Space - Scanway

Scanway Space
- kosmiczne rozwiązania
w zasięgu wzroku.

Inteligentne i wytrzymałe kosmiczne 
instrumenty optyczne.
Wierzymy, że wszystko można zmierzyć za pomocą światła. Tworzymy wysokorozdzielcze układy obserwacyjne dla mikro- i nanosatelitów oraz systemy dla autodiagnostyki satelitów. Wraz z naszymi partnerami – dostawcami platform satelitarnych, dostarczamy kompletne systemy satelitarne do obserwacji Ziemi. 

Projekty i misje

EagleEye
Nasze doświadczenia w kosmosie.
PIAST
EagleEye
ScanSAT
DREAM
Inne
"We must still think of ourselves as pioneers to understand the importance of space" - Buzz Aldrin

PIAST - Polish ImAging SaTellites

Jesteśmy częścią konsorcjum tworzącego projekt prekursora polskiej konstelacji satelitarnej do obserwacji Ziemi.

We współpracy z Wojskową Akademią Techniczną, Centrum Badań Kosmicznych PAN, Łukasiewicz Instytut Lotnictwa, Creotech Instruments S.A. oraz PCO S.A. w ramach programu SZAFIR prowadzimy prace nad polskimi satelitami podwójnego zastosowania.

W projekcie odpowiadamy za ładunek optyczny - 2 z 3 wysokorozdzielczych teleskopów do obserwacji Ziemi, które dostarczą informacje dla wparcia polskiej obronności i administracji.

Cele projektu

Stworzenie prekursora polskiej konstelacji satelitarnej do prowadzenia rozpoznania obrazowego w rozdzielczości poniżej 5 m na piksel. Punktem kluczowym projektu jest wyprodukowanie wszystkich najważniejszych komponentów w Polsce, w tym - wysokorozdzielczych teleskopów optycznych.

Efekty projektu

• zaprojektowana w firmie dedykowana optyka
• atermalny design struktury teleskopu
• rozdzielczość 5 m/pxl
• małe rozmiary
• brak ITAR (obostrzeń eksportowych)
• odporność na warunki kosmiczne

Horyzont czasowy

2021-2025

Partnerzy

Chcesz wiedzieć więcej?
napisz do nas
"I see Earth! It is so beautiful!" - Yuri Gagarin

EagleEye - mikrosatelita do obserwacji Ziemi

Pewnym krokiem do New Space! Od 2020 roku jesteśmy częścią zespołu tworzącego największego polskiego satelitę do obserwacji Ziemi.

Jesteśmy odpowiedzialni za ładunek optyczny - największy w pełni zaprojektowany i skonstruowany w Polsce teleskop obserwacyjny, cechujący się unikalnymi parametrami technicznymi.

Projekt jest realizowany zgodnie z filozofią Space 4.0 oraz metodologią ESA, przy wsparciu zewnętrznych ekspertów. Wystrzelenie satelity jest planowane na rok 2023.

 

Cele projektu

Stworzenie ładunku obserwacyjnego, który umożliwi obrazowanie w pasmach VIS i NIR z rozdzielczością GSD 1 m w VIS.

Efekty projektu

• autorska, dedykowana optyka
• rozdzielczość 1 m w VIS z orbity 350 km SSO
• atermalny design struktury teleskopu
• możliwy do skalowania
• wykonany z najnowocześniejszych materiałów
• wykorzystuje elementy COTS oraz ITAR-FREE
• możliwy do zintegrowania z innymi sensorami (np. linijkowe), które mogą działać w innych długościach fali (np. SWIR)

Horyzont czasowy

2020-2023

Partnerzy

Chcesz wiedzieć więcej?
napisz do nas
"We are limited only by our imagination and our will to act" - Ron Garan

ScanSAT- prototyp nanosatelity do obserwacji Ziemi

W roku 2017 rozpoczęliśmy projekt badawczy budowy prototypu nanosatelity typu CubeSat do obserwacji Ziemi.

Kluczowym elementem projektu był autorski układ optyczny "made by Scanway". Jednym z kamieni milowych tego projektu było podpisane listu intencyjnego z German Orbital Systems, zakładający rozpoznanie możliwości wysłania nanosatelity na orbitę Księżyca.

W projekcie znacząco rozwinęliśmy  kompetencje w obszarze projektowania optyki dla standardu CubeSat.

Cele projektu

Stworzenie teleskopu do obserwacji ziemi dedykowanego do standardów typu CubeSat oraz ntegracja teleskopu z busem nanosatelity i testy funkcjonalne na wysokim TRL.

Efekty projektu

• teleskop satelitarny do obserwacji Ziemi
• zaprojektowana w firmie dedykowana optyka
• rozdzielczość obrazowania <4 m/pix z orbity na wysokości 500 km (najlepszy na świecie wynik w tej klasie satelitów) przetestowana i sprawdzona w laboratorium firmy 
• atermalny design struktury teleskopu,
• dostępny w wariantach multi- i hiperspektralnych
• możliwy do integracji z systemem telekomunikacji laserowej
• skalowalny projekt
• gotowy do integracji z nanosatelitami typu CubeSat 6U, po przeskalowaniu także 3U

Horyzont czasowy

2017-2020

Partnerzy

Chcesz wiedzieć więcej?
napisz do nas
"It's difficult to say what is possible, for the dream of yesterday is the hope of today and reality of tomorrow" - Robert Goddart

DREAM - DRilling Experiment for Asteroid Mining

Każdy musi od czegoś zacząć. My zaczęliśmy naszą kosmiczną przygodę od pracy przy projekcie DREAM.

Był on realizowany przez Politechnikę Wrocławską w ramach programu REXUS/BEXUS (Rocket/Ballon EXperiments for University Students) organizowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną we współpracy ze Szwedzką Krajową Radą ds. Przestrzeni Kosmicznej (SNSB) i Niemiecką Agencją Kosmiczną.

