Pikodružice jsou předzvěstí nové epochy vesmírné techniky

- Začátkem února úspěšně pracovala okolo Země dvojice miniaturních družic, kterým se podle nové terminologie říká pikodružice. Různé americké instituce plánují vypouštění celé řady obdobných malinkých těles. Jakmile se tato nová miniaturní technika osvědčí, podstatně se zlevní a zjednoduší veškerý kosmický provoz a průzkum.

Pikosatelity - Pikosatelity vyrobené firmou Aerospace jako část výzkumu agentury DARPA | foto: OPAL

Na počátku kosmonautické epochy se zdálo, že Sovětský svaz a Spojené státy spolu soupeří, kdo vypustí do vesmíru těžší těleso. Šlo o to, jak velké atomové bomby jsou tyhle rakety schopné dopravovat na druhou stranu zeměkoule. Vědci však stejně usilovali o to, aby do co nejmenší družice umístili co nejvíc miniaturních přístrojů. Menší elektronika totiž paradoxně slibovala větší spolehlivost a menší váha zase umožňovala lacinější vypuštění.

Nejdřív technologické zkoušky
Pokračující miniaturizace techniky zase vyžadovala příslušně miniaturní mechanické součástky a převody. Tento oříšek se podařilo odborníkům vyřešit - vznikla nanotechnika. Nyní se tedy vyvíjejí na objednávku amerických vládních agentur - kosmické NASA a vojenské DARPA - prototypy miniaturních technických zařízení pro vesmír i pro vojáky.

TYPY DRUŽIC
Normální družice od 1000 kg
Minidružice 100-1000 kg
Mikrodružice 10-100 kg
Nanodružice 1-10 kg
Pikodružice pod 1 kg

Je zajímavé, že kromě profesionálních firem a institucí se do jejich vývoje pustily dokonce skupiny neodborníků - studentů středních a vysokých škol i radioamatérů. Mikrodružici OPAL 1, která je průkopníkem nanotechniky ve vesmíru, postavili a provozují studenti Stanfordovy univerzity v Kalifornii. Toto těleso neslo šest pikodružic - pět studentských či amatérských a jednu z laboratoří firmy Aerospace v El Segundu, kde si ji objednala DARPA. Zatímco o prvních pěti zatím žádné zprávy nepřišly, dvojtěleso DARPA Picosats se 6. února oddělilo od mateřské družice a čtyři dny vysílalo zprávy o svém stavu. Každá z obou pikodružic měla tvar větší krabičky od zápalek o rozměrech 10x7,5x2,5 centimetru a vážila 226 gramů. Nesla pouze miniaturní chemické baterie schopné zajišťovat provoz maximálně na šest dnů, vysílačku a miniaturní přepínače. Obě tělesa byla spojena třicetimetrovým lankem, které obsahovalo drátek ze zlata. "Tato dvě tělesa neměla žádný vědecký úkol," říká znalec kosmonautiky Antonín Vítek z Akademie věd. "Byla určena především ke zkouškám této nové techniky, která se prosazuje pod zkratkou MEMS - MicroElectroMechanical Systems. Testoval se tam přenos informací rádiem mezi nimi a pak ještě s třetí pikodružicí a padesátimetrovou anténou, které byly v kalifornském Menlo Parku. Dále si inženýři ověřovali činnost elektromechanických přepínačů čili mechanických částí konstrukce. A za třetí, pozemní stanice zjišťovaly možnost sledování těchto malých těles, která jsou na hranici viditelnosti. Právě proto tam byl zmíněný zlatý drátek - vodič, který mohly radary identifikovat." Vypuštění dalších pikodružic chystá DARPA, tentokrát ve spolupráci s Výzkumnou laboratoří vojenského letectva, na červen. I to bude technologická zkouška. První tělesa tohoto typu vybavená vědeckými aparaturami chtějí američtí vojenští výzkumníci uvést na oběžnou dráhu za tři roky. Informace vedoucího oddělení nanotechniky z Goddardova kosmického střediska NASA Petera Panetty jsou přesnější: také kosmická agentura chce tuto techniku vyzkoušet v roce 2003 na třech mikrodružicích. Okolo roku 2008 počítá s vypuštěním stovky jednokilogramových nanodružic, které se rozestoupí na oběžné dráze a budou měřit úroveň záření přicházejícího ze Slunce i záření odraženého od Země.

Stovky laciných nano- a pikodružic
"To není jenom koníček. Mnoho lidí si uvědomuje, že to je budoucnost," upozornil Peter Panetta z Goddardova střediska. "Naším konečným cílem je postavit družici na jediném čipu," prohlásil Siegfried Janson, vedoucí vědecký pracovník firmy Aerospace, loni v deníku New York Times. "Hovoříme o plně integrovaných družicích, které se mohou levně vyrábět po stovkách a posílat do vesmíru ve skupinách, aby tam plnily rozličné úkoly." Přednosti nanodružic a pikodružic budou obrovské. Když se porouchá jedna klíčová aparatura na normální velké družici či meziplanetární sondě, vyřadí to z provozu celý objekt. Jestliže místo toho začneme vysílat velké počty miniaturních družic, potom chyba jedné či několika z nich způsobí jenom menší škodu. To bude platit například u zmíněného věnce nanodružic pro registraci slunečního záření - může se jich deset porouchat, ale stále ještě zbylých devadesát bude fungovat. Anebo přistane na povrchu Marsu stovka nanoroverů, přičemž každá desítka ponese jiné výzkumné detektory - i kdyby jich havarovala polovina, zbývající půlka určité údaje odvysílá. Mark Campbell z Washingtonské univerzity v Seattlu zpracovává na zakázku NASA koncepce využití nanodružic a pikodružic pro výzkum dalekého vesmíru. Podle jeho názoru bude výhodné poslat třeba k asteroidu či kometě poloautomatickou sondu, z níž po přiblížení k cíli vyletí stovka miniaturních průzkumníků - a ti ho důkladně prozkoumají, přičemž informace na Zemi odešlou prostřednictvím mateřského tělesa. Stejným způsobem lze velmi efektivně studovat jednotlivé oblasti planet sluneční soustavy. V případě potřeby se může z těchto družic zformovat výkonná anténa, která bude vysílat údaje ze vzdálených končin vesmíru. "Odhaduji, že potřebujeme 15 až 20 let, abychom takové průzkumnické systémy vytvořili," řekl Campbell v New York Times, "ale nezbytnou technologii už máme." Jakmile se technika MEMS osvědčí a zlevní, začne se využívat i pro pozemské potřeby. Tak jako veškeré objevy a vynálezy původně iniciované potřebami armády a kosmického výzkumu.