My Europejczycy byliśmy kiedyś największymi odkrywcami, teraz jakby przestało nam na tym zależeć. Na program kosmiczny wydajemy rocznie na głowę po mniej niż 10 euro, jak można prowadzić badania, dokonywać odkryć, mając tak mało pieniędzy? - mówi RMF FM Gianfranco Visentin. Szef Sekcji Automatyki i Robotyki Europejskiej Agencji Kosmicznej, gość czwartej edycji European Rover Challenge, w rozmowie z Grzegorzem Jasińskim mówi o największych wyzwaniach misji marsjańskich, problemach z temperaturą i promieniowaniem, ale też szansach na pozytywne niespodzianki.
Grzegorz Jasiński, RMF FM: Jeśli porównamy warunki na Ziemi i na Marsie, jakie są podstawowe wyzwania przed nowymi łazikami, które zamierzamy tam wysłać?
Twoja przeglądarka nie obsługuje standardu HTML5 dla audio
Gianfranco Visentin: To może zabrzmieć nieco dziwnie, ale problemy związane z działaniem robotów, czy jakiejkolwiek aparatury na Marsie nie mają tyle do czynienia z tym, jakie damy im możliwości, jak będą inteligentne. To raczej nie problem techniczny, ale termiczny. Mars to bardzo zimne miejsce. Tam, gdzie chcemy lecieć, temperatura spada nocą do -90 stopni Celsjusza, w ciągu dnia podnosi się co najwyżej do -30 stopni. Jest bardzo zimno. Mars jest dalej od Słońca niż Ziemia, dostaje mniej energii, co najwyżej 500 watów na metr kwadratowy. Na Ziemi to około 1500 watów na metr kwadratowy. W przypadku takiej sondy, jak ExoMars, dostępna moc nie przekracza 300 watów i musi nam wystarczyć na wszystko: poruszanie się, włączanie aparatury, zasilanie komputerów, wiercenie, przesyłanie danych na Ziemię i - co najważniejsze - ogrzewanie się, utrzymywanie właściwej temperatury samego łazika. Poniżej pewnej temperatury aparatura po prostu zamarznie, baterie się rozładują. To najważniejsze wyzwanie: jak gospodarować tą niewielką ilością energii, którą mamy do dyspozycji, jak nie tracić niepotrzebnie ciepła, jak nie marnować energii na rzeczy dla misji niepotrzebne. Przy budowie robotów, łazików marsjańskich, to podstawowe wyzwanie.
Co pan sądzi w takim razie o możliwości wymiany pomysłów, idei między programem kosmicznym, a badaniami nad tworzeniem choćby coraz doskonalszych samochodów elektrycznych tu na Ziemi? Czy pomysły dotyczące tego, jak oszczędnie gospodarować energią i tu nam się przydadzą?
Myślę, że jedno się tu z drugim wiąże. To, czego uczymy się w kosmosie, to skrajnie oszczędne gospodarowanie energią. Wspominałem o limicie 300 Watów - to moc, którą czasem ma lampa nad naszym stołem w jadalni. Jeszcze raz powtórzę: to nam musi wystarczyć absolutnie do wszystkiego. Mam wrażenie, że w tej chwili samochody elektryczne gospodarują energią dobrze, ale bardzo wiele można tu jeszcze poprawić. Ich konstruktorzy koncentrują się bowiem na tym, by ich osiągi były porównywalne z autami benzynowymi. Mam wrażenie, że w przyszłości, kiedy będziemy nastawieni jeszcze bardziej ekologicznie, samochody będą mogły jeździć wolniej i oszczędność energii stanie się jeszcze bardziej istotna. Myślę, że będziemy w stanie przyczynić się też do budowy mniejszych baterii, co w przypadku aut elektrycznych jest wciąż sporym problemem. Ale wydajność nie jest w tej chwili jeszcze pierwszoplanowym celem producentów aut elektrycznych, wciąż raczej koncentrują się na ich osiągach. Oczywiście w kosmosie można wykorzystać rozwiązania, na które nigdy na Ziemi nie będzie sobie można pozwolić. My produkujemy w końcu jeden pojazd na 10 lat, który jednak będzie jeździł po Marsie. Możemy wykorzystać zupełnie dowolne materiały, możemy zbudować przewody ze złota, by minimalizować straty energii. Na Ziemi nikt tak nie będzie robił, to jednak zbyt drogie. My możemy zastosować dowolne materiały, które pomogą nam kontrolować pojazd termicznie, możemy budować wyrafinowane systemy wymiany energii, które tutaj nie są potrzebne. Mamy przewagę dostępu do faktycznie każdego materiału, który może nam się przydać, bo tworzymy jednostkowe pojazdy i nie musimy tak bardzo uwzględniać kosztów.