To właśnie ten projekt utwierdził nas w przekonaniu, że chcemy pracować w branży kosmicznej.

Cele projektu

Zbadanie procesu wiercenia w warunkach mikrograwitacji i próżni panującej w przestrzeni kosmicznej. Co istotne, cały proces wiercenia odbywał się w warunkach kosmicznych (z reguły w przestrzenii kosmicznej pobiera się próbki, które analizuje się w laboratorium).

Efekty projektu

• opracowanie autorskiego systemu wykonywania odwiertu
• stworzenie komory pomiarowej i systemu obserwacji przebiegu eksperymentu
• analiza wpływu geometrii wiertła na rozkład przestrzenny generowanych zwiercin
• zagregowanie kompletu danych i sukces misji

Horyzont czasowy

2016-2017

Partnerzy

Chcesz wiedzieć więcej?
napisz do nas
"It's difficult to say what is possible, for the dream of yesterday is the hope of today and reality of tomorrow" - Robert Goddart

DREAM - Drilling Experiment for Asteroid Mining

Każdy musi od czegoś zacząć. My zaczęliśmy naszą kosmiczną przygodę od pracy przy projekcie DREAM.

Był on realizowany przez Politechnikę Wrocławską w ramach programu REXUS/BEXUS (Rocket/Ballon EXperiments for University Students) organizowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną we współpracy ze Szwedzką Krajową Radą ds. Przestrzeni Kosmicznej (SNSB) i Niemiecką Agencją Kosmiczną.

To właśnie ten projekt utwierdził nas w przekonanu, że chcemy pracować w branży kosmicznej.

Cele projektu

Zbadanie procesu wiercenia w warunkach mikrograwitacji i próżni panującej w przestrzeni kosmicznej. Co istotne, cały proces wiercenia odbywał się w warunkach kosmicznych (z reguły w przestrzenii kosmicznej pobiera się próbki, które analizuje się w laboratorium).

Efekty projektu

• opracowanie autorskiego systemu wykonywania odwiertu
• stworzenie komory pomiarowej i systemu obserwacji przebiegu eksperymentu
• analiza wpływu geometrii wiertła na rozkład przestrzenny generowanych zwiercin
• zagregowanie kompletu danych i sukces misji

Horyzont czasowy

2016-2017

Partnerzy

Chcesz wiedzieć więcej?
napisz do nas

MHRET
linia produktowa (obserwacja Ziemi)

multispektralny teleskop
wysokiej rozdzielczości
dowiedz się więcej

SHS
linia produktowa (obserwacja Ziemi)

autodiagnostyka mikro-
i nanosatelitów
dowiedz się więcej

Produkty

Nasze rozwiązania dla szybko
wzrastającego sektora kosmicznego.
"It's difficult to say what is possible, for the dream of yesterday is the hope of today and reality of tomorrow."

- Robert Goddart
PIAST
EagleEye
ScanSat

MHRET – Multispectral High Resolution Telescope

Linia produktowa wysokorozdzielczych teleskopów optycznych do satelitów różnych rozmiarów – od nanosatelitów aż do mikro- satelitów.

Linia produktowa powstała jako spinoff trzech naszych największych projektów – ScanSAT, EagleEye i PIAST.

Specyfikacja techniczna:

• modułowa budowa umożliwiająca skalowalność (od nano- do mikrosatelitów)
• optyka i typ teleskopu pozwalające na dostosowanie wyników (rozdzielczość przestrzenna, parametry jakościowe zdjęć np. MTF) do potrzeb aplikacji
• szerokie okno spektralne optyki
• możliwość integracji z dowolnymi sensorami (w tym układy wielosensorowe):RGB, mono, NIR, linijkowe, multi- i hiperspektralne
• atermalna struktura teleskopu
• design teleskopu wykonany zgodnie z filozofią Space 4.0
• możliwość integracji czujników gwiazd w jedną strukturę z teleskopem w celu redukcji wpływu systemu AOCS na oba układy
• systemy bezpieczeństwa typu shutter teleskopu
• możliwość integracji rozwiązań telekomunikacyjnych do toru optycznego sensorów obrazowania
• użycie elementów typu COTS oraz ITAR-free
MHRET 2
Chcesz wiedzieć więcej?
napisz do nas
"It's difficult to say what is possible, for the dream of yesterday is the hope of today and reality of tomorrow"

- Robert Goddart

SHS – Satellite Health Scanner

SHS to linia produktowa zintegrowanych systemów autoinspekcji i autodiagnostyki infrastruktury orbitalnej.

Są to urządzenia, kamery i mikrokomputery pokładowe zaprojektowane w celu wykrywania poziomu degradacji, błędów oraz anomalii w urządzeniach satelitarnych.

SHS to przede wszystkim rozwiązanie dla każdego integratora satelitów, ale także gwarant bezpieczeństwa inwestycji dla inwestorów w sektorze kosmicznym. Wykrywając błędy w jednym satelicie, możliwe jest zapobieganie ich wystąpieniu w przyszłości.

Specyfikacja techniczna:

• moduły wielofunkcyjnego zastosowania
• kamery i czujniki termograficzne, identyfikujące przegrzewanie komponentów
• kamery na wysięgnikach, diagnozujące strukturę zewnętrzną, panele słoneczne i mechanizmy rozkładające
• kamery sytuacyjne
• moduły detekcji dawki promieniowania
• przetwarzanie danych na pokładzie i transmisja na Ziemię
• możliwość pracy w trybie niezależnego kanału komunikacyjnego i niezależnego zasilania
SHS
Chcesz wiedzieć więcej?
napisz do nas

Baza wiedzy

Nasze know-how w obszarze kosmicznych instrumentów optycznych.
Światło - czym jest i jak nim mierzyć
Inżynieria wymagań
Mechanika teleskopu kosmicznego
Misje balonowe
Telekomunikacja laserowa
Inne

Misje balonowe

Jaki jest najlepszy sposób na testowanie payloadu kosmicznego? Przeprowadzenie symulacji komputerowych czy testowanie w warunkach zbliżonych do panujących w kosmosie? W tym artykule opowiemy, jak testowaliśmy przyrządy kosmiczne za pomocą balonu stratosferycznego.
Jędrzej Kowalewski

CEO Scanway

Dlaczego musimy skupiać się na testowaniu?

