SLAVIA (Space Laboratory for Advanced Variable Instruments and Applications)

09. 07. 2023

Spolupráce mezi pracovišti AV ČR v rámci programu Vesmír pro lidstvo položila základy vědecké části konsorcia mikrosatelitu SLAVIA (Space Laboratory for Advanced Variable Instruments and Applications). Projekt nyní dokončil fázi B1, tzv. Studii proveditelnosti, definující komplexně celkové technické řešení a celou misi. Projekt byl podpořen v rámci Ambiciózních kosmických projektů Ministerstva dopravy ČR pod záštitou Evropské kosmické agentury.

SLAVIA má celou řadu vědeckých a technických cílů, které lze shrnout jednou větou: Je to mise za poklady nebes. Podle týmu mise jsou tyto poklady tři: Prospekce nerostných surovin ve vesmíru, detailní vědecké informace o meziplanetárním prachu a meteorech a také technologické dědictví pro budoucnost, jež má učinit z České republiky leadera ve výrobě levných a víceúčelových zařízení či celých družic pro komplexní chemickou analýzu.

Slavia bude reprezentovat prototyp levného široce použitelného průzkumného prostředku vybaveného pokročilými technologiemi umožňujícími ve třetí dekádě 21. století prospekci nerostného bohatství na Měsíci, Marsu a blízkozemních objektech. Průmyslová část projektu je vedena brněnskou firmou SAB Aerospace, garantem vědecké části jsou Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR a Ústav fyziky atmosféry AV ČR zodpovídající za vývoj tří přístrojů, které na palubě mikrosatelitu poletí. Ekonomická návratnost takového projektu je bezprecedentní, stejně jako hodnota vědeckých dat, která tento koncept prospekce přinese z hlediska výzkumu mineralogie, hornin, izotopového složení, stopových prvků a refraktorního materiálu na jakémkoliv tělese blízkého, ale i vzdáleného vesmíru.

Na palubě budou tři revoluční přístroje: Širokospektrální kamera Vesna bude určena k analýze světla vyzařovaného plazmatem meteorů, které vznikají při vstupu meziplanetární hmoty do atmosféry Země. Lidově se těmto úkazům říká padající hvězdy. Atomární linie prvků, které meteor vyzařuje, v sobě ukrývají informace o složení těchto objektů. Z vesmíru lze spektra pozorovat bez omezení atmosférou, počasím, mraky, aerosoly a v bezprecedentním spektrálním rozsahu, který je z pozemních stanic nedostupný. Spektrální analýza meteorů má ambici položit základy dálkového průzkumu objektů metodou laserové ablace. Podobný princip využívají i současné marsochody, které provádí spektrální analýzu laserovou ablací kamenů ve svém okolí. Stejná měření z paluby satelitů prolétajících nad povrchem Měsíce či asteroidů jsou ale zatím výzvou budoucnosti.

Fyzikální parametry plazmatu upřesní analyzátor Říp-2, který bude poprvé z oběžné dráhy zaznamenávat odrazy rádiových signálů od meteorů. Jeho antény budou také detekovat dopady prachových zrn na družici a měřit rádiové signály atmosférických výbojů. Přístroj Říp-2 navazuje na unikátní tradici českých vesmírných letů do kosmu, především na svého většího předchůdce Říp-1 a čerpá i ze zkušeností získaných při vývoji přijímače vysokofrekvenčních rádiových vln v projektu TARANIS francouzské vesmírné agentury CNES, který byl zničen při nezdařeném vypuštění družice v roce 2020.

SLAVIA ponese také pokročilý vysoce rozlišující hmotnostní spektrometr HANKA, jehož úkolem bude rozklíčovat prvkové složení meziplanetárního prachu a maličkých meteoroidů, které do něj vlétnou a jejich materiál se vypaří a ionizuje při dopadu na terč. Ionty budou zachyceny a roztříděny podle hmotnosti pomocí orbitrapové pasti. Přesné stanovení hmotností přinese jasnou informaci o prvcích i sloučeninách, které původní materiál obsahoval. Takto přesný hmotnostní analyzátor ještě do vesmíru nikdy neletěl. SLAVIA bude v blízkozemních objektech pátrat např. po železe, chromu, niklu, titanu či vodě. Tyto komodity mají na Zemi malou hodnotu, ale jejich přeprava do vesmíru je značně nákladná a materiálně omezuje velké kosmické projekty. Cílem je také detekovat zdroje, jejichž cena na Zemi postupně narůstá, ale v kosmu je jich dostatek, např. prvky vzácných zemin a drahé kovy mající velký význam pro elektrotechniku či izotop helia 3, se kterým se počítá jako s palivem druhé generace pro fúzní reaktory.

Malé státy mají pouze dvě volby, jak uspět v nadcházející éře kosmického výzkumu: Zapojit se široce do spolupráce s velkými hráči a nebo vyvinout unikátní, ostatním nedostupné technologie a koncepce. Český průmysl má velkou tradici jak z hlediska mezinárodní spolupráce, tak v oblasti unikátních technologií, např. výroby monokrystalových materiálů či elektronických součástek obsahujících tantal. Projekt SLAVIA svým zaměřením na prospekci surovin ve vesmíru otevírá České republice nové dveře do blízké i velmi vzdálené budoucnosti. Její technologie zaměstnají současné inženýry i vědce, kteří vydláždí cestu budoucím generacím svých následovníků. Někteří z nich budou při startu satelitu možná ještě v kolébkách.

