Estcube-1.

FOTO: SCANPIX

Pisisatelliite, nagu täna orbiidile jõudma pidanud Eesti esimene tehiskaaslane EstCube-1, võrreldakse seni pigem mänguasjadega. Kuid aina enam kerkivad esile nende kasulikud rakendused. Eestlased hoiavad näppu pulsil.

Mõista-mõista, milline E-tähega algav riik saatis eelmisel nädalal orbiidile oma esimese satelliidi? 1,2 kilo kaaluva kuupsatelliidi, mille iga tahk on kümne sentimeetri pikkune, toimetas ilmaruumi Hiina kanderakett. Mütoloogilise hobuse Pegasuse järgi ristitud tehiskaaslase kodulehelt saab igaüks vaadata otsekaadreid meie planeedist, mida saadab sellele paigaldatud videokaamera.

Kui nüüd lisada, et satelliidi on projekteerinud ja ehitanud riigi esimene astronaut Ronnie Nader (küll vaid suborbitaallennu kogemusega), siis peaks selgeks saama, et seekord ei ole küsitav riik Eesti. Nädalaga jõudis meist ette selline suur kosmoseriik nagu Ecuador.

Toodud näide ei tähenda veel, et oma satelliidi ehitamine ja üleslennutamine on maailmas saanud igapäevaseks, kuid viitab selgelt, kuidas pisikesed satelliidid on kosmose avanud senisest palju laiemale ringile. Kus kunagi oli paksu rahakotiga kosmoseagentuuride, suurfirmade ja sõjaväe pärusmaa, askeldavad nüüd ka väiksemad riigid, idufirmad, kümned ülikoolid kogu maailmast ning entusiasmil põhinevad harrastusprojektid.

Suur osa neist on Eesti ja Ecuadori esimeste kosmosepääsukeste sarnased kuupsatelliidid ehk on standardmõõtudega 10 x 10 x 10 sentimeetrit ja kaaluga umbes üks kilogramm. Kuupsatelliidid omakorda kuuluvad nanosatelliitide rühma, millena defineeritakse tehiskaaslasi massiga 1–10 kilogrammi.

Nanosatelliitidele ennustatakse Moore’i seaduse sarnast eksponentsiaalset kasvu. Kui arvutirevolutsiooni aluseks olev Moore’i seadus sedastab, et transistoride arv kiibil kahekordistub ligikaudu 18 kuuga, siis nanosatelliitide lühikesest ajaloost on leitud seaduspära, et orbiidile viidud tehiskaaslaste arv kahekordistub iga viie aastaga. Kui praegu viiakse aastas orbiidile 20–30 nanosatelliiti, siis 2020. aastaks suureneb see ennustuste kohaselt 120–180 satelliidini.

Juba kavandatakse ka esimesi nanosatelliitide võrgustikke. Eurorahal teadusprojekt QB50 plaanib töötada välja viisi, kuidas lähetada üheainsa lennuga ilmaruumi palju kuupsatelliite.

«QB50 arendab platvormi, lansseerimise võimekust,» räägib Kristo Reinsalu, ettevõtte Invent Baltics projektijuht ja konsultant, kes on koordineerinud mitmeid mahukaid kosmosevaldkonna arendusprojekte. «Olgu, lansseerime, aga pigem on küsimus, mida. Kas tudengisatelliite või midagi enamat?»

Tõepoolest, kosmoseringkondades kohtab paljusid, kes suhtuvad nanosatelliitidesse skeptiliselt ega usu, et need suudavad teha midagi tõeliselt kasulikku. Parimal juhul on tegu haridusotstarbeliste mänguasjadega, on kõlanud arvamusi. «See on müüt, mis vajab kummutamist,» on Reinsalu veendunud.

«See kõlab samamoodi, nagu arvas telegraafitööstus 20. sajandi alguses telefonide kohta. Praegu ei osata veel arvata, mida nanosatelliidid tegelikult võivad pakkuda,» lisab ta. Milline on nanosatelliitide nišš kosmoseteaduses ja -äris, aitavadki eestlased välja selgitada.