Warunki, panujące w przestrzeni kosmicznej, w tym próżnia, bardzo niskie temperatury, radiacja i mocne promieniowanie UV niekorzystnie wpływają na sprzęt elektroniczny, optyczny i mechaniczny. W związku z tym, payload umieszczany w satelitach powinien być zaprojektowany i stworzony w taki sposób, aby możliwe było działanie takich urządzeń bez zakłóceń. Najlepszym sposobem na odpowiednie przygotowanie osprzętu jest nieustanne go testowanie w warunkach zbliżonych do kosmicznych. Istnieje na to kilka przepisów: przeprowadzenie złożonych symulacji komputerowych, uwzględniających wiele parametrów, przeprowadzenie testów w komorze próżniowej, albo przetestowanie sprzętu w stratosferze. W Scanway Space postawiliśmy na tą ostatnią opcję.

Cele misji.

Celem takich misji jest sprawdzenie w warunkach zbliżonych do kosmicznych zachowania podzespołów optycznych, mechanicznych i elektronicznych, które docelowo planujemy umieścić na orbicie. Założeniem jest umieszczenie opracowanych i wykorzystywanych przez naszych inżynierów komponentów w gondoli balonu stratosferycznego, który docelowo osiąga wysokość 30 km w celu uzyskania warunków niskiego ciśnienia i niskiej temperatury.

Misja zazwyczaj składa się z kilku eksperymentów, na przykład: test powłok optycznych stosowanych w teleskopach, test komputera OBC w niskich temperaturach, test składników systemu autodiagnostyki misji satelitarnych.

Misja balonowa Scanway Space

Przebieg misji.

Misja zaczyna się od przygotowania wszystkich elementów balona, zaplanowania eksperymentów, stworzenia odpowiedniego oprogramowania do diagnostyki testowanego sprzętu. Kolejnym krokiem jest start balonu: balon stratosferyczny jest napełniany wodorem (lub alternatywnie: helem). Następnie, do balonu zostaje podpięty payload zawierający planowane eksperymenty. Gdy wszystkie czynności zostaną wykonane poprawnie, balon zostaje wypuszczony w powietrze.

Po osiągnięciu przez balon zaprojektowanej wysokości (najczęściej 35 km), balon wybucha i zaczyna się opadanie. Komputer pokładowy w trakcie całej misji zbiera dane, na podstawie których jesteśmy w stanie przeanalizować przebieg misji i zachowanie się wszystkich badanych elementów payloadu.
Taki lot balonem stratosferycznym nie może się odbyć bez uzyskania odpowiednich zgód, których udziela żegluga powietrzna. Nasze misje są pilotowane przez Stowarzyszenie WroSpace.

Mechanika teleskopu kosmicznego

Co jest najważniejsze w mechanice projektów kosmicznych? Jak można sprawdzić poprawność swojej pracy? Dowiedz się więcej na przykładzie case study mechaniki projektu ScanSAT.
Jędrzej Kowalewski

CEO Scanway

Kosmos - największe wyzwanie

Projektowanie urządzeń, które mają pracować w kosmosie, to szereg odpowiedzialnych i szeroko zakrojonych działań. Co jest ważne w mechanicznym aspekcie projektowania satelity? Projekt mechaniczny teleskopu musi spełnić masę wymagań. Od podstawowych, pozwalających satelicie przetrwać bez szwanku podróż w kosmos i dalsze etapy misji, aż po zaawansowane, doskonale dopracowane narzędzia, których zadaniem będzie zapewnienie bezpieczeństwa misji i jej bezproblemowego przebiegu.

Mechanika teleskopu 3

Struktura mechaniczna satelity ScanSAT

W projektowaniu mechaniki teleskopu ScanSAT, duży nacisk położyliśmy na zidentyfikowanie oraz zrealizowanie wymagań bezpieczeństwa i konstrukcji. Podzieliliśmy je na funkcjonalne i wytrzymałościowe. Aspekty funkcjonalne – to te pozwalające zapewnić poprawną pracę układu obrazowania. Należą do nich m.in. struktura mechaniczna – która musi być tak zaprojektowana, aby odkształcenia termiczne układu optycznego nie wpływały na jakość obrazowania. Aspekty wytrzymałościowe są natomiast zasadami, które stosowane odpowiednio chronią satelitę przed skutkami obciążeń, przyspieszeń i drgań. Mieliśmy również na uwadze pozostałe elementy mechaniczne, niezwiązane z zabezpieczeniem lub wspomaganiem obrazowania, które również muszą pozytywnie przechodzić testy wytrzymałości oraz kompatybilność z platformą wynoszącą.

Atermalność & nowoczesność

W efekcie opracowaliśmy atermalny układ optomechaniczny, który jest skonstruowany przy użyciu m.in: aluminium i kompozytów z włókna węglowego. Odporność na wahania temperatur jest tu bardzo istotną cechą ponieważ pozwala na minimalizacje wpływu zmiennej temperatury przy przechodzeniu pomiędzy oświetloną i zacienioną częścią orbity. Zastosowanie tego typu rozwiązania było możliwe do uzyskania wyłącznie dzięki nowoczesnym technikom wsparcia projektowania i analiz numerycznych.

