Wywiad z dr Pawłem Kabacikiem

Dr Paweł Kabacik, pracownik naukowy w Instytucie Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki Politechniki Wrocławskiej, został zaproszony do udziału w projekcie budowy anten ARISS przez ESA. Anteny zainstalowano w laboratorium modułu Columbus, które zostało wyniesione na stację ISS dnia 7 lutego 2008.

Agnieszka Zawada: Międzynarodowa Stacja Kosmiczna to spełnienie marzeń ludzi o stałym mieszkaniu w kosmosie. Czy pierwszy polski wkład w tę stację to prestiż, sława i pieniądze ? A może jak powiedział Armstrong na Księżycu to mały krok człowieka, który jest wielkim krokiem ludzkości?

Dr Paweł Kabacik: MSK ma być rzeczywiście pierwszym miejscem stałego przebywania człowieka w przestrzeni kosmicznej. Tak jak nastąpił przełom, gdy kontynent północno amerykański na zawsze został połączony telekomunikacyjnie z Europą przez kabel telegraficzny na dnie Atlantyku, tak MSK ma być przełomowym miejscem nieustannego przebywania człowieka w kosmosie. To ma ogromne znaczenie dla poznania tajemnic wszechświata, tajemnicy skąd jesteśmy, ma również ogromne znaczenie ekonomiczne i polityczne. MSK ma przygotować stałą bazę człowieka na księżycu. Baza na księżycu może mieć niezwykły wpływ na życie polityczne, gospodarcze, naukowe i społeczne na Ziemi. Baza nie będzie realizowana przez jeden kraj, ale przez każdy, który zechce się przyłączyć. Oczywiście takich krajów na świecie jest tylko kilkanaście, które mogą się włączyć w bazę księżycową ze względu na rodzaj technologii, która jest potrzebna. Lądowanie człowieka na księżycu w 1969 było szybkim efektem wyścigu, ale w tej chwili wciąż brakuje nam 12 lat do założenia stałej bazy na księżycu. Aby to mogło się spełnić musimy poznać cechy starzenia się człowieka zarówno na Ziemi, jak i w kosmosie i to jest jednym z pierwszych zadań MSK. Drugie zadanie to nauczyć się panować nad źródłami energii o dużej efektywności. Jako trzecie zadanie wymieniłbym przetestowanie organizacyjne współdziałania ludzi w przedsięwzięciu, w którym jest wielu aktorów.
Myślę, że to będzie wielki krok dla nauki polskiej, gdy w perspektywie 10-20 lat wykształcimy specjalistów, którzy umieją budować statki kosmiczne. To absurdalne myśleć dzisiaj, że jeden kraj zbuduje statek kosmiczny. Nasze zadanie to zaproponować do statków kosmicznych budowanych przez innych takie rozwiązania, które są na najwyższym poziomie technicznym, umieć zaproponować innym wartość dodaną.


AZ: Czy konstruując anteny ARISS dokonaliście jakichś innowacji, może opracowaliście nowoczesne technologie dla laboratorium Columbus ?

Dr Paweł Kabacik: Gdy przyjrzymy się 450 tonom, docelowo 500 tonom, z których ma być zbudowana MSK w 2010 roku, to właśnie te 46 ton z Europy to urządzenia o najwyższym stopniu zaawansowania technologicznego. Europa ma możliwość zademonstrowania w Columbusie technologii, których nikt inny na świecie nie posiada. Ani USA ani Japonia nie posiadają takich technologii. Przykładowo Rosja ma rozwiązania techniczne, które głęboko sięgają czasów Związku Radzieckiego. Nie mieli możliwości ich rozwinięcia, dlatego mają rozwiązania proste. Budowa statku kosmicznego w czasach radzieckich polegała na rozwinięciu 30 modeli-prototypów i wyborze jednego, podczas gdy w kulturze zachodniej budowa statku to ogromna praca komputerowa. Tworzony jest wirtualny statek kosmiczny z możliwością weryfikowania jego parametrów. Często jest tak, że już drugi lub trzeci egzemplarz to komponent, który leci w kosmos. W przypadku anten ARISS ich trzeci egzemplarz to był ten, który poleciał w kosmos. Podobnie w przypadku innych części modułu Columbus.

