Ten satelita ma aparat z płynną soczewką i rozkładany wysięgnik. Może fotografować Ziemię oraz własną konstrukcję.
Australijski satelita Buccaneer zrobił sobie zdjęcie z orbity, ale nie dzięki zwykłego aparatu czy telefonem z selfiestickiem. Wykorzystał do tego płynną soczewkę, która potrafi zmieniać ostrość bez przesuwania szklanych elementów. To pierwsze potwierdzone zastosowanie takiej technologii w przestrzeni kosmicznej. Buccaneer Main Mission krąży 590 km nad Ziemią i ma specjalny wysięgnik przypominający kijek do selfie. Może dzięki niemu fotografować nie tylko naszą planetę, ale także własną konstrukcję.
Wysunął ramię i skierował aparat na samego siebie
Buccaneer Main Mission jest niewielkim satelitą typu CubeSat, zbudowanym przez australijski Defence Science and Technology Group (DSTG) we współpracy z krajowym przemysłem kosmicznym. Na orbitę trafił w marcu 2025 r. na pokładzie rakiety Falcon 9 firmy SpaceX.
Jego rozmiary odpowiadają mniej więcej niewielkiej walizce, ale konstrukcja kryje kilka naprawdę nietypowych rozwiązań. Jednym z nich jest MANTIS, eksperymentalny system obrazowania pozwalający obserwować zarówno Ziemię, jak i samego satelitę.
Inżynierowie zastosowali rozkładane aluminiowe ramię, które podczas startu pozostaje złożone wewnątrz konstrukcji. Po wysunięciu odsuwa układ optyczny od korpusu, umożliwiając sfotografowanie elementów, których nie zobaczyłaby zwykła kamera skierowana na zewnątrz.
Kluczową rolę odgrywa tutaj obrotowe lustro o dwóch powierzchniach. Jedna jest wypukła i pozwala objąć obrazem konstrukcję satelity, druga płaska, przeznaczona do obserwacji Ziemi.
W sierpniu 2025 r. australijscy inżynierowie po raz pierwszy rozłożyli MANTIS na orbicie i wykonali serię zdjęć Buccaneera. Sukces potwierdzono publicznie. Nie był to przypadkowy obraz uchwycony podczas zwykłej obserwacji planety. Całe urządzenie zaprojektowano m.in. po to, żeby satelita mógł samodzielnie sprawdzać, jak wygląda jego konstrukcja po starcie i podczas dalszego pobytu na orbicie.
Soczewka zawiera płyn, dzięki temu nie trzeba przesuwać szkła
Najbardziej niezwykłym elementem aparatu jest soczewka, której adekwatności optyczne można zmieniać elektrycznie. W tradycyjnym obiektywie ustawianie ostrości często wymaga przesuwania soczewek względem matrycy. To sprawdzona metoda, ale oznacza konieczność stosowania mechanizmów napędowych, prowadnic i innych ruchomych części.
W przypadku Buccaneera wykorzystano komórkę zawierającą dwie ciecze. Przyłożenie odpowiedniego napięcia zmienia kształt granicy pomiędzy nimi, a tym samym sposób załamywania światła. Aparat może dzięki temu ustawiać ostrość na przedmiotach znajdujących się blisko niego lub na obiektach oddalonych o setki kilometrów. Cały proces nie wymaga mechanicznego przesuwania elementów odpowiedzialnych za ogniskowanie.
O płynnych soczewkach pisaliśmy już wiele lat temu przy okazji telefonów Xiaomi, które miały wykorzystać podobną zasadę do zmniejszenia rozmiarów aparatów. Na Ziemi chodzi przede wszystkim o miniaturyzację i szybkość ustawiania ostrości. W kosmosie dochodzi jednak jeszcze kwestia niezawodności.
Każdy mechanizm z ruchomymi częściami może się zużyć, zaciąć albo ulec uszkodzeniu. W satelicie oznaczałoby to utratę funkcji, której po starcie zwykle nie da się przywrócić poprzez fizyczną naprawę. Płynna soczewka pozwala ograniczyć liczbę takich elementów w samym układzie ogniskowania. Nie oznacza to oczywiście, iż cały aparat jest pozbawiony mechaniki. MANTIS przez cały czas ma rozkładane ramię i obracające się lustro.
Przed startem dokładnie sprawdzili, czy promieniowanie jej nie zniszczy
Umieszczenie cieczy w aparacie kosmicznym wiązało się z ryzykiem, którego nie dało się łatwo ocenić tylko na podstawie doświadczeń z urządzeniami pracującymi na Ziemi. Satelita przechodzi przez kolejne okresy intensywnego nasłonecznienia i wychładzania. Jest również narażony na promieniowanie wysokoenergetycznych cząstek, które mogą uszkadzać elektronikę i zmieniać adekwatności materiałów.
Jeszcze przed startem próbki płynnych soczewek trafiły do Australian National University, gdzie wykorzystano akcelerator cząstek do symulowania oddziaływania promieniowania kosmicznego. Badacze poddawali je działaniu wiązek wysokoenergetycznych protonów, sprawdzając, czy zmieniają się adekwatności optyczne materiału. Testy nie wykazały pogorszenia parametrów soczewek w zastosowanych warunkach.
Prawdziwy sprawdzian odbył się jednak dopiero na orbicie. Tam aparat z płynną soczewką pomyślnie wykonał zdjęcia, potwierdzając, iż rozwiązanie może funkcjonować w rzeczywistym środowisku kosmicznym.
