Návštěva v brněnském Honeywellu je vždycky zážitek. Více jak 850 inženýrů produkuje takové množství myšlenek, z nich odvozených technologií, softwaru, komplexních řešení a produktů, že by jen zběžné prozkoumání zabralo týdny. Tentokrát jsem mohl nahlédnout do laboratoří, kde se pracuje na vesmírných projektech.
Jak shrnout dojmy… Nosím v sobě tu klukovskou představu, že do vesmíru směřuje naprostá špička technologického vývoje. V Honeywelu jsem se znovu ujistil, že je to naprostá pravda.
Fascinující přesnost
Na stole leží Coarse Pointing Assembly (CPA), zařízení velikosti lidské hlavy. Zvenku je to hrubě opracovaný hliníkový monolit, jasně vidíte stopy po CNC fréze. Uvnitř naopak vládne těžko představitelná přesnost.
CPA v brněnské vývojové laboratoři Honeywell Aerospace Technologies.
CPA slouží k optické komunikaci mezi satelity. Obecný popis zní trochu nudně, ale představte si dvě tyhle jednotky, jak na sebe namíří lasery na vzdálenost sedm nebo klidně deset tisíc kilometrů!
Paprsek se musí trefit do zrcátka o rozměrech cca 20 × 10 cm, přitom oba satelity sviští volným prostorem rychlostí v řádu desítek tisíc kilometrů za hodinu.
Uhnout laserem o jediný stupeň znamená, že cílové zařízení minete o 170 kilometrů. Kdežto tahle brněnská hračka se trefí do okénka o šířce pár centimetrů – na vzdálenost větší, než je to z Prahy na nejjižnější cíp Afriky.
Jak se ta dvě zařízení najdou ve vesmíru na vzdálenost tisíců kilometrů? Dráhy satelitů jsou s dostatečnou přesností známé a palubní počítače optických jednotek mají implementovaný algoritmus PAT (Pointing, Acquisition, Tracking), který slouží k zaměření, získání a udržení spojení mezi satelity (více si o algoritmu můžete přečíst zde).
Mimochodem do budoucna se o této technologii uvažuje i pro datové spojení mezi Měsícem a oběžnou dráhou Země (střední vzdálenost Měsíce od Země je 384 403 km).
Vesmírný broadband
Podmínky jsme si popsali, takže když už se lasery trefí do zrcátek, jak rychlé datové spojení vznikne? „Cílem je dosáhnout přenosové rychlosti 100 Gbps pro páteřní satelitní síť. V nedávné minulosti bylo již dosaženo rychlosti 200 Gbps na optickém linku z orbity na pozemskou stanici,“ vysvětluje Tomáš Neužil, Technical Manager, který projekt v Honeywell Aerospace Technologies vede.
Co přes ten datový kanál teče? Optická komunikace má několik použití. Jednou z aplikací je přenos kvantově šifrovaných dat (takovou optickou komunikaci nelze nepozorovaně odposlouchávat). Druhou skupinou aplikací je přenos vysokého objemu dat, typicky jde o obrazové informace z elektrooptických nebo radarových systémů. Využití kanálu je závislé na konkrétní aplikaci a konkrétním provozovateli satelitní sítě.
Když gravitace ohýbá keramiku
Mám ještě jeden způsob, jakým vám přiblížím, s jakou přesností Honeywell pracuje při konstrukci CPA. Už zmíněné zrcadlo je vyrobené ze speciálního materiálu, který má minimální (z pohledu laika bychom řekli nulovou) tepelnou roztažnost, což je klíčové, protože se počítá s pracovními teplotami od -40 do +70°C.
Sklokeramický základ zrcadla pro CPA.
Zjednodušeně se dá říct, že jde o kombinaci skla a keramiky. Oba tyto materiály si spojujeme s pevností, tvrdostí a křehkostí. Naopak ohebnost je asi poslední vlastnost, která by vás v této souvislosti napadla.
Ale v Honeywellu mají tak přesné přístroje, že jsou schopní změřit tzv. gravity sag – tedy průvěs zrcadla v důsledku gravitace. Představte si, že držíte sklokeramické zrcadlo svisle, kolmo k zemi. Pak jej otočíte o 90° tak, aby bylo rovnoběžně se zemí. Zrcadlo držíte za konzoli uprostřed a kraje zrcadla se vlivem gravitace/své hmotnosti ohnou, prověsí. Pohybujeme se v řádu nižších desítek nanometrů (1 nm je milióntina milimetru, neboli miliardtina metru).
Vidíte, jak se ohýbá? Ne, tohle pouhým okem zkrátka neuvidíte...
Zajímavá je i odrazná vrstva zrcadla. Je to tenká kovová vrstva nanesená na sklokeramický substrát (na fotkách výše ještě chybí). V jiných případech jde o řez bloku hliníkové slitiny a následné leštění. Na samostatný článek by byl mechanický pohon, který je podle instrukcí palubního počítače schopný natáčet polohovat zrcadlo s výše popsanými nároky na přesnost. Ale o tom zase příště...