AZ: Dzięki Pana antenom Polska jest obecna w tym laboratorium

Dr Paweł Kabacik: To ważne, że Polska jest obecna w najbardziej zaawansowanym technicznie laboratorium jakie kiedykolwiek stworzył człowiek. Badania naukowe przeprowadzane na Columbusie są w sposób całkowicie zautomatyzowany z centrum naukowego, które znajduje się w Oberpfaffenhofen pod Monachium. Astronauci konserwują sprzęt na orbicie, natomiast badania naukowe są przeprowadzane z Ziemi w sposób zautomatyzowany. O skali nowoczesności Columbusa świadczy to, że do wyniesienia Columbusa na orbitę wystarczył tylko jeden lot promu kosmicznego, podczas gdy do wyniesienia laboratoriów amerykańskich i japońskich potrzeba 2 lub 3 loty. Laboratoria amerykańskie lub japońskie nie są tak zminiaturyzowane, nie są tak perfekcyjnie wykonane w środku. Z tego powodu wyposażenie do ich laboratoriów należy dowieść innym lotem. Columbus jest zwarty i nie trzeba było dużo masy poświęcić na kadłub, zamiast kadłuba można było przeznaczyć masę na aparaturę. W ciągu kilku godzin od podłączenia zasilania do Columbusa już rozpoczęto pierwsze eksperymenty.

AZ: Jak długo Europa będzie prowadzić swoje badania na orbicie ?

Dr Paweł Kabacik: Czas pracy laboratorium Columbus jest rozplanowany na następne 10 – 15 lat. Japończycy nie skrywali, że technologia, którą zobaczyli w Columbusie jest technologią, która ich zdumiewa. Chciałbym podkreślić też wysoką efektywność pracy zespołów europejskich, otóż z ESA zaledwie 8 osób pracowało przy module Columbus, z czego 4-5 osób rezydowało na stałe w ośrodku Cape Canaveral. Dla przykładu przy laboratoriach amerykańskich i japońskich na stałe na Cape Canaveral przebywa aż blisko 100 osób.
Przy budowie laboratorium Columbus zaangażowany był europejski biznes i przemysł. Owszem, są też części amerykańskie i japońskie, np. obowiązkowo należy zawsze użyć włazu (doku) amerykańskiego. Trzeba jednak podkreślić, że kiedy ogląda się z bliska detale to rozwiązanie europejskich paneli jest perfekcyjne, najbardziej wyrafinowane.

AZ: Dlaczego anteny z Polski znalazły się na Columbusie ?

Dr Paweł Kabacik: Jak stwierdził generał Mirosław Hermaszewski nasze anteny na Columbusie są pierwszym polskim oryginalnym rozwiązaniem technicznym w kosmosie. Nasze anteny są dość skomplikowane, gdyż muszą wytrzymać lot na orbitę w ładowni promu kosmicznego, a to wiąże się z bardzo ciężkim obciążeniem. Nie chodzi tutaj o kinetyczne obciążenie, które wynosi zaledwie 5,5 G. Chodzi mi o obciążenie akustyką. Uruchomienie silników promu kosmicznego jest jak eksplozja bomby. Siła akustyki przy starcie promu kosmicznego jest taka, że człowiek nie ma możliwości przeżyć bez ochrony. Z tego właśnie powodu przed startem promu uruchomiane są akustyczne kurtyny wodne, żeby prom kosmiczny sam od siebie się nie zniszczył. Słup ognia podczas startu ma 250 metrów, na taki błysk trudno patrzeć, a uszkodzenia mechaniczne są tak wielkie, że płoty ochronne 300 m od promu zostają spalone.

AZ: Czy poza technologią Wrocław zaoferował coś niezwykłego ?

Dr Paweł Kabacik: Ważna też jest pasja ludzi, bo chodzi o to, żeby zaproponować coś czego inni nie umieją zrobić. Kierownictwo budowy modułu Columbus powiedziało, że anteny z Wrocławia są jak szwajcarski zegarek. Chcę uczciwie powiedzieć, że anteny powstały na Politechnice Wrocławskiej w ścisłej współpracy z ESA. Nie ma bowiem dziś możliwości, aby coś powstało tylko w jednej jednostce i zostało dopuszczone do lotu promem kosmicznym. Skala zagadnień jest tak złożona i tyle problemów pojawia się do rozwiązania, że nawet największe koncerny mają partnerów. Testy muszą przeprowadzać ludzie, którzy mają doświadczenie. Laboratoria, które testowały anteny przetestowały ponad sto statków kosmicznych. Osoby, które testowały nasze anteny testowały wcześniej dwupokładowe Airbusy. Ponad 100 osób opiniuje dany projekt, jeśli choć jedna z nich ma zastrzeżenie, to wykonawca jest eliminowany z projektu. Nie można przecież astronautów narażać na niebezpieczeństwo.

AZ: Czy materiały zastosowane do wykonania anten ARISS były dostępne w Polsce czy trzeba było je sprowadzać z zagranicy ?