Inżynieria wymagań

Czym jest inżynieria wymagań i dlaczego jest tak ważnym elementem projektów kosmicznych?
Mikołaj Podgórski

COO Scanway

Co by było, gdyby…

Co by się działo, gdyby rzeczy w kosmosie psuły się tak często, jak nasza mikrofalówka, pralka lub robot na linii technologicznej w fabryce?

„Działoby się” nieciekawie i o tym najlepiej opowiedzieć na przykładzie danych. W 2019 roku w USA sprzedano około 13 mln mikrofalówek, wymagających wymiany średnio co 7-10 lat oraz 10 mln pralek wymienianych średnio co 10 lat. Dla porównania — w kosmosie: jeden ze światowych liderów branży Satellogic wysłał w ciągu całej historii tylko (albo aż) 21 sztuk satelitów, a Maxar - 4.
W przypadku awarii się urządzeń domowych tracimy trochę pieniędzy i sporo komfortu bytowego, który wróci do normy wraz z (szybkim i bezproblemowym) zakupem nowego sprzętu. W przypadku produktów kosmicznych tracimy ogromną ilość pieniędzy i danych, a oprócz tego – niedziałające obiekty kosmiczne pozostają w kosmosie (nie ma możliwości wymiany) i przekształcają się w nic innego jak śmieci kosmiczne, stanowiące poważne zagrożenie. Widząc wyraźną różnicę w poziomie straty, warto się zastanowić — jak zapobiegać wielkim, kosmicznym problemom?

Inżynieria wymagań 3

Najtrudniejszy jest lot.

Najbardziej skomplikowaną rzeczą dla kosmicznego sprzętu jest sam lot. Wysłanie czegokolwiek nawet na niską orbitę okołoziemską kojarzy się z latami przygotowań i olbrzymimi pieniędzmi — i tak w zasadzie jest. Drugą i nie mniej skomplikowaną rzeczą jest kosmos sam w sobie. Grawitacja, próżnia, temperatura, promieniowanie – warunki zdecydowanie różniące się od ziemskich. Dla przykładu: wszystkie urządzenia wysyłane w kosmos powinny być dostosowane do pracy w zakresie temperatur od -100 do 100 stopni Celsjusza.

Czy kosmos jest najbardziej wymagającym środowiskiem, dla którego człowiek konstruuje maszyny? Nie. Na Ziemi istnieją miejsca, gdzie warunki są jeszcze mniej przyjazne. Na przykład dno oceanu, gdzie zmagamy się z ciśnieniem wymagającym bardzo zaawansowanych rozwiązań inżynieryjnych. Dlatego to, co najważniejsze w projektach kosmicznych to nowe, otwarte spojrzenie. Na sam projekt, na wymagania, na testy oprzyrządowania, na software oraz nawet na sposób zarządzania projektem. Kosmos podważa każdą oczywistość i działanie „na pamięć”, niezależnie od etapu projektu, jest zazwyczaj szkodliwe.

Testy górą.

Statystycznie najwięcej awarii pojawia się podczas pierwszego roku obecności sprzętu w kosmosie. Przyczyny są różne: elektronika, mechanika, soft. Około 17% przyczyn stanowią awarie określone jako „niezidentyfikowane”. Jako że branża kosmiczna nie jest miejscem, które pozwala na uczenie się na błędach, najważniejszą częścią jakiegokolwiek projektu kosmicznego są (a przynajmniej powinny być) wymagania i testy.

Wymagania (funkcjonalne, wydajnościowe czy projektowe) w dużej mierze są kształtowane warunkami, w których będzie pracować dane urządzenie. Kosmos sam w sobie narzuca nam ich sporo, a dodać należy jeszcze te, które zdefiniowane są przez charakter ładunku. Nietrudno więc wyobrazić sobie kilkudziesięciostronicową listę wymagań do satelity — i to jest m.in.: znak dobrze rozpoznanego środowiska i wyraźnie zdefiniowanych wymagań. Na szczęście, w sferze określania i weryfikowania wymagań możemy liczyć na wsparcie. O nasz projekt w branży kosmicznej zatroszczą się m.in.: zewnętrzni recenzenci, którzy dokonają regularnych przeglądów oraz uszczegółowiają wcześniej określone wymagania.

Spisanie wymagań nie jest jednak kluczem do ich spełnienia. Trzeba je stale weryfikować - w testach, kontrolach, próbach i inspekcjach. Taki „trening” nie tylko pozwala odnotować błędy i uczyć się wraz z postępem projektu — daje również poczucie uporządkowania, niweluje wiele obaw oraz pozwala kompleksowo zarządzać ryzykiem. Testy są niemal najważniejszą częścią tworzenia każdego projektu kosmicznego. Ile razy byśmy nie przetestowali danego elementu – zawsze będzie za mało. Ile scenariuszy byśmy nie rozpatrzyli – zawsze może się wydarzyć coś, czego nie byliśmy w stanie przewidzieć. Kosmos wciąż umie nas zaskoczyć, ale najważniejsze, aby zaskakiwał nas w tym, czego mimo starań nie udało się przewidzieć.

Telekomunikacja laserowa

W jaki sposób przesłać z kosmosu na Ziemię gigabity danych w mniej niż 10 minut i realizować to w sposób bezpieczny? Poznaj szczegóły prac Scanway nad komunikacją laserową!
Michał Zięba

CTO Scanway

Bezpieczne dane w kosmosie

Działanie każdego urządzenia w przestrzeni kosmicznej, w tym satelitów do obserwacji Ziemi, wymaga przesyłania danych do stacji odbiorczych. W jaki sposób szybko wysłać gigabity informacji? Co, jeśli te dane są wrażliwe i zachodzi potrzeba zabezpieczenia całego procesu komunikacji? Te i inne problemy rozwiązuje telekomunikacja laserowa. W ramach prac badawczych podjęliśmy się zaprojektowania i stworzenie komunikacji laserowej, przekazującej dane szybko i na bardzo duże odległości, jednocześnie zapewniając ich bezpieczeństwo.

