Speciální komunikační zařízení navržená a vyvinutá v Ústavu radioelektroniky v Brně tvoří nejen celý jeden samostatný modul satelitu, ale budou sloužit i v několika dalších součástech družice. „Náš modul pracuje v pásmu L jako hlavní povelovací přijímač pro řízení celé družice. Od kmitočtového standardu ultrastacionárního oscilátoru umístěného v tomto modulu jsou odvozeny všechny kmitočty tak, aby bylo zpracování signálu na palubě koherentní. Pro případ, že by došlo k poruše hlavního oscilátoru, jsme instalovali v dalších modulech záložní zařízení, která provoz družice zajistí. Do jednoho z menších modulů jsme umístili také soustavu několika přijímačů; slouží jako detektor povelů,“ vysvětluje prof. Kasal.
Družice Phase 3E bude mít i s palivem hmotnost 150 kg, doba životnosti se předpokládá v intervalu 5-10 let; její předchůdkyně Phase 3D, která vážila 640 kg, byla funkční čtyři roky – po závadě v jejím energetickém systému se ji již nepodařilo oživit. Phase 3E je družicí experimentální. Satelit bude sloužit zejména k ověřování kosmických komunikačních modelů, důležitou součástí bude také testování metod tzv. koherentního rangingu, kdy se na základě radiových signálů určuje přesná poloha družice a vektor její rychlosti v daném okamžiku. Je velmi důležité mít takový systém určování pro pohybující se objekty, protože jedině na základě určení přesné polohy a rychlosti je možné zvolit impulsy pro orientaci a manévry satelitu.
Konečným cílem vývoje a testování těchto komunikačních technologií v kosmickém prostoru na palubách experimentálních družic ( Phase 3D, Phase 3E, také americký projekt Eagle) je příprava organizace AMSAT na vyslání sondy k Marsu. Právě této mise k rudé planetě by se tým prof. Kasala z VUT v Brně se svými přístroji chtěl zúčastnit. „Testování vyvíjených technologií na palubách satelitů má prověřit, zda jsou vůbec schopné takovéto mise. Je třeba si uvědomit, že zatímco se nyní pohybujeme v řádech desetitisíců kilometrů, při letu k Marsu by šlo o vzdálenosti stovek milionů km. A tomu by musely komunikační družicové technologie odpovídat,“ říká prof. Kasal. Sonda vyslaná k Marsu by měla být mimo jiné schopna zprostředkovat komunikaci s roboty, které se na této planetě budou v té době pohybovat. Podle něj se pro start sondy k Marsu dá reálně uvažovat o roce 2012, kdy je poslední příznivé startovací okno (další je potom až v roce 2017, což se zdá vědcům přece jen již příliš vzdálené). V současnosti se již vedle příprav na start družice Phase 3E budují v Německu dvě pracoviště s velkými parabolami (v Bochumi a u Mnichova), které by měly let evropské sondy k Marsu řídit.
Tým prof. Kasala má již s kosmickým výzkumem dostatek zkušeností. Významně se podílel na stavbě družice Phase 3D vývojem dvou mikrovlnných přijímačů v pásmu L, z nichž jeden pracoval jako hlavní povelovací přijímač řízení celé družice, druhý sloužil jako maticový transpondér. Oba přijímací systémy byly kompletně vyvinuty na VUT. Prof. Kasal se zúčastnil také integrace této družice v laboratořích AMSAT v Orlandu na Floridě a předstartovních zkoušek v kosmickém středisku ESA v Kourou ve Francouzské Guyaně. Za tyto práce byl také oceněn prestižní plaketou AMSAT.
Tým prof. Kasala vyvinul v rámci projektu PCSAT2 na základě objednávky pro Americkou námořní akademii v Marylandu přijímač k víceuživatelské datové komunikaci s extrémní spektrální účinností. Přijímač byl v roce 2005 vynesen raketoplánem Discovery na mezinárodní vesmírnou stanici (ISS), kde byl dlouhodobě testován v kosmických podmínkách. Zařízení z VUT přenášelo z ISS na Zemi zcela autonomním režimem parametry zkoušených fotovoltaických článků. V září 2006 se přijímač po dopravení zpět na Zemi raketoplánem Atlantis vrátil do satelitní laboratoře VUT, kde byly testovány jeho parametry po ročním působení v kosmu. „I když bylo naše zařízení vystaveno po dobu jednoho roku kosmické radiaci bez jakéhokoliv ochrany, má stejné parametry, jako když jsme ho předávali Američanům,“ mohl po testech zkonstatovat s uspokojením prof. Kasal.
Na VUT v Brně – jakožto jedné ze šesti zemí světa (USA, SRN, Velká Británie, Austrálie, Nový Zéland) – vznikla také unikátní telemetrická a řídicí stanice pro experimentální družice, která jako jediná je plně automatická s možností dálkového řízení po internetu, a to pomocí vlastního vyvinutého softwaru. Slouží k ovládání (navigaci, korekci letové dráhy apod.) a komunikaci (včetně sběru a zpracování zjištěných dat) experimentálních družic. „Naše telemetrická a povelovací stanice sestává z automatického anténního systému včetně elektronického vybavení, řídících počítačů a softwaru. Stanice pracuje nepřetržitě a denně je z ní zasíláno několik stovek kB telemetrických dat do archivu AMSAT. Telemetrie je využívána i ke studiu jevů souvisejících s programem družic pro řadu mezinárodních vědeckých experimentů. Ze všech stanic je ta naše jediná plně automatická a dálkově přístupná prostřednictvím internetu. Pracoviště, celé vybudované pracovníky a doktorandy našeho ústavu, je tak unikátní nejen v Česku, ale do značné míry i celosvětově,“ říká prof. Kasal. Stanice v Brně se podílela nejen na řízení a monitorování družice Phase 3D (a samozřejmě se bude podílet stejným způsobem i na letu satelitu Phase 3E), ale monitoruje let a sbírá telemetrické údaje i z řady dalších družic. Na Štědrý den tak monitorovala zánik americké družice ANDE, v nejbližší době bude zajišťovat pozemní segment služeb pro dánskou družici univerzity v Delftu.
Uvedenými aktivitami a kvalitními výsledky se VUT v Brně zařadilo po bok předním světovým univerzitám a úspěšně spolu s nimi participuje na celosvětovém vesmírném programu. Originální výsledky výzkumu prof. Kasala jsou v mezinárodní výzkumné komunitě mimořádně oceňovány. Význam těchto vědeckých prací přitom úzce souvisí též s pedagogickou prací prof. Kasala mezi vysokoškolskými studenty, kteří se tak mohou přímo podílet na reálných vesmírných projektech. Za výzkumné aktivity v oblasti systémů pro družicovou komunikaci byla prof. Ing. Miroslavu Kasalovi, CSc., v listopadu loňského roku udělena Cena ministra školství, mládeže a tělovýchovy ČR za výzkum v roce 2007.
Autoři zprávy: PhDr.Jitka Vanýsková a Mgr. Igor Maukš
Zdroj: projektmedved.eu |