Dr Paweł Kabacik: Anteny zostały w całości wyprodukowane w Polsce, ważą 380 gram, z Polski jest tylko 1 gram. Jest to aluminium z Huty Aluminium w Koninie. Pozostałe materiały to np. aluminium z Niemiec o wytrzymałości trzykrotnie większej niż zwykła stal. Wszystkie materiały musiały mieć certyfikaty, no i były... drogie. Za 3 gramy kleju trzeba było zapłacić 3 tysiące dolarów. Często były to materiały, które nie mogą być sprzedawane powszechnie bez urzędowej zgody.
Anteny wykonaliśmy całkowicie w Polsce bez jakichkolwiek lutowań. Wszystkie połączenia przekazania energii są wykonane przez sprzężenia. Nie ma żadnego lutowania, ponieważ lutowania w warunkach długotrwałej eksploatacji w otwartej przestrzeni kosmicznej są niebezpieczne.

AZ: Jakie są zastosowania anten ?

Dr Paweł Kabacik: Pierwsze zastosowanie jest krytyczne dla bezpieczeństwa promu kosmicznego. Aby zapobiec takiej katastrofie jak katastrofa Kolumbii, skrzydła promów zostały wyposażane w szereg czujników, które rejestrują drgania i uderzenia w skrzydła. Jeśli doszłoby do uderzenia w skrzydło, anteny prześlą dane do sczytania przez laptopa w promie.
Drugie zastosowanie to zautomatyzowane badania przeprowadzane przez ESA. Anteny dostarczają rezultaty badań naukowych do centrum badań w Oberpfaffenhofen pod Monachium.

AZ: W jaki sposób anteny przydają się szkołom do prowadzenia lekcji ?

Dr Paweł Kabacik: Trzecie zastosowanie to użycie radioamatorskie. Wszystkie zainteresowane szkoły na świecie mogą oglądać co się dzieje na orbicie, wtedy gdy Columbus przelatuje nad ich głowami, co trwa od 3 do 11 minut. Można zadać wtedy astronautom na żywo około 18 pytań. W Polsce, w 2005 roku Wyższa Szkoła Morska w Gdyni miała możliwość zadania pytań przez radio astronautom. Jednakże zasadnicze udoskonalenie w antenach ARISS to możliwość kontaktu telewizyjnego poza dotychczasowym kontaktem radiowym. Od czasu kiedy nasze anteny są na orbicie szkoły mogą przesyłać obraz na orbitę oraz oglądać co się dzieje na MKS. I co istotne, oglądanie tego co się dzieje na orbicie nie wymaga jakiejś specjalnej zgody. Wystarczy mieć własną stację naziemną. Takie stacje kosztują około 400-600 euro, więc wiele szkół może je kupić.
Czwarte zastosowanie anten to łączność awaryjna z astronautami. Systemy łączności profesjonalnej są dziś już na tyle niezawodne, że mało prawdopodobne jest to zastosowanie. Jednak do dziś każdy astronauta lecący w kosmos musi mieć licencję i znak radioamatorski. Radioamatorzy naziemni są zobowiązani do tego, aby odpowiedzieć na sygnał radiowy astronauty w potrzebie, jak zdarzyło się kiedyś z astronautą radzieckim, któremu palił się statek kosmiczny. Polski redaktor Henryk Pacha pomógł radzieckiemu astronaucie i powiadomił radziecką kontrolę lotów.

AZ: Co było najtrudniejsze w waszej pracy? Czy zdarzały się sytuacje zniechęcenia?

Dr Paweł Kabacik: Jeżeli ktoś narzekał na terminy, od weteranów Apollo słyszał: „Nie masz pojęcia, co to znaczy mordercze tempo pracy”. Nie mieliśmy podanych od razu parametrów technicznych, które należało spełnić. Praca polegała na ciągłym dochodzeniu do wciąż oddalającego się celu. Następowały częste zmiany wymagań. Trzeba było umieć zacisnąć zęby i przez pół roku pracować od rana do nocy. Były przypadki, że doktoranci przychodzili do pracy na godzinę 10.00 a wychodzili o 6.00 rano dwa dni później. Całe trzy dni siedzieli nad projektem na Politechnice. Statki bezzałogowe są mniej wymagające niż te załogowe. Loty załogowe to zupełnie inna liga. Wchodzi przecież kwestia bezpieczeństwa transportu na orbitę i bezpieczne ściągnięcie z orbity. Anteny muszą być bezpieczne dla ludzi, muszą wspierać utrzymanie życia na orbicie, muszą być przyjazne skafandrom. Na przykład nie można było dopuścić aby anteny się rozgrzewały, bo wtedy astronauta szukający w ciemnościach uchwytu opierając się o antenę przetopiłby skafander.