Dlaczego tradycyjne rozwiązania nie są bezpieczne?

Tradycyjna komunikacja radiowa odbywa się poprzez odpowiednie modulowanie fali elektromagnetycznej, rozchodzącej się w każdym kierunku i zapewniającej ostatecznie pokrycie bardzo dużego obszaru Ziemi. Komunikacja laserowa działa podobnie do komunikacji światłowodowej — z punktu A do punktu B. Wpuszczone w światłowód z nadajnika fotony trafiają jedynie do docelowego punktu na końcu medium (światłowodu) — czyli do odbiornika. W przypadku aplikacji kosmicznych wiązka laserowa korzysta z atmosfery jako medium, ale odpowiednio przygotowany moduł do telekomunikacji laserowej jest w stanie przesłać wiązkę w określony, relatywnie niewielki punkt na Ziemi. Przesyłanie informacji w sposób konwencjonalny niesie za sobą szereg zagrożeń, np. ograniczenia częstotliwości, konieczność rozbudowania sieci stacji odbiorczych, szyfrowanie, mała przepustowość, nieustanna modernizacja celem zwiększenia mocy nadawania. Telekomunikacja laserowa rozwiązuje te problemy.

Telekomunikacja laserowa 3

Co daje komunikacja laserowa?

Przy zastosowaniu komunikacji laserowej nie ma konieczności regulowania prawnego procesu wymiany informacji dzięki faktowi, że promień lasera pada w określone miejsce na Ziemi. Umożliwia to bezpieczny sposób przesyłania informacji, w którym podsłuchanie informacji jest możliwe tylko wtedy, gdy nasłuchujący znajduje się fizycznie obok odbiornika. Dzięki bardzo dużej koncentracji energii również moc nadawcza jest znacznie mniejsza niż w konwencjonalnej telekomunikacji. Największą zaletą telekomunikacji laserowej jest jej ogromna przepustowość. Możliwe do osiągnięcia są prędkości rzędu gigabitów na sekundę – są to wartości o rząd większe od tych, używanych za pomocą konwencjonalnej telekomunikacji w paśmie X lub innych.

Światło - czym jest i jak nim mierzyć

Wierzymy, że wszystko da się zmierzyć za pomocą światła. Czym w zasadzie jest światło, jaka jest jego natura i jak wygląda “mierzenie światłem”?
Jędrzej Kowalewski

CEO Scanway

Światło

Światło jest przede wszystkim zjawiskiem fizycznym i ma dwoistą naturę. Z jednej strony jest strumieniem fotonów (najmniejszych nośników energii), które poruszają się w określonym kierunku, natomiast z drugiej strony jest falą. Z tego powodu naturę światła określa się jako dualizm korpuskularno-falowy, który daje światłu wyjątkowy wachlarz parametrów.

Parametry światła

Ze światłem mamy do czynienia praktycznie w każdym aspekcie naszego życia. Światło naturalne i sztuczne towarzyszy nam przez cały czas. Promieniowanie laserowe, ultrafioletowe, mikrofalowe i rentgenowskie spotykane jest wszędzie. Najbardziej użytkowymi parametrami światła są natężenie światła, moc i luminancja.

Natomiast w przypadku naukowego spojrzenia na światło, najważniejszymi parametrami do dokonania klasyfikacji rodzajów światła jest długość emitowanej przez źródło fali [nm], częstotliwość [Hz] i irradiancja [W/m2], która jest strumieniem promieniowania przypadającym na jednostkę powierzchni.

Pasma promieniowania

Promieniowanie elektromagnetyczne ze względu na długość fali można podzielić na:

  • promieniowanie ultrafioletowe (UV) < 350 nm
  • bliski ultrafiolet (Near UV) 350 - 400 nm
  • widzialne (VIS) 400 - 780 nm
  • bliska podczerwień (Near Infrared) 780 - 1100 nm
  • podczerwień (Infrared) > 1100 nm
  • mikofale (Microwaves) 1 mm - 30 cm
  • fale radiowe (Radio waves) > 30 cm

W obrębie promieniowania podczerwonego wyróżnia się 4 typy promieniowania: NIR (Near Infrared — biska podczerwień), SWIR (Short-Wave InfraRed — krótkofalowa podczerwień), MWIR (Mid-Wave InfraRed) i LWIR (Long-Wave InfraRed).

Obserwacje Ziemi

W jaki sposób mierzymy za pomocą światła w kosmosie? Przede wszystkim warto rozróżniać obserwacje kosmosu (gwiazd, planet, meteoroidów itp.) i obserwacje Ziemi. W przypadku obserwacji Ziemi (EO) mechanika pomiaru wygląda następująco:

  • promieniowanie emitowane przez Słońce trafia na obiekty, które znajdują się na powierzchni Ziemi (oceany, lasy, budynki itp.);
  • w momencie spotkania się wiązki światła i dowolnego obiektu część wiązki zostaje pochłonięta (zaabsorbowana) przez dany obiekt, a część odbita;
  • satelita obserwacyjny, na którego pokładzie znajduje się teleskop wyposażony w wysokoczuły detektor, który wyłapuje światło odbite od obiektów na Ziemi i je rejestruje.

Detektory jakiego typu promieniowania wykorzystujemy do pomiarów w kosmosie? Najczęściej są rejestrowane fale pasm widzialnego VIS i podczerwieni NIR i SWIR. Fotony tych rodzajów promieniowania odbijają się albo zostają pochłonięte przez obiekty na Ziemi, co umożliwia uzyskanie mocnego kontrastu niezbędnego do otrzymania wysokoroździelczych zobrazowań. VIS służy przede wszystkim do identyfikacji obiektu, jego kształtu i wymiarów. Natomiast promieniowanie podczerwone daje inne możliwości. Jedną z nich jest uzyskanie wskaźnika wegetacji roślinności NDVI, który jest wyliczany na podstawie NIR i VIS i pozwala na określenie terenu jako: terenu zabudowanego, odkrytą glebę, wodę, śnieg, teren z występującą roślinnością wraz z typem roślinności.

