Mikrosatelity – szansa dla polskiego przemysłu kosmicznego?

Polskie satelity – założenia strategii

Jednym z czterech obszarów strategicznych, które znalazły się w założeniach przygotowanej przez Ministerstwo Rozwoju Polskiej Strategii Kosmicznej znajduje się program "polskiego satelity". W jego ramach nasz kraj mógłby wejść na wyższy poziom w łańcuchu wartości urządzeń satelitarnych, a także uruchomić produkcję lub integrację tego typu sprzętu siłami krajowego przemysłu. Definiując cele strategii kosmicznej, ministerstwo skupiło się na dwóch podstawowych obszarach. Pierwszym z nich są średnie i duże satelity wypełniające różnorodne funkcje, a więc telekomunikacyjne, nawigacyjne i obserwacji Ziemi. Pierwszym spodziewanym projektem w tym obszarze jest polski satelita optoelektroniczny przeznaczony głównie na potrzeby Ministerstwa Obrony Narodowej. 

Czytaj też: Założenia Polskiej Strategii Kosmicznej. Krok milowy dla branży

Samodzielna budowa takiego satelity przez Polskę jest jednak w perspektywie najbliższych 10 lat bardzo trudna do realizacji ze względu na zbyt niski poziom kompetencyjny polskiego przemysłu kosmicznego, brak odpowiedniego zaplecza przemysłowego, a także silną konkurencję ze strony dużych, międzynarodowych graczy takich jak koncerny Airbus Defence & Space, Thales Alenia Space lub OHB Systems. Czyniłoby to więc próbę wejścia przez polski przemysł na ten rynek zadaniem bardzo trudnym, czasochłonnym i wymagającym ogromnych nakładów finansowych. Z tego powodu, jeśli Warszawa zdecyduje się na pozyskanie satelity o wadze co najmniej kilkuset kilogramów, to taki sprzęt powstanie w kooperacji z zagranicznymi koncernami, a udział w nim polskich firm pozostanie prawdopodobnie ograniczony do dostarczania komponentów. Podobnie będzie w sytuacji większego zaangażowania się naszego kraju w programy budowy kolejnej generacji satelitów nawigacyjnych i obserwacji Ziemi w ramach europejskich programów Copernicus i Galileo. Oczywiście jednak pewne pozyskane w takich programach kompetencje mogą posłużyć do przyszłej budowy własnych, mniej skomplikowanych obiektów. 

Mikrosatelity – czy przemysł podoła wyzwaniu? 

Inaczej wygląda sytuacja w dziedzinie mikrosatelitów o wadze poniżej 150 kg i większych instrumentów o masie od 150 do 500 kg, a do tego jest to rynek rozwijający się niezwykle szybko. Wraz z postępującą miniaturyzacją urządzenia tej klasy mogą już powoli wypełniać zadania zarezerwowane do tej pory dla satelitów ważących setki lub tysiące kilogramów. Na tym tle należy pozytywnie ocenić, że zbudowanie polskich małych satelitów zostało umiejscowione w założeniach Polskiej Strategii Kosmicznej jako cel o wysokim priorytecie. Czy jednak krajowy przemysł kosmiczny jest w stanie podołać temu wyzwaniu?  

Do tej pory polskie firmy z branży kosmicznej nie ukończyły jeszcze żadnego satelity. Pod tym względem większe doświadczenie mają więc polscy studenci z Politechniki Warszawskiej, którzy w 2012 roku wysłali na orbitę niewielkiego CubeSata PW-Sat, a obecnie pracują nad drugim, większym satelitą tej klasy PW-Sat2, który poleci w kosmos w grudniu 2017 roku na pokładzie rakiety Falcon 9. Pewne osiągnięcia w tym zakresie ma także Centrum Badań Kosmicznych PAN, które miało znaczący udział w powstaniu dwóch nanosatelitów naukowych konstelacji BRITE – Heweliusza i Lema. Podobnie jednak jak w przypadku urządzeń studenckich były to stosunkowo niewielkie urządzenia o masie około 6 kg, użyteczne do testów technologii i badań naukowych, ale nie mogące wypełniać niektórych funkcji zapisanych w założeniach Polskiej Strategii Kosmicznej takich jak obserwacja Ziemi czy zastosowania militarne. 

Polskie kompetencje

Polski przemysł kosmiczny dzięki wejściu naszego kraju do Europejskiej Agencji Kosmicznej w 2012 roku zaczął jednak zdobywać doświadczenia w budowie komponentów dla misji kosmicznych. W tym roku zintegrowane w Polsce podzespoły znalazły się na pokładzie sondy Trace Gas Orbiter, która prowadzi obecnie badania z orbity Marsa z wykorzystaniem kamery CaSSIS, której blok zasilania opracowali naukowcy i inżynierowie z CBK PAN, a integracji dokonano w "clean roomie" firmy Creotech Instruments. Także w drugiej fazie misji planowanej na 2020 rok znajdą się elementy powstałe w naszym kraju, opracowane przez Sener Polska. Polskie firmy zaangażują się także w inne ambitne misje ESA m.in. PROBA-3, JUICE czy ATHENA. 