Na projektu SLAVIA se v současné době podílejí následující tuzemské instituce:

S.A.B. Aerospace, s. r. o. jako tzv. prime, technologický leader mise z řad průmyslových firem (odkaz: https://www.sabaerospace.cz/ )

Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i. v roli vedoucí organizace vědecké části mise. Vědci z Oddělení spektroskopie a Oddělení chemie iontů v plynné fázi vedou vývoj orbitrapového spektrometru HANKA a hyperspektrální kamery Vesna (odkaz: https://www.jh-inst.cas.cz/ )

Ústav fyziky atmosféry AV ČR, v. v. i. v roli organizace vedoucí vývoj přístroje Říp-2 (odkaz: https://www.ufa.cas.cz/ ).

Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o. koordinující pozemní podporu v pozorování meteorů. (https://www.astrovm.cz/cz/ )

Vysoké učení technické v Brně zajišťující vývoj komunikačních systémů a vývoj optiky. (https://www.vut.cz/ )

Výzkumný a zkušební letecký ústav, a. s. zajišťující systém a platformu satelitu. (https://www.vzlu.cz/ )

HULD s.r.o. a Zaitra s.r.o. zajišťující informační technologie a vývoj software pro satelit. (https://huld.io/cz/ a https://zaitra.io/ )

Lightigo, s.r.o. zajišťující vývoj optických systémů. (https://lightigo.com/ )

Ústav mezinárodních vztahů, v. v. i. spolupracuje na problematice využívání nerostných zdrojů v kosmu a problematice mezinárodního práva. (https://www.iir.cz/ )

Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i. a Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i. zajišťují laboratorní podporu laserových experimentů (centra výkonových laserů PALS a HiLASE) a spolupracují na vývoji optických systémů satelitu. (https://www.ipp.cas.cz/index.html a https://www.fzu.cz/domov )

Středoevropský technologický institut CEITEC spolupracuje na výzkumných aktivitách souvisejících s projektem satelitu, např. vývoji optiky a výzkumu meteoritů a vzorků asteroidu Ryugu. (https://www.ceitec.cz/ )

Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská Českého vysokého učení technického v Praze (FJFI-ČVUT) spolupracuje na výzkumu vzorků meteoritů a laserových experimentech. (https://www.fjfi.cvut.cz/cz/ )

Geologický ústav AV ČR, v. v. i. a Geofyzikální ústav AV ČR, v. v. i. spolupracují na výzkumu meziplanetární hmoty. (https://www.gli.cas.cz/cs a https://www.ig.cas.cz/ )

Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i. a centrum BIOCEV spolupracují na výzkumu prebiotických látek v meziplanetární hmotě (https://www.ig.cas.cz/ a https://www.biocev.eu/cs ).

Astronomický ústav AV ČR, v. v. i. se podílí na výzkumu evoluce Sluneční soustavy a výzkumu exoplanet. (https://www.asu.cas.cz/ )

Univerzita Karlova v Praze a Masarykova univerzita spolupracují na vývoji analytických technik a hmotnostní spektroskopii. (https://cuni.cz/UK-1.html a https://www.muni.cz/ )

Poděkování: Vědecká práce vedoucí k projektu satelitu SLAVIA byla podpořena Akademií věd ČR v rámci programu Strategie AV21 Vesmír pro lidstvo a řady projektů programu Regionální spolupráce AV ČR s kraji mezi léty 2015 – 2023 (v současné době projekt R200402101 „Rozvoj pozemního segmentu kosmických misí),“ které podpořili naši spolupráci a observační činnost meteorů a meteorických spekter na Hvězdárně ve Valašském Meziříčí, a dále také Grantovou agenturou České republiky, která podpořila projekty mezi léty 2018 – 2023 laboratorní výzkum fyziky meteorů pomocí výkonových laserů (v současné době projekt 21-11366S „Simulace explozí meteoroidů a asteroidů pomocí terawattového laseru).“

Odkazy na vybrané zprávy o projektu:

Tisková zpráva ÚFCH JH:
https://www.jh-inst.cas.cz/press-release/tiskova-zprava-ceska-kosmicka-mise-slavia-chce-hledat-suroviny-ve-vesmiru-pripravnou

Aktuality AV ČR:
https://www.avcr.cz/cs/o-nas/aktuality/Ceska-kosmicka-mise-SLAVIA-chce-patrat-po-pokladech-vesmiru/

Reportáž v České televizi:
https://ct24.ceskatelevize.cz/veda/3594784-ceska-kosmicka-mise-slavia-ma-hledat-suroviny-ve-vesmiru-pripravnou-fazi-zvladla

Události komentáře České televize:
https://www.ceskatelevize.cz/porady/1096898594-udalosti-komentare/223411000370620/cast/986431/

Více ve videu:

Odkaz pro stažení videa.

Přečtěte si také