vesoljska agencija nas je zaradi pokazanega lani omenjala kot eno od dveh najnaprednejših evropskih mikrosatelitskih misij. Največ projektov, v katerih sodelujemo, je ravno od Evropske vesoljske agencije. Sodelujemo tudi z različnimi slovenskimi ministrstvi, še naprej bomo sodelovali s savsko komisijo, ki bo preučevala stanje okoli reke Save; projekt je sicer podprt tudi s podatki sentinelov, vendar bodo za posnetke boljše ločljivosti in video zaprosili nas.
Da, površino smo posneli z videokamero, nad pogoriščem pa smo naredili še večspektralne posnetke, s katerih je vidna prizadetost območja. Zdaj ugotavljamo, kako bi lahko takšne satelitske posnetke čim hitreje spravili v poveljniško vozilo gasilcev, saj naš satelit lahko dela v realnem času. Da se prenesejo podatki denimo s Sentinela, traja nekaj ur, mi pa imamo svojo zemeljsko postajo in lahko to naredimo praktično takoj. Prednost satelita pred droni je, da posnamejo veliko večje območje, prav tako ga ne ovira dim.
Naša glavna postaja je nad Koprom. Dolgo časa smo iskali lokacijo, skoraj eno leto, po vsej Sloveniji in našli smo idealno na vrhu hriba pri Pomjanu, od koder lahko s satelitom komuniciramo, ko je še nad Skandinavijo in vse do Afrike. Druga, večini poznana, pa je na parkirišču na izvozu Ljubljana - center.
Osredotočimo se lahko na različne reči: na poljih lahko prepoznamo poljščine. Ko isto območje preletimo večkrat, dobimo podatke, v kakšnem stanju so, izmerimo tako imenovane vegetacijske indekse. Za deset glavnih poljščin imamo referenčne podatke, da lahko delamo primerjave. Letošnje poletje je zaznamovala suša in s podatki lahko zaznamo, kako je bil vegetacijski indeks letos drugačen od tistega v normalnih letih. Tako ocenjujemo kmetijsko sušo, s tem pa tudi, kakšne so posledice za kmetijstvo.
Zaznavamo različne vodne površine in na ta način spremljamo razsežnosti poplav ali suš. Podatki so na razpolago za reševanje številnih problematik, odziv kmetijstva in gozdarstva na podnebne spremembe, onesnaženje voda, opazujemo lahko tudi urbana območja.
Ljubljana je zelo dobro testno območje, ker so na majhni površini zgoščeni gozdovi, druge zelene površine, stavbe, reka, blizu centra so tudi polja.
Da, na primer japonski dresnik. Sodelovali smo v projektu Applause, kjer smo s satelitom zaznali, kje invazivno raste. Snaga ga je pod koordinacijo mesta Ljubljana požela, nato so na inštitutih in fakultetah dokazali, da jih je mogoče uporabiti koristno za predelavo v lesne izdelke, vhodne surovine za industrije prihodnosti, vir hrane, barvila in hibridne premaze in izvlečke/prašiva za zatiranje rastlinam škodljivih organizmov. Na nivoju enega samega mesta je morda takšne biomase premalo, a če bi s podobnimi akcijami združili še druga mesta po Evropi, bi lahko nastalo več uporabnih predmetov. S satelitskimi podatki lahko zelo učinkovito določimo potencialne količine biomase za krožno gospodarjenje s temi rastlinami.
In k sreči po dveh letih nič ne kaže, da se poslavlja. Vsak dan smo veseli, da lahko še vedno komuniciramo z njim. Nekajkrat je bil v nevarnosti zaradi bližnjega srečanja z drugimi sateliti. Resnično se veselimo prihodnosti, če bo šlo tako naprej, bomo lahko razvili še veliko različnih aplikacij. Kar se tiče Evrope, imamo za naslednje leto praktično že vse predvidene prelete rezervirane s projekti.