AZ: Jak pracowało się Wam z partnerami w projekcie ?

Dr Paweł Kabacik: Koordynacja zespołów na całym świecie musiała być zdyscyplinowana. Na 1 kg sprzętu przypada 10 kg dokumentacji, co oznacza że na 20 ton sprzętu Columbus mamy prawie 200 t dokumentacji z podpisami. Kluczowe dokumenty i laptopy idą do wieczystych sejfów. Wszystkie czynności trzeba wykonać na dany czas, ani dzień wcześniej, ani dzień później, harmonogram jest ścisły we wszystkich laboratoriach testowych. Nie wolno zmieniać kolejności testów w laboratoriach. Trzeba być bardzo odpornym psychicznie i trzeba umieć pracować zespołowo. Na przykład, gdy wstępnie wykonaliśmy 4 bardzo dobre anteny zrobiono na nich testy wytrzymałości większe niż przewidywano i w 1 antenie pękł detal, który był najsłabszy, to zdyskwalifikowało całą serię. Na pewno ogromnie dużo się nauczyliśmy, na pewno jest to nasze szczytowe osiągnięcie życiowe.

AZ: Jak ważnym wydarzeniem było wyniesienie w kosmos „cząstki uczelni z Wrocławia”?

Dr Paweł Kabacik: To niezwykła przyjemność, gdy widzi się jak wznosi się prom kosmiczny i ma się świadomość, że coś co się zrobiło jest w jego ładowni. Na start promu przychodzi kilkaset tysięcy ludzi. Gdy start jest planowany na 14.00 to już o 10.00 są na autostradzie korki rzędu 20 – 30 kilometrów, a wszystkie pasy są zajęte. Start promów przypomina przygotowaniami polskie msze papieskie, są sektory, trybuny, miejsca, zaopatrzenie, toalety, służby bezpieczeństwa. Sektory rozproszone są na obszarze 20 km na 40 km, jedne małe, w innych jest wiele tysięcy ludzi, reszta ludzi stoi na autostradach, ulicach, poboczach, oglądają, czekają i patrzą. Start promu jest tak wyraźny, że go widać nawet z odległości 200 km. Wiele osób ogląda więc start promu z plaży Canaveral Beach z jachtów, łodzi, kajaków. Na tydzień przed startem pojawiają się napisy na tablicach ile czasu pozostało do startu. Przylądek Canaveral należy w dużej mierze do wojska, do 45 Skrzydła Kosmicznego Armii Stanów Zjednoczonych. Mówimy zwyczajowo NASA, ale gdy staliśmy na parkingu pod budynkiem NASA to może 5 % samochodów należało do NASA, reszta należała do wojska, przemysłu, biznesu, firm. Sporadycznie pojawiają się zabłąkane dusze z uczelni wyższych.

AZ: Niewielu Polaków widzi start promu z tak bliska na żywo, proszę opowiedzieć czytelnikom jak to wyglądało.

Dr Paweł Kabacik: Gdy zbliża się noc przed startem z odległości wielu kilometrów widzi się łunę świateł, które oświetlają prom kosmiczny i cały rejon. Jadąc w nocy z odległości około 15 km widzieliśmy fantastyczną łunę świetlną, a tam w niej prom kosmiczny. Prom kosmiczny startuje z tych samych miejsc, z których człowiek startował na księżyc. W dniu startu do centrum kosmicznego można wjechać tylko za zaproszeniem lub za wykupionym biletem. Sektory nie przylegają do siebie, są wyizolowanymi wysepkami. Najlepsza jest oczywiście strefa VIP na ok. 1.000 osób. W zeszłym roku trzykrotnie miałem zaproszenie do strefy VIP. Nie wolno dojeżdżać własnym samochodem, tylko autobusami.
Przez megafony wolontariusze transmitują co się dzieje. Od samego rana jest ogromne poruszenie, udaliśmy się na miejsce zbiórki autobusowej w hotelu Mariot, razem z Niemcami i dyrekcją Columbus. Autobus jedzie około 40-50 minut i ma się czas wolny, gdyż wciąż jest to 3 godziny przed startem. W niektórych miejscach jest o tyle niedobrze, że bardzo parzy słońce Florydy.

AZ: Co robiliście przez te 3 godziny w takim razie ?

