Inżynierowie z warszawskiego GMV Innovating Solutions wraz z partnerami, w tym Centrum Badań Kosmicznych PAN, opracowali odbiornik nawigacji satelitarnej (GNSS) przeznaczony dla szybko rozwijającego się światowego rynku mikro- i nanosatelitów. Urządzenie, które może znaleźć zastosowanie także w małych rakietach nośnych, przeszło już pomyślnie ostatnie testy naziemne i jest przygotowywane do testów na niskiej orbicie okołoziemskiej. Jak mówi RMF FM Paweł Wojtkiewicz z GMV są już pierwsi klienci zainteresowani komercyjnym wykorzystaniem tego urządzenia.
Odbiornik jest programowalny, jego serce to oprogramowanie, które może być tak naprawdę implementowane na dowolnym urządzeniu. W tej wersji nie ma sensu nawet mówienie o wadze samego odbiornika, gdyż to oprogramowanie można zainstalować na niemalże dowolnym procesorze czy dowolnym komputerze, który jest integralną częścią satelity bądź rakiety. Tak więc waga - mówiąc w skrócie - nie ma dla nas znaczenia - opowiada w rozmowie z dziennikarzem RMF FM Grzegorzem Jasińskim Paweł Wojtkiewicz, dyrektor ds. sektora kosmicznego w GMV Innovating Solutions.
Odbiornik jest kompatybilny z globalnymi systemami GPS i Galileo. Oferuje bardzo wysoką precyzję wyznaczania pozycji satelity na orbicie z dokładnością nawet do 2 m i jego prędkości z dokładnością do 0,01 m/s. Jednocześnie odbiornik pozwala na prowadzenie pomiarów w trybie ciągłym. To sprawia, że może być kluczowym elementem nowych rodzajów misji kosmicznych, takich jak loty w formacji, serwisowanie satelitów na orbicie czy przechwytywanie śmieci kosmicznych. Istotna jest możliwość taniej i szybkiej produkcji seryjnej.
Obie wersje odbiornika GNSS: dla satelitów i dla rakiet nośnych, przeszły pomyślnie fazę testów w laboratoriach Wojskowej Akademii Technicznej oraz w Centrum Analiz Geoprzestrzennych i Obliczeń Satelitarnych Politechniki Warszawskiej (CENAGIS), z którą GMV podpisało umowę o długofalowej współpracy. Odbiornik GNSS dla rakiet nośnych został już zintegrowany z awioniką rakiety nośnej Miura 1 i na jej pokładzie odbędzie się pierwszy test urządzenia w locie. Z kolei wersja odbiornika dla satelitów zostanie przetestowana podczas misji GOMX-5 Europejskiej Agencji Kosmicznej. GOMX-5 to satelita, który zostanie wystrzelony na orbitę okołoziemską w 2022 a na jego pokładzie znajdzie się szereg eksperymentów. Odbiornik GNSS, zaprojektowany i wyprodukowany w Polsce, będzie jednym z nich.
Grzegorz Jasiński, RMF FM: Dla jakiego typu satelitów i rakiet państwa odbiornik będzie przeznaczony?
Paweł Wojtkiewicz: Programowalny odbiornik GNSS jest przeznaczony dla małych rakiet tzw. mikrolouncherów oraz dla mikrosatelitów, czyli urządzeń mniejszych niż standardowe, duże satelity. Dla satelitów, które są mniejsze, mają niższą wagę, ale nie zawsze mają mniejsze możliwości niż duże urządzenia tego typu.
Jak zwykli śmiertelnicy mogą sobie to wyobrazić? Co to znaczy - mniejszy satelita, nanosatelita? Ile kilogramów, jakie rozmiary?
Tak naprawdę mówimy tutaj o satelitach, które mają wagę 50-100 kg - tego typu urządzenia mogą korzystać z tego odbiornika. Oczywiście, pewnie w przyszłości, w trakcie, gdy będzie postępowała miniaturyzacja wszelkiego typu urządzeń, tzw. hardware'u, tego typu rozwiązania będą mogły być stosowane także na o wiele mniejszych urządzeniach.