Seveda, saj nam dajejo celostni pregled nad viri vode, hrane in energije v državi ter spremembami v naravnih in urbanih okoljih. Ključno vprašanje je, kakšno vlogo bo imel pri tem slovenski vesoljski sektor. V zadnjih letih se je izkazalo, da ima Slovenija številne priložnosti v informacijskih storitvah in dobaviteljskih verigah za vesoljsko industrijo, vprašanje pa ostaja, kako ambiciozno se bomo pozicionirali ne le kot integratorji satelitov, ampak celostnih misij, kjer satelitske tehnologije povezujemo z naprednimi telekomunikacijskimi rešitvami za zemeljske postaje in procesnimi verigami za obdelavo satelitskih podatkov in učinkovito dostavo informacijskih produktov končnim uporabnikom. To pomeni razvoj specializiranih digitalnih produktov za novo vesoljsko ekonomijo (ang. NewSpace), ki jo poleg agencijskih programov močno poganja tvegani kapital.
Rezultati misije Nemo HD, ki je bila zastavljena kot tehnološka demonstracija, jasno kažejo, da imamo v Sloveniji dovolj znanja in potrebne infrastrukture za ambiciozne strateške cilje, ki pa jih bo treba podpreti v temu ustrezni nacionalni strategiji. Ob drugi obletnici uspešne izstrelitve satelita Nemo HD smo predsedniku vlade in ministroma, pristojnima za gospodarstvo in znanost, pokazali, kako bi v Centru odličnosti Vesolje-SI znali vložke v nacionalni vesoljski program v višini cene ene kave na prebivalca na leto početveriti v okviru Ese, komercialnih aplikacij v Aziji, Afriki in Amerikah ter novih vesoljskih ekonomij na globalni ravni. Če ekonomskim učinkom prištejemo multiplikativne družbene in okoljske koristi, se učinki vlaganj lahko podeseterijo.
To bi bilo zagotovo zelo koristno. Vesolje trenutno spada v domeno gospodarskega ministrstva, na katerem odlično deluje delegacija za vesolje, ki že vzpostavlja medresorsko komunikacijo, ker je naše področje prav gotovo zanimivo tudi za znanost in šolstvo, digitalizacijsko preobrazbo, okolje in prostor, kmetijstvo in gozdarstvo, civilno zaščito in obrambo, infrastrukturo ter gospodarsko diplomacijo. Prizadevati si moramo, da bi na ravni države dosegli visoke sinergijske učinke.
Sogovornike skušam prepričati, da vzamemo za vzor države, ki so to že rešile. V Italiji je vesoljska agencija neposredno pod predsednikom vlade, ker gre za medresorsko agencijo. Po ministrski konferenci Evropske vesoljske agencije konec novembra bo Slovenija verjetno ostala pridružena članica Ese, prizadevamo si za polnopravno članstvo. V tem obdobju nas bolj kot to, ali bomo imeli pisarno za Eso ali vesoljsko agencijo, zanima oblikovanje čim boljše nacionalne strategije.
Imeli smo veliko težav pri izstrelitvi. Sprva je bilo predvideno, da bomo šest mesecev po podpisu pogodbe čakali na izstrelitev in da bomo satelit, ko bo že na izstrelišču, v 40 dneh pričvrstili na raketo in ga izstrelili, potem pa se je to zaradi dogodkov, ki niso bili v naši moči, spremenilo na 14 mesecev čakanja in več kot 200 dni na izstrelišču. Zgodil se je covid, slabo vreme, baterije so šle na raketi, raketa pred našo je eksplodirala.
Vse te nepredvidljive okoliščine so nas potisnile v tako hudo finančno stisko in tveganja, da nam nobena banka ni več mogla pomagati. Skoraj smo bili potopljeni. Eno leto je trajalo, da smo prišli na zeleno vejo. Z uspešnimi rezultati in novimi projekti, ki jih imamo s satelitom zdaj, pa smo zopet v fazi intenzivnega razvoja in pospešeno iščemo nove kadre.