«Suure osa satelliitide põhiülesanne on populariseerimine, näpuotsaga on seal teadust ja ega palju rohkemat olegi,» tõdeb Reinsalu. «Kas kuupsatelliidid hakkavad rahuldama ka muid eesmärke peale populariseerivate? Hakkasimegi mõtlema, et võiks olla midagi enamat, mida kuupsatelliidid saaksid teha.»

Nii sündis Euroopa Liidu seitsmendast raamprogrammist rahastatav koostööprojekt NANOSAT, mida Reinsalu koordineerib. Selle aasta 1. jaanuaril alanud projekt, kus on partnereid ka Taanist, Rootsist ja Saksamaalt, püüab välja selgitada kõik nanosatelliitidega tegelejad, uurida nende tehtut ja plaane ning pakkuda välja, mille jaoks oleks nanosatelliite võimalik rakendada ja kuidas neid omavahel paremini koostööd tegema panna.

Just võimalikele rakendustele on Reinsalu sõnul seni vähe tähelepanu pööratud, osaliselt valitseva arusaama tõttu, et pisikesse kuupi polegi võimalik midagi eriti asjalikku mahutada. Ka asjatundjad jäävad hätta, kui paluda välja tuua mõni näide silmapaistvatest rakendustest, mis viivad nanosatelliitide kasutamise uuele tasemele.

Ent selliseid, mis suudavad Maa pildistamisest ja raadiosidest enamat, leidub siiski aina enam. Olulise valdkonnana, isegi ühe põhilisena tuuakse esile uute tehnoloogiate ja ka teenuste testimine. Seda teeb ju ka meie EstCube-1, mille pardal on elektrilise päikesepurje nanojuhtme lahtikerimismehhanism. Ükski maapealne katsetus ei asenda kosmose karmides tingimustes läbi tehtud proovi.

Teistest uudsematest lahendustest toob tarkvarafirma CGI Eesti harus kosmoseprojektide peal töötav tarkvaraarhitekt Lauri Kimmel välja Taani Aalborgi ülikooli tudengisatelliidi AAUSAT3, mis katsetab laevade asukoha automaatse tuvastuse süsteemi. Samuti Surrey ülikooli satelliidi Strand-1, mis viis esimesena ilmaruumi Androidi operatsioonisüsteemil töötava nutitelefoni. Seda plaaniti põhipardaarvuti kõrval kasutada satelliidi juhtimisel, kahjuks aga ütles kosmoselootsik enne katsetusi üles.

Plaanitavate, kuid mitte veel käiku lastud rakenduste seas on näiteks termokaameraga nanosatelliidi kasutamine Saksamaa linnade torustikulekete avastamiseks ja elektriarvesti näitude koguja neist isoleeritud Inglismaa piirkondadest, kuhu ei ulatu isegi mobiililevi.

Uute rakenduste välja töötamise teevad võimalikuks kaks suundumust. «Viimaste aastakümnete põhiline trend on miniaturiseerimine,» ütleb Reinsalu. «Absoluutselt kõik läheb väiksemaks.»

Nii nagu kahanevad meie kodused seadmed ja vidinad, muutub kompaktsemaks ka kosmosetehnika – ja arvestades, et kuupsatelliidil on mahtu vaid üks liiter, on iga kuupmillimeeter hinnas.

Siiski on selge, et väiksus jätab nanosatelliitide suutlikkusele jälje. Ent kui pole võimalik saada suureks vaimult, on see võimalik arvult. Nanosatelliitide võrgustikud pakuvad katvust ja paindlikkust, mida suuremate tehiskaaslastega on raske või vähemasti märksa kulukam saavutada. Paindlikkus tähendab nii kiiremat reageerimisvõimet tarbija soovidele kui ka seda, et üht rivist välja langenud satelliiti on hõlpsam ja odavam asendada.

Reinsalu sõnul otsivad nad NANOSATi projekti raames koostöövõimalusi Euroopa Liidu Maa kaugseireprogrammiga Copernicus, samuti satelliitnavigatsioonisüsteemiga Galileo.