Inżynieria wymagań

Czym jest inżynieria wymagań i dlaczego jest tak ważnym elementem projektów kosmicznych?
Mikołaj Podgórski

COO Scanway

Co by było, gdyby...

Co by się działo, gdyby rzeczy w kosmosie psuły się tak często, jak nasza mikrofalówka, pralka lub robot na linii technologicznej w fabryce?

„Działoby się” nieciekawie i o tym najlepiej opowiedzieć na przykładzie danych. W 2019 roku w USA sprzedano około 13 mln mikrofalówek, wymagających wymiany średnio co 7-10 lat oraz 10 mln pralek wymienianych średnio co 10 lat. Dla porównania — w kosmosie: jeden ze światowych liderów branży Satellogic wysłał w ciągu całej historii tylko (albo aż) 21 sztuk satelitów, a Maxar - 4.
W przypadku awarii się urządzeń domowych tracimy trochę pieniędzy i sporo komfortu bytowego, który wróci do normy wraz z (szybkim i bezproblemowym) zakupem nowego sprzętu. W przypadku produktów kosmicznych tracimy ogromną ilość pieniędzy i danych, a oprócz tego – niedziałające obiekty kosmiczne pozostają w kosmosie (nie ma możliwości wymiany) i przekształcają się w nic innego jak śmieci kosmiczne, stanowiące poważne zagrożenie. Widząc wyraźną różnicę w poziomie straty, warto się zastanowić — jak zapobiegać wielkim, kosmicznym problemom?
Inżynieria wymagań 3

Najtrudniejszy jest lot.

Najbardziej skomplikowaną rzeczą dla kosmicznego sprzętu jest sam lot. Wysłanie czegokolwiek nawet na niską orbitę okołoziemską kojarzy się z latami przygotowań i olbrzymimi pieniędzmi — i tak w zasadzie jest. Drugą i nie mniej skomplikowaną rzeczą jest kosmos sam w sobie. Grawitacja, próżnia, temperatura, promieniowanie – warunki zdecydowanie różniące się od ziemskich. Dla przykładu: wszystkie urządzenia wysyłane w kosmos powinny być dostosowane do pracy w zakresie temperatur od -100 do 100 stopni Celsjusza.

Czy kosmos jest najbardziej wymagającym środowiskiem, dla którego człowiek konstruuje maszyny? Nie. Na Ziemi istnieją miejsca, gdzie warunki są jeszcze mniej przyjazne. Na przykład dno oceanu, gdzie zmagamy się z ciśnieniem wymagającym bardzo zaawansowanych rozwiązań inżynieryjnych. Dlatego to, co najważniejsze w projektach kosmicznych to nowe, otwarte spojrzenie. Na sam projekt, na wymagania, na testy oprzyrządowania, na software oraz nawet na sposób zarządzania projektem. Kosmos podważa każdą oczywistość i działanie „na pamięć”, niezależnie od etapu projektu, jest zazwyczaj szkodliwe.
  • Inżynieria wymagań to w dużym uproszczeniu proces określania, dokumentowania i zarządzania wymaganiami, jakie powinno spełniać produkt, oprogramowanie lub tworzony system.

Testy górą.

Statystycznie najwięcej awarii pojawia się podczas pierwszego roku obecności sprzętu w kosmosie. Przyczyny są różne: elektronika, mechanika, soft. Około 17% przyczyn stanowią awarie określone jako „niezidentyfikowane”. Jako że branża kosmiczna nie jest miejscem, które pozwala na uczenie się na błędach, najważniejszą częścią jakiegokolwiek projektu kosmicznego są (a przynajmniej powinny być) wymagania i testy.

Wymagania (funkcjonalne, wydajnościowe czy projektowe) w dużej mierze są kształtowane warunkami, w których będzie pracować dane urządzenie. Kosmos sam w sobie narzuca nam ich sporo, a dodać należy jeszcze te, które zdefiniowane są przez charakter ładunku. Nietrudno więc wyobrazić sobie kilkudziesięciostronicową listę wymagań do satelity — i to jest m.in.: znak dobrze rozpoznanego środowiska i wyraźnie zdefiniowanych wymagań. Na szczęście, w sferze określania i weryfikowania wymagań możemy liczyć na wsparcie. O nasz projekt w branży kosmicznej zatroszczą się m.in.: zewnętrzni recenzenci, którzy dokonają regularnych przeglądów oraz uszczegółowiają wcześniej określone wymagania.

Spisanie wymagań nie jest jednak kluczem do ich spełnienia. Trzeba je stale weryfikować - w testach, kontrolach, próbach i inspekcjach. Taki „trening” nie tylko pozwala odnotować błędy i uczyć się wraz z postępem projektu — daje również poczucie uporządkowania, niweluje wiele obaw oraz pozwala kompleksowo zarządzać ryzykiem. Testy są niemal najważniejszą częścią tworzenia każdego projektu kosmicznego. Ile razy byśmy nie przetestowali danego elementu – zawsze będzie za mało. Ile scenariuszy byśmy nie rozpatrzyli – zawsze może się wydarzyć coś, czego nie byliśmy w stanie przewidzieć. Kosmos wciąż umie nas zaskoczyć, ale najważniejsze, aby zaskakiwał nas w tym, czego mimo starań nie udało się przewidzieć.
  • Spisanie wymagań nie jest kluczem do ich spełnienia. Trzeba je stale weryfikować - w testach, kontrolach, próbach i inspekcjach. Pozwala to odnotować błędy i uczyć się wraz z postępem projektu.

