Článek
Češi se rozhodli bojovat proti Slunci, respektive postavit obranu proti nebezpečí, které může způsobit bilionové škody na klíčových zařízeních a infrastruktuře a nenávratné škody na zdraví člověka. Řeč je o slunečních erupcích a o tom, co šíří do vesmíru.
Informace a záběry si můžete poslechnout i prohlédnout v úvodní videoreportáži.
Jde o výrony plazmatu o teplotě klidně přes milion stupňů Celsia, které ze Slunce uvolňují miliardy tun různě nabitých částic, a ty potom putují až k Zemi, kde v atmosféře vytvářejí nádherné polární záře.
Kvůli těmto výbojům však mohou vznikat i geomagnetické bouře, které by pouze v Evropě mohly způsobit škody až půl bilionu korun za jediný rok. Tomu může bránit nově založená firma z Česka – AdvaSpace.
„Bohužel ionizace v atmosféře způsobí, že najednou jsou zarušené komunikační kanály, přestanou fungovat GPS, navigace, letadla mají problém s navigací a ovlivňuje to spoustu pozemních systémů. A to se děje až několik dní po tom, co my už dávno víme, že k nám něco letí,“ říká spoluzakladatel společnosti a vědec Jan Jakůbek.
„Cílem je vybudovat vlastní satelitní konstelaci, respektive mít dostatek detektorů, ze kterých můžeme sbírat data a následně je vyhodnocovat. Jde o data kosmického počasí, to znamená monitoring radiace v kosmu. A nejenom v kosmu, ale i na povrchu Země,“ doplňuje spoluzakladatel a ředitel společnosti Jan Sohar.
Co za družicovou síť bude Česko mít
Už příští rok plánuje letos založená pražská firma AdvaSpace vypustit první satelit, s pomocí kterého otestuje své technologie, přenos dat i jejich vyhodnocování. A v roce 2027 už chce vybudovat rovnou celou konstelaci, neboli síť družic, kterou bude tvořit 24 cubesatů české výroby.
Každý tento satelit bude měřit jen 20 × 10 × 10 centimetrů a ponese miniaturizovaný radiační detektor s čipem Timepix, který funguje jako kamera a dokáže zachytit jednotlivé částice a zjistit o nich tři klíčové informace - typ, energii a také směr.
„Naše kamery na rozdíl od kamer, které lidé běžně znají z foťáků, nejsou citlivé na viditelné světlo, ale na ionizující záření, což může být rentgenové záření a různé částice, které k nám přilétají ze Slunce a vesmíru. Zjistí, co za částici přišlo, zjistí, ze které strany přiletěla a jakou má energii, a jestli je potenciálně nebezpečná anebo není. A co by udělala, kdyby strefila třeba nějakou elektroniku na oběžné dráze,“ dodává Jakůbek.
Nahlížení do budoucnosti
A jak dokážou tyto kamery předpovědět geomagnetickou bouři i několik dní předem?
Sluneční erupce uvolňují tři různě těžké a podle toho i nebezpečné typy částic. Jako první dorazí za osm minut lehké fotony, které ale nejsou škodlivé a vším projdou. Půlhodiny pak letí k Zemi těžší elektrony, které lze však odstínit, a tak ani ty neškodí ani elektronice ani zdraví astronautů.
Silnou radiační dávku ale nese třetí vlna – nejtěžší protony, které letí jednu až čtyři hodiny, a po nich do tří až pět dní může dorazit i nejnebezpečnější plazmový oblak.
„V okamžiku, když zaznamenáme takovou signaturu, že přiletí jedna složka záření, pak druhá, pak se chvíli nic neděje, tak můžeme predikovat, co bude následovat a podle polohy satelitu k Zemi a magnetickému poli Země můžeme říct - tady se něco začne dít třeba za hodinu, takže pro ten satelit je bezpečnější, když se uvede do úsporného režimu a chvíli nic nebude dělat,“ doplňuje Jakubek.
České kamery i pro novou lunární stanici
Detektory částic i vesmírného záření už přitom česká firma AdvaSpace osvědčila i v praxi, tedy v kosmu. Vyrábí je totiž její mateřská společnost Advacam, a dodává je dokonce pro americkou vesmírnou agenturu NASA, která je využije například i na chystané nové vesmírné stanici Gateway na oběžné dráze Měsíce.
„NASA je naším dlouholetým partnerem. Dodáváme pro ně, ale ona je využívá podle svých potřeb a my k datům z detektorů nemáme přístup, proto jsme se i rozhodli jít v tomto směru vlastní cestou,“ vysvětluje ředitel firmy Jan Sohar.
Kolik to bude stát a kolik to vydělá
AdvaSpace počítá, že česká družicová síť ze 24 cubesatů bude včetně provozu stát 220 milionů korun, což jsou ale náklady, které se rozloží do čtyř let. A věří, že schopnost odvrátit škody až půl bilionu korun ročně jí přiláká dost zákazníků.
„Je to celá škála od telekomunikačních firem, protože dopady kosmického záření mají vliv na přenosovou, tedy elektrickou, i telekomunikační soustavu. Takže si dokážeme představit, že data nebo informace od nás bude odebírat celá škála klientů,“ říká Sohar.