Tradycyjnym problemem przy wysyłaniu urządzeń elektronicznych w kosmos jest ochrona przed skutkami promieniowania. Bardzo dużo czasu zajmowało zawsze przystosowanie części dostępnych na Ziemi do wymagań przestrzeni kosmicznej. Czy teraz umiemy to już robić lepiej niż 10, czy 20 lat temu?
Nie. Powiem nawet, że jest wręcz przeciwnie. Jeśli uciekamy poza ochronną tarczę pola magnetycznego Ziemi, wystawiamy się na wszelkie rodzaje promieniowania słonecznego. One są dla elektroniki zabójcze. Tak naprawdę, na potrzeby podboju kosmosu musimy budować nasze własne elementy elektroniczne. Tworzymy więc części, które potrafią oprzeć się promieniowaniu, potrafią pracować bez błędów nawet w środowisku, gdzie takie promieniowanie istnieje. Te części są bardzo kosztowne. Oczywiście na Ziemi, gdzie te wymagania nie są tak wysokie, postępy elektroniki są dużo szybsze, tworzy się układy znacznie gęściej upakowane. Tyle, że one, właśnie z tego względu, są na promieniowanie jeszcze bardziej wrażliwe. Dlatego w tym, czym się zajmujemy, bardzo trudno za postępami elektroniki tu na Ziemi, nadążyć. Miniaturyzacja elektroniki tutaj, zmniejsza jej odporność tam. Jeśli 30 lat temu wydajność elektroniki na Ziemi do tej, którą można było wykorzystać w kosmosie była jak 2 do 1. Dziś to pewnie 5 do 1, a może nawet gorzej. Jeśli tu pracują gigahercowe procesory, tam możemy użyć nie więcej niż 300 megahercowych. To wciąż bardzo poważny problem.
Czy możemy próbować go obejść, wykorzystując lepsze algorytmy, które nie będą tak wobec procesorów tak wymagające?
Tak, wszystko, co możemy osiągnąć na poziomie software'u, oczywiście robimy, ale to może pomóc rozwiązać tylko te łatwiejsze problemy, nie pomoże jeśli mikroprocesor zacznie się palić. Niektóre efekty promieniowania, np. skutki działania wysokoenergetycznych cząstek, wywołujących przepięcia i przepływy prądu o natężeniu kilku amperów, można porównać właśnie do przepalania. Z pomocą software'u nie jesteśmy w stanie nic z tym zrobić. Trzeba zbudować hardware, który będzie pracować nawet jeśli te wysokoenergetyczne cząstki będą przez ten układ przelatywać. Potrzeba specjalnych układów scalonych.
Naukowcy i inżynierowie Europejskiej Agencji Kosmicznej z pewnością bardzo dokładnie śledzą to, co robi NASA, zapewne też nasłuchują wieści na temat łazika Opportunity, który podczas gigantycznej burzy na Marsie zapadł w stan uśpienia. Nie wiadomo, czy jeszcze zdoła się obudzić. Jak ważne są te doświadczenia dla kolejnego europejskiego programu marsjańskiego?
Czerpiemy doświadczenia i wiedzę ze wszelkich dostępnych źródeł, oczywiście blisko współpracujemy z NASA. Amerykańskie łaziki wykorzystują choćby możliwość transmisji danych za pośrednictwem dwóch europejskich satelitów, krążących wokół Marsa. Nie tylko się sobie przyglądamy, ale też pomagamy sobie nawzajem. Oczywiście śledzimy, co się tam dzieje. Mars to wielkie, wciąż nieznane nam miejsce, jeśli masz tam swój pojazd, dowiadujesz się o problemach, których może wcześniej nie przewidywałeś. Czasem są też pozytywne niespodzianki. Mars Exploration Rover Opportunity zapadł teraz w stan uśpienia, ale przecież miał być aktywny tylko przez ograniczony, znacznie krótszy czas. Wtedy spodziewaliśmy się, że problemem będzie stopniowe zbieranie się pyłu na panelach słonecznych. Okazało się jednak, że środowisko Marsa jest bardziej skomplikowane. Owszem, pył się zbiera, ale co jakiś czas pojawiają się te wspaniałe trąby powietrzne, burze pyłowe, które czyszczą panele jak odkurzacz. To dlatego ten pojazd mógł być czynny przez tak wiele lat. Ale o tym mogliśmy się dopiero tam przekonać, wcześniej nie było takiego sposobu. Wysłano go tam z przekonaniem, że przestanie działać góra w ciągu roku, bo panele słoneczne zostaną zasypane i braknie mu energii. Okazało się, że było zupełnie inaczej. Widać to na podstawie zapisów, poziom energii spadał, potem nagle rósł, właśnie po przejściu trąby powietrznej. Mars to trudne środowisko, jest tam wiele niewiadomych, ale niektóre z tych niewiadomych mogą okazać się pozytywne. Cały czas się uczymy.
Jak wielkie znaczenie dla budowy tej wiedzy, dla projektów kolejnych misji mają dotychczasowe sukcesy, choćby sukces sondy Cassini?