Misje balonowe

Jaki jest najlepszy sposób na testowanie payloadu kosmicznego? Przeprowadzenie symulacji komputerowych czy testowanie w warunkach zbliżonych do panujących w kosmosie? W tym artykule opowiemy, jak testowaliśmy przyrządy kosmiczne za pomocą balona stratosferycznego.
Jędrzej Kowalewski

COO Scanway

Dlaczego musimy skupiać się na testowaniu? 

Warunki, panujące w przestrzeni kosmicznej, w tym próżnia, bardzo niskie temperatury, radiacja i mocne promieniowanie UV niekorzystnie wpływają na sprzęt elektroniczny, optyczny i mechaniczny. W związku z tym, payload umieszczany w satelitach powinien być zaprojektowany i stworzony w taki sposób, aby możliwe było działanie takich urządzeń bez zakłóceń. Najlepszym sposobem na odpowiednie przygotowanie osprzętu jest nieustanne go testowanie w warunkach zbliżonych do kosmicznych. Istnieje na to kilka przepisów: przeprowadzenie złożonych symulacji komputerowych, uwzględniających wiele parametrów, przeprowadzenie testów w komorze próżniowej, albo przetestowanie sprzętu w stratosferze. W Scanway Space postawiliśmy na tą ostatnią opcję.
Misja balonowa Scanway Space

Cele misji

Celem takich misji jest sprawdzenie w warunkach zbliżonych do kosmicznych zachowania podzespołów optycznych, mechanicznych i elektronicznych, które docelowo planujemy umieścić na orbicie. Założeniem jest umieszczenie opracowanych i wykorzystywanych przez naszych inżynierów komponentów w gondoli balonu stratosferycznego, który docelowo osiąga wysokość 30 km w celu uzyskania warunków niskiego ciśnienia i niskiej temperatury. 

Misja zazwyczaj składa się z kilku eksperymentów, na przykład: test powłok optycznych stosowanych w teleskopach, test komputera OBC w niskich temperaturach, test składników systemu autodiagnostyki misji satelitarnych.

Stratosfera – warstwa atmosfery, charakteryzująca się:

  • Wysokość: 10-50 km od powierzchni Ziemi.
  • Temperatura: w dolnej części do -55 stopni Celsjusza
  • Ciśnienie: 1 hektopascal

Przebieg misji

Misja zaczyna się od przygotowania wszystkich elementów balona, zaplanowania eksperymentów, stworzenia odpowiedniego oprogramowania do diagnostyki testowanego sprzętu. Kolejnym krokiem jest start balonu: balon stratosferyczny jest napełniany wodorem (lub alternatywnie: helem). Następnie, do balonu zostaje podpięty payload zawierający planowane eksperymenty. Gdy wszystkie czynności zostaną wykonane poprawnie, balon zostaje wypuszczony w powietrze. 

Po osiągnięciu przez balon zaprojektowanej wysokości (najczęściej 35 km), balon wybucha i zaczyna się opadanie. Komputer pokładowy w trakcie całej misji zbiera dane, na podstawie których jesteśmy w stanie przeanalizować przebieg misji i zachowanie się wszystkich badanych elementów payloadu. 
Taki lot balonem stratosferycznym nie może się odbyć bez uzyskania odpowiednich zgód, których udziela żegluga powietrzna. Nasze misje są pilotowane przez Stowarzyszenie Wrospace.

Pzykładowy wynik monitoringu misji: https://bit.ly/3xdNwKA  
Przykładowy film z przebiegu misji: https://bit.ly/3xoWZih

Telekomunikacja laserowa

W jaki sposób przesłać z kosmosu na Ziemię gigabity danych w mniej niż 10 minut i realizować to w sposób bezpieczny? Poznaj szczegóły prac Scanway nad komunikacją laserową!
Michał Zięba

CTO Scanway

Bezpieczne dane w kosmosie

Działanie każdego urządzenia w przestrzeni kosmicznej, w tym satelitów do obserwacji Ziemi, wymaga przesyłania danych do stacji odbiorczych. W jaki sposób szybko wysłać gigabity informacji? Co, jeśli te dane są wrażliwe i zachodzi potrzeba zabezpieczenia całego procesu komunikacji? Te i inne problemy rozwiązuje telekomunikacja laserowa. W ramach prac badawczych podjęliśmy się zaprojektowania i stworzenie komunikacji laserowej, przekazującej dane szybko i na bardzo duże odległości, jednocześnie zapewniając ich bezpieczeństwo.
Telekomunikacja laserowa 3

Dlaczego tradycyjne rozwiązania nie są bezpieczne?

Tradycyjna komunikacja radiowa odbywa się poprzez odpowiednie modulowanie fali elektromagnetycznej, rozchodzącej się w każdym kierunku i zapewniającej ostatecznie pokrycie bardzo dużego obszaru Ziemi. Komunikacja laserowa działa podobnie do komunikacji światłowodowej — z punktu A do punktu B. Wpuszczone w światłowód z nadajnika fotony trafiają jedynie do docelowego punktu na końcu medium (światłowodu) — czyli do odbiornika. W przypadku aplikacji kosmicznych wiązka laserowa korzysta z atmosfery jako medium, ale odpowiednio przygotowany moduł do telekomunikacji laserowej jest w stanie przesłać wiązkę w określony, relatywnie niewielki punkt na Ziemi. Przesyłanie informacji w sposób konwencjonalny niesie za sobą szereg zagrożeń, np. ograniczenia częstotliwości, konieczność rozbudowania sieci stacji odbiorczych, szyfrowanie, mała przepustowość, nieustanna modernizacja celem zwiększenia mocy nadawania. Telekomunikacja laserowa rozwiązuje te problemy.