A sam odbiornik - ile waży, jakie ma rozmiary?
To jest dobre pytanie i odpowiedź na to pytanie znajduje się w samej nazwie odbiornika. Otóż jest to programowalny odbiornik, w zasadzie jego serce to oprogramowanie, które może być implementowane na dowolnym urządzeniu. I to jest właśnie innowacja, która występuje w tego typu odbiornikach. Możemy powiedzieć, że nie ma sensu mówienie o wadze samego odbiornika, gdyż jesteśmy w stanie zaimplementować to oprogramowanie na niemalże dowolnym procesorze czy dowolnym komputerze, który jest integralną częścią danego satelity, bądź też rakiety. Tak więc waga - mówiąc w skrócie - nie ma dla nas znaczenia.
Sami dobrze wiemy, jak urządzenia do nawigacji satelitarnej potrafią być małe. Mamy je w komórkach, a czasem mamy je w zegarkach. Jak rozumiem, państwa odbiornik będzie działał w oparciu o sieci satelitów nawigacyjnych. Z których może korzystać? Ze wszystkich?
Ta wersja odbiornika, którą teraz stworzyliśmy, korzysta z sygnału GNSS dwóch konstelacji: to jest Galileo oraz GPS. Pracujemy również nad wersjami odbiornika, które będą korzystały z pozostałych sygnałów. Jednak na dziś do wyznaczenia pozycji na orbicie wystarczają nam sygnały z tych dwóch konstelacji.
Do jakiej wysokości te wskazania nawigacyjne w oparciu o konstelacje satelitów są wiarygodne? Do jakiej wysokości możecie państwo zapewnić dostatecznie dobrą czułość tego urządzenia?
Ten typ odbiornika programowalnego, który stworzyliśmy, przeznaczony jest dla satelitów, które poruszają się na niskiej orbicie okołoziemskiej, czyli od wysokości mniej więcej 400 km, do wysokości 1500 km. W tym zakresie, na tych orbitach, ten odbiornik ma funkcjonować i wszystkie urządzenia, które poruszają się po orbitach na tych wysokościach mogą z niego korzystać.
Mówimy tutaj o wysokich prędkościach, bo w przypadku startu rakiety i wysłania satelity w przestrzeń kosmiczną, mamy do czynienia z bardzo dużym przyspieszeniem, potem prędkość poruszania się ich satelitów jest olbrzymia. W związku z tym, czy to urządzenie musi mieć jakieś szczególne własności, które pozwolą mu tak szybko zbierać dane, tak szybko je analizować?
Wszystko zależy od procesora, którym się posługujemy. My obecnie stosujemy procesory, które są do tego przystosowane, aby w szybki sposób obliczać te wszystkie dane, zbierane przez antenę GNSS. Sygnał, który dociera do odbiornika, jest opracowywany dość szybko. I tutaj po szeregu testów, które przeprowadzaliśmy także na urządzeniach u nas w kraju, wszystko wskazuje na to, że ten odbiornik będzie bardzo dobrze działał na orbicie i przy tych dużych prędkościach - podczas startu rakiety czy w czasie poruszania się satelity na orbicie wokół Ziemi - te dane będą prawidłowo zbierane i opracowywane.
Jeśli chodzi o postęp w porównaniu z urządzeniami, które do tej pory były dostępne, czy coś jeszcze poza samymi rozmiarami, a dokładnie - tak jak pan mówi - praktycznym brakiem dodatkowych rozmiarów, może pan wymienić? Jakie są jeszcze inne zalety tego urządzenia?