USAs uurib kaitseministeeriumi teadusagentuur DARPA

 võimalusi kasutada sarnaseid võrgustikke luureotstarbel, pakkudes reaalajas pilti soovitud piirkondadest, võib-olla küll mitte nii kvaliteetselt, kuid paindlikumalt, kui seda suudaksid droonid või suured luuresatelliidid.

Analüüsides nanosatelliitide kasutajaskonda lähikümnendil, ennustavadki asjatundjad sõjaväe suuremat osakaalu ning taas nende rolli tehnoloogia arengu vedajana. Praegu valmistavad umbes 80 protsenti nanosatelliitidest ülikoolid, kes jäävad ilmselt veel mõneks ajaks suurimaks sektoriks.

Ettevõtete osa on praegu 5–10 protsenti. Reinsalu hinnangul see küll kasvab, kuid buumi lubada ta ei julge. «Kui tekivad universaalsed lansseerimisplatvormid, siis varem või hiljem läheb äriks,» märgib Reinsalu. «Fundamentaalne küsimus on, kellel tärkab esimesena huvi ärilise poole vastu, kas rikkamatel eraisikutel või kosmosevaldkonna suurematel tegijatel.»

«Miks mitte ei võiks keegi mõelda ka ise teenuse pakkumise peale,» küsib ta lisaks. «Üks nanosatelliitide arendamise eesmärk ongi muuta kosmos paremini kättesaadavaks ja see on üsna radikaalne muutus. Seni on raha piir väga selgelt ees olnud.»

Ühe kuupsatelliidi valmistamise ja orbiidile saatmise hinnalipikul seisab viiekohaline arv, mis teeb selle põhimõtteliselt kättesaadavaks igale alustavale firmale. Reinsalu julgustabki nanosatelliitidega tegelevaid ülikoole omavahel tihedamalt kokku viima eri valdkondade tudengeid, et sellest võiks sündida mõni uudne rakendus või teenus.

Soovi korral võib aga igaüks omale satelliidi kokku panna. Internetist leiab juba kümmekond veebipoodi, mis müüvad nanosatelliitide komponente. «On vaja üle saada hirmust, et see on hirmus raketiteadus,» tõdeb CGI Eesti kosmoseprojekti juht Andreas Sisask.

Valdkonna standardiseerumine aitab laialdasemale kasutusele kahtlemata kaasa. Ja sellessegi annavad eestlased oma panuse. Tarkvarafirma CGI Eesti harus välja töötatud missioonijuhtimissüsteem võib saada nanosatelliitide puhul üldkasutatavaks.

«Ühelgi kuupsatelliidi operaatoril ei ole võtta normaalset lahendust,» nendib Sisask. «Kuna ülikoolide projektid on olnud suuresti eksperimentaalsed, on nad tarkvara kokku pannud käepärastest vahenditest.»

Euroopa Kosmoseagentuur küll jagaks oma tarkvara, kuid väikeste kuupsatelliidimissioonide jaoks jääb see tihti liiga keerukaks. Eestlaste tarkvara Hummingbird on avatud lähtekoodiga lahendus, mille tükkidest võib igaüks omale sobiva lahenduse komplekteerida. «Meilt saaks vajadusel kommertstoe juurde,» sõnab ta. Nende esimene klient on loomulikult EstCube-1.

«Meie huvi on ka enda avatud lähtekoodiga tarkvara abil tekitada kuupsatelliitidega tegelejate kogukond,» räägib Sisask. «Seni on iga tegija nikerdanud oma nurgas.»

Ent nanosatelliitide populaarsus võib ühel hetkel saada ka selle suurimaks miinuseks. Orbiidil kipub juba niigi kitsaks, kosmoseprügi aina lisandub ja vähe on mõeldud sellele, kui liiklus veelgi tiheneb. «Kuidas ohjata seda, kui rekkate vahele hakkab tulema arvukalt rollereid,» küsib Reinsalu.

Sellegi probleemi võivad viimaks lahendada nanosatelliidid: šveitslased kavandavad kosmosekoristajat CleanSpace One, mis suudab eluea lõpetanud või ohtliku kosmoseseadme orbiidil üles leida, sellest kinni haarata ning suunduda ühiselt atmosfääri ära põlema.