Sukces misji jest zwykle wynikiem poświecenia ludzi, którzy nad nią pracują, wynikiem wiedzy, którą posiedli. Ale po zakończeniu tej misji oni często odchodzą. Ludzie, którzy pracowali nad sondą Cassini, są już na emeryturze. Od początku tego przedsięwzięcia minęło 20 lat. To niestety jest jeden z problemów programu kosmicznego. To trwa tak długo, że ludzie, którzy coś umieją, czegoś się nauczyli, odchodzą. Część ich doświadczenia bezpowrotnie tracimy. Weźmy pod uwagę choćby rakietę Saturn 5, doświadczenie, które zdobyto budując tę gigantyczną rakietę, która zabrała nas na Księżyc, zostało już bezpowrotnie utracone. Trzeba jakby zaczynać od nowa. Oczywiście staramy się te doświadczenia zachowywać, wykorzystywać je, ale czasem okoliczności temu nie sprzyjają, trudno utrzymać tę energię do działania. Trzeba też brać pod uwagę fakt, że miedzy tymi misjami mija wiele lat, czasem nawet 20, ci którzy je prowadzą, nadzorują, też się zmieniają. To prawdziwy problem, który sprawia, że nasze działanie nie jest tak efektywne, jak powinno. Ludzie, którzy wiedzą, jak się pewne problemy rozwiązuje, odchodzą. Nowi ludzie, postawieni w podobnej sytuacji, muszą szukać rozwiązań na nowo. To interesujący aspekt całej sprawy. Jeśli nie prowadzimy misji dostatecznie często, tak naprawdę okazuje się, że stają się one bardziej kosztowne
Coraz częściej mówimy o prywatnych misjach kosmicznych. To w tej chwili bardziej publiczno-prywatne partnerstwo, czy raczej rywalizacja? Czy lepiej współpracować, czy jednak jakaś forma rywalizacji byłaby bardziej inspirująca, jak za czasów wyścigu na Księżyc?
Bardzo szanuję to, co prywatni przedsiębiorcy w tej dziedzinie robią. To wspaniałe, że myślą kategoriami eksploracji kosmosu. Wszyscy powinniśmy się w to włączyć. Bardziej intensywnie. Czy zdaje pan sobie sprawę z tego, ile każdy z nas wydaje na program kosmiczny?
Nie wiem. Zapewne niewiele.
Niech pan strzela. Ile wydaje pan jako prywatny podatnik?
Bo ja wiem. Może 10 euro miesięcznie?
7 euro, nawet mniej niż 10 euro... rocznie. Tyle my Europejczycy wydajemy na program kosmiczny. To jest problem. Jak można prowadzić badania, dokonywać odkryć mając tak mało pieniędzy?
Dlaczego tak jest? To nie jest popularne? Przecież jest... Jeśli coś w kosmosie się dzieje, ludzie się tym interesują. Amerykanie znakomicie to robią, choćby lądując gdzieś w Dzień Niepodległości, 4 lipca...
Myślę, że nikt nigdy nie badał, jak wysoko na liście priorytetów Europejczyków jest podbój kosmosu. Nikt tego nie wie. W Stanach Zjednoczonych to sprawdzano i okazało się, że 70 proc. Amerykanów oczekuje, że ich rodacy będą na Marsie w ciągu 20 lat. Nie przypuszczam, by w Europie myślano podobnie. Może nawet w ogóle nas to nie obchodzi. Mam wrażenie, że dobrze byłoby to sprawdzić, przekonać się, co Europejczycy myślą. Przecież to my byliśmy największymi odkrywcami w historii. To my odkrywaliśmy niemal cały świat, a teraz wygląda na to, że przestaliśmy się tym interesować. No nie wiem. Może powinniśmy się temu przyjrzeć, może to skłoniłoby nas do zwiększenia budżetu kosmicznego. Tak sobie myślę, że może jeśli ludzie spojrzeliby na to z tej strony może zdecydowaliby się coś zrobić. Jeśli mieliby szansę włączyć się w ambitny projekt badawczy, choćby misję na Marsa, może zgodziliby się zapłacić więcej, może zamiast 7 euro choćby 15 euro rocznie, a ich imię byłoby zapisane w kolejnej misji na Marsa, może to byłaby wystarczająca motywacja. Nie wiem. Myślę, że powinniśmy mówić ludziom, jak mało na ten cel wydajemy. Wyprawy odkrywców były pełną sukcesów domeną Europejczyków, przy każdym posiłku spotykamy coś, co przywieźliśmy z odległych miejsc, choćby ziemniaki, tak popularne we wschodniej Europie. A przecież pochodzą z Ameryki Południowej. Wszystko zaczęło się od pewnego Włocha, który zdecydował się popłynąć na zachód. Mnóstwo dobrych rzeczy z tego wynikło. Po to dokonujemy odkryć. Nie wiemy, co z nich wyniknie, ale są duże szanse, że coś dobrego. Historia tego dowodzi...