Dr Paweł Kabacik: W strefie VIP jest duża hala wystawiennicza długości 180 m poświęcona lotowi człowieka na księżyc, wypełniona prawdziwymi eksponatami. Jest też kino, gdzie puszczają filmy o podboju księżyca przez Amerykanów, są sklepy, restauracje, można się sfotografować z astronautą. Cały czas przez głośniki słyszeliśmy łączność między astronautami a centrum lotów w Houston. Spiker komentował pogodę. Prom nie może przebijać się przez zbyt dużą ilość chmur. Gdyby zwały chmur nasunęły się na trajektorię lotu promu to by uniemożliwiły start. Amerykańskie odrzutowce wojskowe robiły przegląd nieba, zresztą już od rana śmigłowce szturmowe patrolowały okolice, co robiło straszny hałas nad naszym hotelem.

AZ: O czym rozmawiali astronauci z kontrolerami ?

Dr Paweł Kabacik: Na przykład: „nie ma decyzji odnośnie startu, dalej czekamy na odliczanie, problemów technicznych nie zanotowano, warunki meteorologiczne są pod znakiem zapytania”. Przed startem promu odliczanie zatrzymywane jest na 9 minucie, ta dziewiąta minuta trwa więc tak naprawdę od 25 do 45 minut. Zegar wtedy stoi i trwają konsultacje czy puścić prom czy nie.

AZ: Mieliście szczęście i dziewiąta minuta się odblokowała...

Dr Paweł Kabacik: Spiker nagle powiedział, że jest decyzja o starcie bo warunki meteorologiczne pozwalają na start i nagle ruszył zegar od 9 minuty. Na 4 minuty przed startem wszyscy wstali i odśpiewali hymn Stanów Zjednoczonych. Śpiewała go bardzo ładnym głosem solistka. Po hymnie zaczyna się już euforia i oklaski, spiker powtarza: „final acceptance for go czyli końcowe zezwolenie na start, przekazanie obliczeń do komputera pokładowego przeszło bez zakłóceń, aktywacja poszczególnych elementów, aktywacja wodnych kurtyn akustycznych”, no i później już wszyscy na głos liczą 10, 9, 8… na około 5 sekund przed startem widać kłęby dymu i ognia przed wyrzutnią. Sekundę przed startem zaczynają wybijać ognie przez struktury metalowe. Gdy jest 0 to już jest jeden wielki ogień a prom powoli zaczyna się wynurzać ze struktury, spiker mówi, że prom opuścił wyrzutnię i daje meldunki: „6 mil wysokości, 10 mil odległości, prędkość itd.” Około 10 sekund po starcie promu zaczyna dochodzić do nas ogromny huk, tak straszny, że człowiek nie wie co się dzieje, największy huk jaki ludzkość może znać. Z odległości 5,5 km huk był taki, jak wybuch bomby atomowej.

AZ: Czyli obserwacja startu promu może być niebezpieczna ?

Dr Paweł Kabacik: Trzeba wyrazić zgodę na przebywanie przy starcie promu kosmicznego. Zgoda to wydrukowane oświadczenie, które każdy dostaje, jeśli ktoś nie wysiada z autobusu to oznacza, że wyraził zgodę na warunki. Pomimo ogromnych środków bezpieczeństwa start promów kosmicznych niesie ze sobą ogromne ryzyko dla zdrowia. Toksyczne gazy po starcie promu z odległości 5,5 km mogą wywołać podrażnienia dróg oddechowych oraz oczu. Tak szybko jak prom tylko wystartuje należy opuszczać miejsce w sektorze, chmura gazów może nadejść za około 15 minut nad sektor.

AZ: Czy po starcie udaliście się już do hotelu ?

Dr Paweł Kabacik: Po starcie, gdy jest czas, można jeszcze dostać bilet do zwiedzania centrum dla turystów. My dostaliśmy zaproszenie na bankiet po starcie.

AZ: Dziękuję za rozmowę.


Laboratorium kosmiczne Columbus - laboratorium naukowe, zaprojektowane dla Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Zostało skonstruowane w Bremie przez Europejską Agencję Kosmiczną i EADS SPACE Transportation, jako głównego dostawcę. Kosztowało około 2 miliardów dolarów. Moduł lotu, system ochrony przed mikrometeorytami, moduł odpowiadający za temperaturę i kilka innych modułów zostały zbudowane w Turynie w ośrodku Alenia Spazio. Naukowcy Politechniki Wrocławskiej pod kierownictwem Dr Pawła Kabacika opracowali technologicznie innowacyjne anteny ARISS. To pierwszy polski wkład naukowy w ISS.

Laboratorium kosmiczne Columbus

Laboratorium kosmiczne Columbus


Rozmawiała: Agnieszka Zawada
Wrocław, 20.02.2008

Odsłony: 6410