Kamery Advacam stojí podle velikosti a složitosti od tří tisíc až do 100 tisíc eur, takže přibližně od 70 tisíc až do 2,5 milionu korun. Od běžných kamer se odlišují hlavně v počtu obsažených tranzistorů, které jsou klíčové, protože snímané částice – i světlo, mění na elektrické signály a zobrazují jako pixely.
Běžné kamery mají na jeden pixel čtyři až pět tranzistorů. Kamery Advacam jich mají 6500 a jejich využití je proto mnohem širší. Kromě AdvaSpace tak vznikla i celá nová technologická skupina Advision Technologies sdružující dohromady osm firem, které si jednotlivé obory rozdělily a do pěti let plánují obrat až 700 milionů korun za rok.
Další dceřiná firma Advascope dodává kamery třeba pro elektronové mikroskopy pro nobelisty od prestižní americké firmy Thermo Fisher.
„I tato malá kamerka je schopná dělat 100 snímků za sekundu, ale naše ještě lepší dělají až 4000 snímků za sekundu, takže jsou vhodné na to, aby monitorovaly velmi rychlé děje. A děláme samozřejmě i větší typy pro využití v průmyslu,“ ukazuje v úvodní videoreportáži Jakůbek.
Autoprůmysl, výroba letadel, vesmír i léčba rakoviny
V průmyslu už kamery slouží takovým společnostem jako Honda, Boeing nebo Blue Origin.
Firmy totiž nechávají skenovat klíčové součástky aut, letadel i raket s pomocí rentgenového záření, a další podnik Radalytica spadající pod Advision Technologies proto aplikovala jeho zdroj i snímač na dvě malá mechanická ramena, která se pohybují synchronně proti sobě, a lze je přivézt rovnou do výroby i hangáru místo aby se díly posílaly na CT.
„Ukazuje se, že to má velký potenciál, protože nejsme limitovaní ani velikostí objektu, který skenujeme, ani tím trojosým systémem, který je v běžném tunelu. My se dokážeme na ten předmět dívat ze všech stran, a tím i proces toho skenování zrychlit - což má určitě potenciál i v humánní medicíně, protože tam se velmi řeší dávka, kterou je pacient u toho zobrazování ozářen. My ji dokážeme řádově snížit,“ odhaluje ředitel Advacam Jan Sohar.
„Díky těm rozměrům je lze umístit velmi blízko k tkáni nebo objektu zájmu, na rozdíl od gamakamer, které se používají dnes, mají rozměr mikrovlnky, jsou těžké 20 až 50 kilo a jsou umístěny na takovém jeřábku nad pacientem. Flexibilita tohoto zařízení umožňuje jít velmi blízko, a tím pádem se zvyšuje i rozlišovací schopnost a rychlost,“ doplňuje Jakůbek.
„U toho CT už je samozřejmě zdroj rentgenového záření, takže už to vyžaduje úplně jinou úroveň certifikace a ten proces je delší a náročnější. My se určitě budeme pokoušet hledat mezi stávajícími výrobci počítačových tomografů partnera, který by nám s vývojem tohoto robotického pracoviště pomohl, ale jak se nám to podaří, to teď nedokážu odhadnout,“ dodává Sohar.
Ve zdravotnictví se proto kamery zatím testují pouze u již probíhajícího ozařování, a to při léčbě rakoviny štítné žlázy a mozku.
Další firma ze skupiny Remedical s Fakultní nemocnicí v Motole testuje opět robota s kamerami v rámci zařízení Thyropix, které sleduje, jestli se v těle pacienta správně rozšiřují takzvaná radiofarmaka při léčbě nádorů štítné žlázy.
Firma Advacam vyvinula a teď v Německu testuje přístroj Beam TraX, který s pomocí kamer ověřuje, jak přesně terapeutické ozařování zaměřuje nádor právě v mozku a může pomoci omezit vedlejší následky jako ztráty paměti nebo i zraku.
Česká stopa v CERN
Jak se vůbec k takové pokročilé technologii dostali Češi?
„Česká republika se významně angažuje v experimentech, které probíhají ve švýcarském CERN, kde se s za použití urychlovačů zkoumají elementární částice. A já osobně jsem byl v tomto angažován asi 25 let na ČVUT - nejdřív na jaderné fakultě, pak v Ústavu technické a experimentální fyziky,“ vysvětluje vědec a spoluzakladatel Advacam Jan Jakůbek.
„V průběhu vývoje technologie, která zaznamenává každou jednotlivou elementární částici, jsme dospěli do bodu, kdy jsme si říkali, že by to šlo použít i mimo fyziku a experimenty, a to v běžných aplikacích jako i medicíně nebo průmyslu,“ dodal.
„Advacam je spin-off z Ústavu technické a experimentální fyziky ČVUT, kde jsme získali vstupní know-how, licencovali jsme ho a na základě toho jsme začali budovat vlastní produktové řady,“ doplňuje Sohar.
„Takže jsme využili technologii, která existovala v CERN a začali jsme ji modifikovat a uzpůsobovat na to, aby byla výhodná pro aplikace v průmyslu a medicíně. A to je ten stav, kde jsme teď,“ uzavírá videoreportáž v úvodu článku Jakůbek.