Telekomunikacja laserowa działa analogicznie do tej, w której używany jest światłowód – również w niej występuje nadajnik i odbiornik. Fotony niosące informacje nie podróżują w zamkniętej przestrzeni światłowodu, ale docierają do stacji odbiorczej przez atmosferę.

Co daje komunikacja laserowa?

Przy zastosowaniu komunikacji laserowej nie ma konieczności regulowania prawnego procesu wymiany informacji dzięki faktowi, że promień lasera pada w określone miejsce na Ziemi. Umożliwia to bezpieczny sposób przesyłania informacji, w którym podsłuchanie informacji jest możliwe tylko wtedy, gdy nasłuchujący znajduje się fizycznie obok odbiornika. Dzięki bardzo dużej koncentracji energii również moc nadawcza jest znacznie mniejsza niż w konwencjonalnej telekomunikacji. Największą zaletą telekomunikacji laserowej jest jej ogromna przepustowość. Możliwe do osiągnięcia są prędkości rzędu gigabitów na sekundę – są to wartości o rząd większe od tych, używanych za pomocą konwencjonalnej telekomunikacji w paśmie X lub innych.

Dla przykładu: Satelity Sentinel osiągają prędkość transmicji danych maksymalnie ponad 500 MBit/s.

Inne

Dlaczego wycena to taka złożona sprawa? Na co warto zwrócić uwagę podejmując decyzje i co łączy proces wyceny wdrożenia wizji maszynowej i zakup samochodu?
Dowiedz sie i rozwiej swoje wątpliwości dotyczace cen wdrożenia inspekcji wizyjnej.
Autor: Agnieszka Procyk
reprezentantka zespołu ds. wsparcia Klienta.

Ile zapłacisz? To zależy: Od 1,5 tys. do 1,5 mln.

Gdybyśmy w Scanway mieli odpowiedzieć na pytanie o cenę systemu wizyjnego, bylibyśmy zmuszeni powiedzieć: „Wdrażaliśmy systemy o wartości1,5 tys. do 1,5 mln złotych. Ilość „zer” zależy od tego, jak system ma pracować, z czego się składać i jakie efekty przynosić.” Skoro w odpowiedzi nie sposób wygenerować rzędu cyfr, to jak dowiedzieć się jaka jest cena systemu wizyjnego? Przygotowałam dla Ciebie kilka wskazówek, rozgrywających ten temat „taktycznie”. Dzięki nim dowiesz się dlaczego wycena systemów wizyjnych to taka złożona sprawa i na co warto zwrócić uwagę podejmując się tego zadania. Przy każdym z zagadnień podrzucam Ci też odrobinę praktyki: checklistę rzeczy, na które warto zwrócić uwagę przy poszczególnych etapach uzyskiwania wycen.

Za co zapłacisz - zdefiniuj, zanim zaatakujesz!

Pytając o cenę systemu wizyjnego możesz zetknąć się z odpowiedzią „to zależy” lub „prosimy o więcej szczegółów”. Podczas poszukiwania wykonawcy bywa to kłopotliwe – na tym etapie nie zawsze dysponujesz kompletem informacji i oczekiwań. Potrzebujesz za to prostej odpowiedzi i choćby mocno szacowanych cen. Skąd w takim razie ze strony wykonawców potrzeba uzyskania szczegółowej wiedzy o zakładzie lub wysłania próbek już na etapie rozeznania? Powód jest prosty – bez konkretów nie ruszymy. Pytanie o cenę systemu wizyjnego brzmi jak pytanie: Ile kosztuje samochód? Na usta od razu ciśnie się szereg pytań zawężających ofertę wielkiego rynku motoryzacyjnego. Z salonu? Używany? Do jakiej kwoty? Dojazdy do pracy czy dalekie wojaże? Podobnie jest z systemami wizyjnymi. Żeby móc odpowiedzieć konkretnie musimy uzyskać od zainteresowanego trochę informacji. Należy bowiem wiedzieć, że ilość parametrów definiujących cenę systemu jest ogromna i to właśnie informacje ze strony Klienta – czyli Twojej pozwalają ją doprecyzować
Ułatw sobie zadanie! Przygotuj się do etapu I:
  • Zbierz konkrety (Twoja branża, rodzaj systemu, typ aplikacji, opis wyzwania).
  • Przygotuj dokumenty i materiały (NDA, próbki, schematy/termin wizji lokalnej).

Dlaczego zapłacisz akurat tyle? Teoria vs. praktyka.!

W teorii system składa się z minimum 3 rzeczy: sensora pozyskującego informacje (kamera lub układ kamer), urządzenia do akwizycji i przetwarzania danych oraz urządzenia analizującego (procesor lub komputer z oprogramowaniem). Głównie te komponenty stanowią jego cenę. A w praktyce… cena systemu to w dużym uproszczeniu jego odpowiedzialność. W zależności od tego, co będzie robić Twój system, możesz potrzebować tylko jednego urządzenia, np. smart kamery lub zestawu specjalistycznych kamer, oświetlaczy i osobnej jednostki przetwarzającej. Dodatkowe funkcjonalności to dodatkowy sprzęt, a co za tym idzie – dodatkowe koszty. Z reguły bywa więc tak, że im bardziej rozbudowany system i jego zadania, tym będzie droższy.

Ułatw sobie zadanie! Przygotuj się do etapu II:

  • Określ efekt jaki ma dawać system (pomiary, analiza OK/ NOK, detekcja wtrąceń itd.)
  • Określ skalę wdrożenia, np.:1 linia – testowo/ wszystkie linie produkcji.

Baza wiedzy

Jeśli interesuje Cię jak pracują systemy wizyjne, jak się je projektuje i jakim wyzwaniom muszą sprostać zapraszamy Cię do bazy wiedzy.