Czytaj też: Ucieczka na ATHENĘ

Równolegle, dzięki doświadczeniom zebranych przy współpracy z ESA, polscy przedsiębiorcy zaczęli również coraz śmielej myśleć o konstrukcji własnych satelitów. Pierwszym przykładem rozpoczęcia prac nad satelitą komercyjnym jest projekt SAT-AIS-PL, który wejdzie w skład międzynarodowej konstelacji dostarczającej dane na potrzeby monitorowania i nadzoru bezpieczeństwa ruchu morskiego, z której korzystają zarówno podmioty krajowe, jak i zagraniczne. W skład konsorcjum, które zbuduje tego ważącego około 40 kg satelitę, wchodzą firmy: Hertz Systems, Atos Polska, Śląskie Centrum Naukowo-Technologiczne Przemysłu Lotniczego oraz instytucje naukowe: Centrum Badań Kosmicznych PAN, Instytut Łączności i Akademia Morska w Gdyni. Liderem projektu jest natomiast Creotech Instruments S.A. To pierwszy ważący więcej niż 10 kg i bardziej skomplikowany satelita, jaki powstanie w naszym kraju. 

Czytaj też: Przemysł o polskim satelicie SAT-AIS-PL

Na tym etapie rozwoju polskiego sektora kosmicznego zasadne jest zadanie pytania, czy możliwości polskiego sektora kosmicznego nie staną się w perspektywie kilku lat wystarczające do integracji podobnych niewielkich urządzeń na potrzeby narodowego programu kosmicznego? Jak podkreśla prezes Creotech Instruments S.A., jest to jak najbardziej możliwe. 

Polski przemysł kosmiczny już dziś jest w stanie wyprodukować nanosatelity, a w perspektywie 3-4 lat powstanie pierwszy, w pełni polski mikrosatelita – SAT-AIS-PL. Na czele konsorcjum, które to urządzenie buduje, stoi Creotech Instruments S.A. i jest to najbardziej zaawansowany projekt kosmiczny realizowany praktycznie w całości przez polski przemysł w silnej współpracy z centrami naukowymi. Po zakończeniu tego przedsięwzięcia nasza firma będzie w stanie integrować kolejne mikrosatelity w oparciu o przetestowaną platformę.

Czytaj też: Prezes Creotech: Opracowanie małych platform satelitarnych ambitnym i realnym celem

Zainteresowanie rynkiem małych satelitów zaczęły również zgłaszać inne firmy. Przykładem może być wrocławskie przedsiębiorstwo SatRevolution S.A., które już w przyszłym roku planuje wysłać na orbitę komercyjnego, dwujednostkowego CubeSata oraz mniejsze PhoneSaty. Należy jednak mieć przy tym na uwadze, że CubeSaty i inne satelity ważące poniżej 10-15 kg to zupełnie inna kategoria sprzętu niż mikrosatelity takie jak SAT-AIS-PL. Ich budowa jest stosunkowo łatwa, produkcja nie wymaga dużych funduszy, a wiele komponentów można pozyskać przez internet. Próg wejścia na ten rynek jest więc stosunkowo niski, a sprzęt tej klasy może w bardzo ograniczonym zakresie odpowiedzieć na wyzwania opisane w założeniach Polskiej Strategii Kosmicznej. 

Co oferują mikrosatelity? Jak wygląda konkurencja? 

Nieporównywalnie większe możliwości mają już teraz satelity o masie poniżej 500 kg. Dzięki postępującej miniaturyzacji na platformach tej wielkości lub nawet znacznie mniejszych o masie poniżej 150 kg można będzie zamontować systemy telekomunikacyjne, optoelektroniczne, syntetyczną aperturę radarową (SAR) lub wyposażenie badawcze służące do obserwacji kosmosu takie jak teleskopy i spektrometry, które np. pozwoliłyby obserwować kosmos w pasmie UV.

Rozpoczęcie krajowego programu tej kategorii pozwoli też na wypełnienie innych celów zawartych w założeniach strategii kosmicznej, czyli budowy kompetencji w ramach polskiego przemysłu i sektora kosmicznego oraz dalszego rozwoju kompetencji w dziedzinie systemów do eksploracji kosmosu. Pozwoli również na rozwój tzw. "clean roomów", w których byłyby składane satelity w głównej mierze w oparciu o już istniejącą, ale często niewykorzystywaną infrastrukturę. 

