Pri katerem projektu trenutno delate?
Večinoma delam pri projektu Beccal, hkrati pa občasno pri projektu Maius. Pri obeh gre za izdelavo naprave, ki služi kot fizikalni laboratorij za hladne atome in Bose-Einsteinov kondenzat, s katerim se bo izvajala atomska interferometrija v vesolju.
To se sliši precej skrivnostno, tudi sam sem se moral precej pozanimati, za kaj sploh gre, ko sem se prijavljal na delo. Bose-Einsteinov kondenzat je sicer najhladnejša snov v vesolju, ustvarimo pa ga tako, da v komori z ultravisokim vakuumom ujamemo in ohladimo atome nekega elementa – recimo kalija ali rubidija. Te atome ohladimo na delček stopinje nad absolutno ničlo, torej na manj kot milijardinko kelvina. Atome hladimo z laserskimi žarki, magnetnimi polji in elektromagnetnim valovanjem v radijskem delu spektra. Pri tem izkoriščamo kvantnomehanske pojave energetskih skokov stanja atomov in jim tako nižamo energijo. Ko so dovolj ohlajeni, pa se tudi makroskopski skupek atomov začne obnašati na kvantnomehanski način. To je drugače, kot smo sicer vajeni, da se materija obnaša. S tem pa lahko izvajamo določene eksperimente.
Ko imamo snov v tem stanju Bose-Einstenovega kondenzata, lahko izvajamo poskuse atomske interferometrije, s katerimi v bistvu izboljšamo natančnost naših zaznav za nekaj velikostnih redov v primerjavi s klasičnimi instrumenti. Gre pa recimo za zaznavanje vztrajnosti telesa, vrtenja in gravitacijskega pospeška ter druge poskuse interferometrije, ki jih načeloma delamo s svetlobo, tukaj pa jih delamo z materijo.
Čisto fizično si lahko ta dva projekta predstavljamo kot napravi, v katerih opravljamo fizikalne poskuse. Ti napravi morata biti različno zasnovani. Maius je tovor balistične rakete in mora biti v obliki valja, kot je oblikovana raketa, Beccal pa je razdeljen na tri škatle, ki se bodo priključile na posebno polico na Mednarodni vesoljski postaji (MVP).
Moja naloga niti ni snovanje in razvoj fizikalnih poskusov, to počnejo fiziki; jaz opravljam inženirsko delo, ki je potrebno, da se ti fizikalni poskusi prenesejo iz laboratorija v vesolje.
Zakaj bomo Bose-Einsteinov kondenzat izdelovali na MVP?
Bose-Einsteinov kondenzat se sicer že ustvarja na MVP, v napravi CAL (Cold Atom Laboratory), ki je predhodnik Beccala. Nasin oddelek JPL ga je sestavil precej hitro iz komercialno dostopnih delov. Pri Beccalu gre skoraj izključno za lasten razvoj različnih nemških univerz in inštitutov z večjo natančnostjo in zmogljivejšim instrumentom. Razlog, da hočemo izvajati atomsko interferometrijo na MVP, je stanje breztežnosti predmetov na njej, saj so ob kroženju postaje okoli Zemlje stalno v prostem padu. Poskusi z Bose-Einsteinovim kondenzatom v prostem padu so se začeli že pred več kot desetletjem v 60 metrov visokem stolpu Centra za uporabne vesoljske tehnologije in mikrogravitacijo (ZARM) Univerze v Bremnu, kjer sem zaposlen. Naslednji korak je bil Maius I, ki je poletel na balistični raketi leta 2017 in ustvaril prvi Bose-Einsteinov kondenzat v vesolju. Raketa je omogočila kar več kot pet minut breztežnosti napram nekaj sekundam padanja z vrha stolpa v Bremnu. Na MVP pa je mikrogravitacija prisotna skoraj ves čas, z izjemo nekaj minut, ko potisniki Sojuza zvišajo tirnico postaje po nekaj mesecih nižanja zaradi zračnega upora.
Mikrogravitacija omgoča precej daljše čase, preden se Bose-Einsteinov kondenzat razblini, ko ga spustimo iz magnetno-optične kletke in opazujemo, kaj se z njim zgodi. Na Zemlji težnost poskrbi, da padejo atomi k tlom, zato moramo uporabljati tehnike magnetnega lebdenja, ki slabšajo meritve in krajšajo življenjski čas kondenzata. Natančnost meritev je v veliko primerih odvisna od kvadrata življenjskega časa, in če lahko izvajamo meritev deset sekund namesto eno sekundo, smo povečali natančnost meritve za stokrat.
Dejansko s stališča mikrogravitacije MVP za poskuse ni povsem najboljša možnost, ker je na njej veliko naprav in ljudi, ki so vir vibracij same strukture. Z našim projektom tako nekako tudi tlakujemo pot atomskemu interferometru na satelitu, kjer bi bilo mnogo manj šuma. Vendar bi bil to še precej kompleksnejši projekt.
Ste torej inženir-strojnik, ki skrbi, da bo zadeva prišla v vesolje. Kako je videti vaše delo?