Główną zaletą jest to, że w opcji bazowej możemy mówić, że nie ma tych rozmiarów. Oczywiście jesteśmy w stanie - i tego typu rozwiązanie mamy, jest ono zaprojektowane - dostarczyć ten odbiornik razem z tzw. hardwarem, czyli jest część software'owa i hardware'owa. Wtedy taki odbiornik ma masę około 300 gramów. Ale tak naprawdę odbiornik może być zaimplementowany na dowolnej platformie, wtedy korzystamy z warstwy sprzętowej już istniejącej. Jest też pewnego typu innowacja i udogodnienie dla potencjalnych klientów, czy też użytkowników takiego odbiornika. Mogą oni, dzięki pracy naszych inżynierów, zaimplementować odbiornik na architekturze już istniejącej platformy.
Czy wykorzystuje się jakieś uniwersalne systemy operacyjne i oprogramowanie, czy np. użytkownik musi wpuścić państwa do swojego ekosystemu, swojego oprogramowania komputera? Tutaj nie ma żadnych problemów?
Rzeczywiście, na poziomie integracji naszego odbiornika z oprogramowaniem już istniejącym, musi to nastąpić w kilku etapach. Jednakże, na dziś, z tych prac, które wykonujemy, nie widzimy bardzo dużych problemów w zintegrowaniu naszego rozwiązania z innymi środowiskami, które już istnieją na danej platformie. Więc nasze rozwiązanie jest też uniwersalne i dość mocno elastyczne. Warto też powiedzieć, że nasz odbiornik, zaprojektowany przez inżynierów GMV w Polsce, już w przyszłym roku będzie umieszczony na orbicie na pokładzie satelity GOMX-5. Także w przyszłym roku, mam nadzieję, że już na początku, odbiornik zostanie przetestowany na pokładzie rakiety Miura 1, gdzie już w tym momencie jest zintegrowany z całą awioniką rakiety i czeka na start.
Właśnie o to chciałem zapytać, informujecie państwo o pomyślnie przeprowadzonych testach naziemnych, natomiast takim ostatecznym dowodem na to, że wszystko pracuje idealnie, będą testy na orbicie.
Będą dwa testy, już nie możemy się doczekać, żeby sprawdzić, jak odbiornik działa w środowisku, do którego został zaprogramowany. Oczywiście, tak, jak wcześniej było powiedziane, wszystkie testy naziemne się udały, także te wykonane w Polsce, na infrastrukturze badawczej dostępnej u nas w kraju. I, tak naprawdę - nie mogę zdradzać szczegółów - ale od samego początku projektowaliśmy odbiornik GNSS jako urządzenie komercyjne. I mogę powiedzieć, że mamy już pierwszych klientów, którzy są zainteresowani tym odbiornikiem i, być może już w przyszłym roku, na samym początku, będziemy mogli powiedzieć, że odbiornik ma swojego pierwszego klienta, który będzie chciał umieścić go na swojej platformie sprzętowej.
A czy coś może pan powiedzieć na temat kosztów urządzenia i spodziewanego przez państwa zapotrzebowania na tego typu urządzenie w skali roku?
Odbiornik jest stworzony do tego, aby odpowiadać na potrzeby rynku kosmicznego, ale tego rynku kosmicznego nowego, tzw. New Space. Ten rynek charakteryzuje się tym, że w najbliższej przyszłości możemy spodziewać się ogromnego wzrostu ilości urządzeń, satelitów umieszczonych na orbicie, a co za tym idzie, możemy się spodziewać coraz większego zapotrzebowania na usługi wynoszenia satelitów na orbitę. W związku z tym, naszym docelowym klientem, dla tego typu rozwiązania, są producenci małych rakiet, producenci małych satelitów. Szacuje się, że przez następne 10 lat rynek producentów małych satelitów wzrośnie o ponad 200 proc. i osiągnie wartość około 35 miliardów dolarów. Oczywiście są to wartości bardzo duże. Będziemy zadowoleni, jeżeli, chociaż mały procent z tego dużego rynku, mały procent producentów platform satelitarnych będzie chciał skorzystać z odbiornika, który został stworzony przez firmę GMV.