Warto przy tym zauważyć, że obecnie na świecie w tym segmencie widać pewną niszę, w której miejsce dla siebie mogą znaleźć polskie podmioty. O ile, jak zostało wspomniane wcześniej, rynek dużych satelitów o masie powyżej 500 kg został już zmonopolizowany przez duże koncerny, to satelitami o małej wadze ciągle zajmuje się w Europie stosunkowo niewiele firm. Rynek ten jednak będzie się z pewnością zapełniał w najbliższych latach, a firmy nim zainteresowane będą się musiały zmierzyć z konkurencją np. ze strony izraelskich zakładów IAI, które już teraz wytwarzają platformę OptSat-3000 do obserwacji Ziemi o wadze poniżej 300 kg. Sprzęt ten zakupiły Włochy, a z pochodzących z niego danych będzie korzystać Ministerstwo Obrony Narodowej. 

Innym konkurentem są przejęte przez Airbus Defence & Space brytyjskie zakłady Surrey Satellite Technology Ltd. Także sam Airbus zapowiada prowadzenie prac nad mniejszymi od obecnie wytwarzanych platformami. Rozwiązaniem dostępnym na rynku już teraz jest także platforma PROBA opracowana przez QinetiQ, która była wykorzystywana w misjach badawczych ESA, a może też posłużyć jako baza do budowy satelitów obserwacji Ziemi i atmosfery. Eksperymenty technologiczne z mikrosatelitami prowadziła też np. niemiecka agencja kosmiczna DLR. Potencjał w tej dziedzinie zauważono jednak przede wszystkim po drugiej stronie Atlantyku, gdzie powstaje ponad połowa urządzeń tej klasy. Także NASA przeznacza coraz większe środki na rozwój małych satelitów.

Światowe prognozy rozwoju rynku

Prognozując jednak bardzo dynamiczny rozwój rynku małych satelitów w najbliższych latach, jest on wciąż jest tylko w niewielkim stopniu zagospodarowany. A należy podkreślić, że przełom w tym segmencie nadejdzie dopiero wraz z pojawieniem się tanich systemów nośnych dedykowanych do wynoszenia mikrosatelitów. Według raportu firmy Euroconsult z 2015 roku, do 2019 roku na orbitę trafi aż 510 mikrosatelitów, co oznacza wzrost o ponad 2/3 w stosunku do poprzedniego okresu pięcioletniego. 75% z nich powstanie na zlecenie agencji rządowych zarówno cywilnych, jak i wojskowych. Całkowita wartość tego rynku ma wynieść 7,4 mld USD.

Należy przy tym uwzględnić, że w prognozie nie uwzględniono dwóch gigantycznych konstelacji mikrosatelitów. Począwszy od 2017 roku OneWeb ma zacząć budować konstelację identycznych satelitów telekomunikacyjnych o wadze około 150 kg. Do 2019 roku rozmieszczanie ponad 4000 satelitów do przesyłu internetu o wadze 386 kg może też zacząć SpaceX. O własnej konstelacji myśli też Google.

Nowy raport Euroconsult z lipca 2016 roku uwzględniający już dłuższą, bo 10-letnią prognozę czasową, pokazuje już prawdziwą rewolucję. Na orbitę do 2025 roku ma trafić aż 3600 mikrosatelitów, a więc niewiele mniej niż wynosi liczba wszystkich urządzeń, które poruszają się obecnie wokół Ziemi (około 4000). Cały rynek osiągnie przy tym wartość 22 mld USD. 

Według raportu zespołu MarketsAndMarkets roczna wartość rynku ma z kolei wzrosnąć z obecnych 2,2 mld USD do 5,32 mld w 2021 roku. 

Podsumowanie 

Rynek mikrosatelitów będzie się zatem szybko zapełniać, a polskie podmioty chętne do włączenia się w niego będą miały potencjalnie większe szanse na sukces komercyjny niż w innych obszarach jak np. przy produkcji niezbyt wymagających CubeSatów. Należy mieć jednak na uwadze, że finalne losy planów takich przedsiębiorstw jak Creotech Instruments będą uzależnione od  zapewnienia odpowiedniego finansowania i zamówień rządowych w polskim programie satelitarnym. Projekty komercyjne takie jak budowa SAT-AIS-PL to wciąż za mało, by pozwolić na rozwinięcie tego rodzaju przemysłu w Polsce. Przy tym warto podkreślić, że program przyszłej pełnej integracji małych satelitów pozwoliłby na budowę sprzętu dla potrzeb naszego kraju, w tym sił zbrojnych, praktycznie "od A do Z", dając jednocześnie znaczne szanse na potencjał eksportowy, przynajmniej na rynku europejskim.