Težko je bilo tam [na izstrelišču]. Marca 2020, ko smo tja pripeljali satelit, je bilo denarja le še za predvidenih štirideset dni integracije satelita z raketo. Pa še to sploh ni bil naš denar, zadolženi smo bili pri podjetjih in zasebnih financerjih. Ker pogodb s financerji in izstreljiteljem ni bilo mogoče povsem uskladiti, smo želeli projekt zavarovati, a je pred našim poletom poleg rakete Vega eksplodirala še ena. Zavarovalniški sektor, ki je v letu 2020 zaradi nesreč izgubil okoli 500 milijonov dolarjev, je tako dvignili zavarovalnine, da je nismo mogli plačati, in na koncu smo bili na izstrelišču nezavarovani. Ob uspešni izstrelitvi je bilo zato olajšanje najbrž celo večje od veselja.
Če pogledam nazaj, smo imeli res veliko srečo. Od treh zaporednih izstrelitev rakete Vega smo v tistem obdobju samo mi dosegli vesolje. Ne vem, kako bi takrat sprejeli, če bi šlo kaj narobe, rekli bi, da smo se igrali z denarjem.
Ja, je. Sem si pa takrat obljubil, da nikoli več.
Satelit smo zasnovali v Sloveniji, za sodelovanje pri integraciji smo se dogovorili z Univerzo v Torontu, smo pa integracijo vodili po naših navodilih, celotno vodenje in upravljanje satelita, komunikacija, zemeljske postaje in procesiranje podatkov so v naših rokah. Komponente za posamezen satelit lahko kupiš in potem sestaviš unikaten satelit, se je pa koncept načrtovanja in integracije satelitov v zadnjem času zelo spremenil.
Sprva so bili v orbiti posamezni sateliti, potem konstelacije, zdaj pa lahko že govorimo o tovarnah satelitov za megakonstelacije z več sto in celo več tisoč sateliti. Včasih je bil koncept satelita osnovan na osnovni strukturi (angleško bus), na katero so namestili instrumente (payload), zdaj je pa pogosto že sam teleskop osrednja struktura, na katero se namesti podsisteme. Sateliti v orbitah imajo to težavo, da določena območja preletijo le nekajkrat na teden. Kitajska bo zato izstrelila na stotine satelitov iste vrste, da bodo pokrivali območje ob različnih časih. Gre za satelite, ki gledajo predvsem navzdol, misija pa temelji na kombinaciji velikega števila razmeroma cenenih satelitov in poenostavljenih tehnologij.
Naš koncept je drugačen. Temelji na okretnih in natančno vodljivih satelitih za večnamenske nišne aplikacije na zahtevo. Za take satelite je še prostor. Seveda na komercialnem trgu taki ne morejo tekmovati glede cen satelitskih slik na kvadratni kilometer, lahko pa v določenih projektih iztržimo bistveno večjo ceno za posnetke, ker imamo toliko prednosti pred poenostavljenimi rešitvami za masovne trge.
Evropa ima še vedno najbolj izpopolnjen sistem za opazovanje Zemlje s sateliti Sentinel v programu Copernicus. To pa predvsem, ker je družbeno usklajen. Vloženih je bilo veliko naporov v harmonizacijo vseh potreb, ki jih imamo v Evropi. V ZDA so marsikaj glede opazovanja Zemlje preložili na komercialna podjetja, a na koncu rezultati niso tako zelo uporabni.
Zdaj imamo toliko izkušenj, da želimo zapreti finančno konstrukcijo, celo odpravo želimo imeti pokrito. Naučili smo se, kako zelo tvegan je ta posel.
V mislih imamo sicer dva različna koncepta, eden je, da sestavimo naslednika, torej, da naredimo konstelacijo podobnih satelitov. Še raje pa bi imeli za eno stopnjo boljši satelit z boljšo ločljivostjo, to pa je povezano s še večjimi stroški.
Optimalno v treh letih, morda celo še nekoliko prej. Spet je marsikaj odvisno od financiranja.
Kar se tiče trenutnega stanja baterij, optičnih naprav in vitalnosti satelita, kaže, da bi lahko delal še dve ali tri leta, čeprav smo pri nabavi komponent in načrtovanju zahtevali vzdržljivost najmanj eno leto, ker bi višje zahteve podražile misijo. Pričakovali smo, da bo bistveno več poškodb doživel med izstrelitvijo zaradi tresljajev in da se bodo materiali v orbiti hitreje utrujali zaradi termomehanskih ciklov in sevanja, vendar opaznih poškodb še nismo zasledili.