Sam satelita musiał przy tym radzić sobie z innymi skutkami promieniowania. W ciągu pierwszych 6 miesięcy misji odnotowano co najmniej 10 anomalii wywołanych jego oddziaływaniem. Systemy pokładowe wykryły problemy i umożliwiły powrót do normalnej pracy.
Po co satelicie selfie? Żeby zobaczyć własne uszkodzenia
Pomysł fotografowania samego siebie z orbity ma tak naprawdę szalenie praktyczne zastosowanie. Satelity wyposażone są w rozkładane anteny, panele słoneczne i inne elementy, które muszą działać przez wiele lat. Ich stan zwykle ocenia się na podstawie telemetrii, czyli danych wysyłanych przez czujniki.
Problem pojawia się tak naprawdę dopiero wtedy, gdy coś działa nieprawidłowo, ale komputer nie potrafi jednoznacznie wskazać przyczyny. Antena może nie rozłożyć się do końca, fragment konstrukcji może zostać uszkodzony podczas startu, a niewielkie uderzenie kosmicznego śmiecia może zmienić położenie któregoś elementu. Zdjęcie pozwala zobaczyć problem bezpośrednio. Nie zastępuje oczywiście pełnej diagnostyki, ale dostarcza informacji, których nie zawsze można uzyskać z pomiarów elektrycznych.
W przyszłości podobne systemy mogłyby być wykorzystywane do inspekcji bardziej rozbudowanych satelitów. Szczególnie wartościowe byłyby na urządzeniach wyposażonych w duże anteny i konstrukcje rozwijane dopiero po znalezieniu się na orbicie.
Warte odnotowania jest to, iż polscy naukowcy pracują już nad innym sposobem zmieniania adekwatności optyki satelitów po starcie, wykorzystując programowalne układy sterujące przepływem światła. Oba pomysły opierają się na podobnym założeniu: satelita powinien umieć dostosowywać pracę instrumentów bez konieczności fizycznej ingerencji.
Zrobili antenę z taśm kupionych w sklepie budowlanym
Płynna soczewka nie jest jedynym nietypowym elementem Buccaneera. Jego podstawowa misja wcale nie polega na wykonywaniu fotografii. Australijski resort obrony wysłał satelitę przede wszystkim po to, żeby badać rozchodzenie się fal radiowych przez jonosferę, czyli warstwę górnej atmosfery zawierającą naładowane cząstki.
Fale z zakresu HF mogą dzięki oddziaływaniu z jonosferą docierać daleko poza horyzont. Ma to znaczenie dla wojskowej łączności i radarów dalekiego zasięgu, dlatego Australijczycy chcą dokładniej modelować zmiany zachodzące w tym obszarze.
Do wykonywania pomiarów potrzebna była odpowiednio duża antena. Inżynierowie stworzyli więc rozkładaną konstrukcję o długości 3,2 m, wykorzystując kilka zwykłych metalowych taśm mierniczych kupionych w sklepie budowlanym.
Brzmi nietypowo, ale takie taśmy mają dokładnie potrzebną adekwatność. Można je zwinąć do niewielkiej objętości, a po rozwinięciu zachowują sztywność pozwalającą utrzymać odpowiedni kształt. W satelicie mierzącym około 30 cm długości udało się więc umieścić antenę ponad 10 razy dłuższą od jego korpusu.
Buccaneer ma też eksperymentalny terminal komunikacji laserowej, przeznaczony do sprawdzenia możliwości szybkiego przesyłania danych na Ziemię. Podobne rozwiązania testowali niedawno Brytyjczycy, którzy podczas 90-sekundowego przelotu satelity pobrali laserem wiele gigabitów informacji.
W przypadku australijskiej misji nie ogłoszono jeszcze porównywalnego sukcesu transmisji. Sam terminal pozostaje jednym z eksperymentów technologicznych prowadzonych na pokładzie.
Mały satelita testuje technologie dla znacznie większych
Buccaneer Main Mission znajduje się w tej chwili na orbicie synchronicznej ze Słońcem, około 590 km nad powierzchnią Ziemi. Całą misję prowadzi się z australijskiego centrum kontroli DSTG Edinburgh w Australii Południowej.
Według aktualnych obliczeń satelita pozostanie w przestrzeni kosmicznej jeszcze około 8 lat. Później opór szczątkowej atmosfery powinien stopniowo obniżyć jego orbitę, aż urządzenie wejdzie w gęstsze warstwy atmosfery i spłonie.
Australia nie przygotowała go jednak wyłącznie do tego konkretnego eksperymentu. Projekt ma rozwijać krajowe kompetencje związane z budową, testowaniem i obsługą satelitów, a wypróbowane rozwiązania będzie można wykorzystywać w kolejnych, bardziej zaawansowanych konstrukcjach.
Podobne doświadczenie gromadzi również Polska, gdzie satelita wojskowy MikroGlob-1 przesłał już pierwsze szczegółowe obrazy Ziemi, choć przez cały czas przechodzi kalibrację i testy. W obu przypadkach liczy się nie tylko uzyskanie pojedynczego zdjęcia, ale zbudowanie technologii, którą będzie można wykorzystać przy następnych misjach. Selfie Buccaneera w rzeczywistości pokazuje, iż niewielki statek kosmiczny potrafi sam sprawdzić stan swojej konstrukcji, a jego aparat może dostosowywać ostrość bez tradycyjnych mechanizmów.
*Źródło zdjęcia wprowadzającego: space.gov.au