Vsekakor proti novim odpravam, novim satelitom. Za prihodnost imamo dober občutek.
Še vedno sodelujemo pri projektu Theseus, to je Esina odprava za preučevanje izbruhov žarkov gama. Projekt sicer lani ni bil izbran za uresničitev, takrat so izbrali Envison, odpravo na Venero, a zdaj poteka nov izbor in spet smo se uvrstili med najboljših pet, ki gredo zdaj v naslednji krog. V projektu bi mi postavili dodatne zemeljske postaje v ekvatorialnem pasu za zajem znanstvenih podatkov z različnih senzorjev. Za potrebe našega satelita pa bi si želeli v polarnem krogu v Skandinaviji imeti še eno postajo, da bi lahko večkrat kontaktirali s satelitom.
Po osnovni izobrazbi sem strojnik, a sem potem doktoriral in se večinoma ukvarjal numeričnim modeliranjem in računalniškimi simulacijami v nelinearni mehaniki kontinuuma. Modeli so postajali vse bolj napredni in opozorili so me na pestro dogajanje v vesoljskem sektorju in smo se vprašali, ali bi lahko razvili napredne simulacije tudi za satelite. Za švedsko vesoljsko korporacijo smo za dva satelita, namenjena letenju v formaciji Prisma, naredili zelo natančne izračune mikropotisnih motorjev za precizno medsebojno pozicioniranje satelitov. Spoznali smo, da bi lahko tudi sami naredili kakšno vesoljsko odpravo.
Leta 2007 smo pridobili projekt ARRS za izdelavo koncepta slovenskega mikrosatelita. Ravno ko smo končevali projekt, se je odprl razpis za ustanavljanje centrov odličnosti in tako smo izkoristili priložnost. Pred tem sicer nisem nikoli sanjal, da bi kdaj lahko vodil razvoj satelita in vesoljske misije, a nekako me je raziskovalna pot postopoma pripeljala do točke, da sem začel voditi ta projekt.
To vprašanje se pogosto pojavlja, a preskok od uspešne tehnološke demonstracije, kot je misija Nemo HD do dolgoročno profitabilnega podjetja, je velik. Občutek imam, da pri nas večina podcenjuje investicije, ki so potrebne za tak preboj, pa tudi konkurenca, podprta predvsem z ameriškim tveganim kapitalom, je neusmiljena ne samo za slovenske, ampak tudi evropske razmere.
Sicer pa vlogo centra odličnosti Vesolje-SI v Sloveniji vidim kot temelj znanstvenoraziskovalne infrastrukture, s katerim je možno preizkušati podjetniške pobude in privabljati tuj kapital. Nemo HD je sedaj naš laboratorij v vesolju, s katerim lahko testiramo prototipe novih digitalnih produktov na osnovi satelitskih podatkov. Zagovarjam pristop, da bi v Sloveniji vzdrževali kontinuiteto takšnih razvojnih misij, s katerimi bi dvigovali tehnološko raven v državi in možnosti za podjetniške iniciative mladih.
Aplikacije, ki jih ustvarjamo s satelitom, so usmerjene v reševanje ekoloških problemov, ki pa zdaj znova padajo po lestvici prioritet. Na žalost. Globalni vesoljski sektor je bil dolgo časa vzor mednarodnega sodelovanja, ki je premoščal politične in blokovske delitve, zdaj pa se tudi tu čuti boleča razdeljenost sveta. Čeprav je bil letošnji Mednarodni astronavtični kongres (IAC) v Parizu rekorden po številu udeležencev zaradi hitro rastoče vesoljske ekonomije, tega ni bilo mogoče prezreti. ●
Hvala, ker berete Delo že 65 let.
Vsebine, vredne vašega časa, za ceno ene kave na teden.
NAROČITEObstoječi naročnik?Prijavite se
Komentarji