Pravzaprav opravljam toplotne simulacije in razvijam hladilni sistem – torej sistem upravljanja s toploto. V našem sistemu je določena elektronika, ki se greje, imamo tuljave za ustvarjanje magnetnih polj in laserske žarke; vso to toploto je treba odvesti, ker vpliva na naše rezultate, hkrati pa v okviru svojega raziskovalnega dela zelo natančno preračunavam sevanje črnega telesa znotraj fizikalne komore, kjer je sam Bose-Einstenov kondenzat. Te informacije bodo fizikom pomagale bolj natančno predvidevati njegovo obnašanje.
Če bi svoje delo primerjali z avtomobilskim inženirjem; kako se razlikuje?
Določene stvari so dokaj podobne. Tudi jaz moram na koncu sestaviti neke cevi, po katerih se bo pretakala voda, ki bo nekaj ohladila. Mi naredimo zgolj nekaj izdelkov, ki so res kompleksni, in imamo zato veliko birokracije. No, saj je je veliko tudi v avtomobilski industriji, iz drugih razlogov, ampak pri nas so določene zahteve zelo specifične. Hladilna tekočina, na primer, mora biti zelo dobro prečiščena, ne sme biti prevodna. Ne moremo uporabljati merilnikov pretoka, ki delujejo po tem načelu. Vse skupaj je treba izjemno dobro prečistiti in zagotoviti, da vse deluje, saj je v vesolju večinoma stvari nemogoče popravljati.
Določene stvari precej bolj preračunamo, ampak saj je podobno v avtomobilski industriji, ker gre za velike serije; vse se poskuša čim bolj optimizirati in včasih tudi zasnovati tako, da del odpove na načrtovani način. Mi moramo vse skupaj narediti precej bolj robustno. Rekel bi, da je razlik manj, kot bi si kdo mislil, a so nekatere zahteve zelo specifične.
V kakšni meri je vaše delo samo sestavljanje naprave, ki bo v vesolju, in v kakšni meri računalniška simulacija? Kdaj se torej konča eno in začne drugo?
Klasični pristop je, da se najprej zgradi groba zasnova, nato natančna, nakar se vse skupaj preveri. Preizkusi so tudi dragi, zato se za ta namen uporabljajo računalniške simulacije. Dejansko se to dvoje dogaja vzporedno. Preračuni se opravijo prej, ko pa se zasnova finalizira, se opravi zelo natančna računalniška simulacija, kar je pogoj, da projekt preseže mejnik – kritični pregled zasnove.
Koliko napak si lahko privoščite in koliko ljudi preverja napake za vami?
Pri simulacijah je natančnost zelo visoka, če hočemo, ampak po navadi si tega ne moremo privoščiti, saj nimamo dovolj časa ali računske moči. Število elementov hitro eksplodira. Pri inženirstvu si včasih pomagamo tako, da napake delamo zavestno, torej na konservativen način. Rečemo: tega koeficienta za prestop toplote pri naravni konvekciji ne bomo računali povsem natanko, saj gre pri toku zraka za medsebojni vpliv temperature površine in lastnosti toka. V simulaciji bom zato rekel, da je koeficient 2,5, čeprav vem, da je okoli 6. Vsi rezultati, ki jih nato dobim, bodo višji, in če je moj cilj, da odvedem toploto in s tem dobim rezultat, ki je višji, kot bi bil z dejanskim koeficientom, lahko iz tega sklepam, da je vse v redu, če vseeno dosegam zahteve.
Zelo dobro načelo je: leti s tistim, kar testiraš, in testiraj tisto, s čimer letiš. Precej je preizkusov, katerih namen je odkrivanje napak, ker poustvarijo hujše pogoje od tistih, ki jim je izpostavljena naprava v vesolju. Napak si načeloma ne moreš privoščiti, ampak kot inženir to poskušaš uravnotežiti tako, da včasih nekaj predimenzioniraš, če seveda nisi omejen z določenimi zahtevami. Nato so tudi zunanji pregledi celotne tehnične dokumentacije, ki jih vodijo zunanji strokovnjaki. Ampak tudi pri tem se lahko določene stvari izmuznejo. Kot vemo, gredo stvari narobe. So sateliti, ki so se snovali in gradili več kot desetletje, a so končali v razbitinah.
Kako pogosto pa gredo stvari v vesolju narobe?
Odvisno od pristopa. V Evropi imamo pristop, po katerem hočemo že med razvojem vse preračunati in stvar šele nato zgraditi. Pristop v ZDA pa je tak, da stvari hitreje preizkušajo v prototipni fazi, in ko gre nekaj narobe, se iz tega učijo. To vidimo predvsem pri zelo agresivnem pristopu podjetja SpaceX, kjer se dogaja veliko eksplozij, a jih to ne skrbi preveč. Možno je stvari zasnovati, da gre nekaj narobe, na način, ki ga predvidiš. Če kdo umre, to seveda ni v redu. Sprejemljivo je, če rečeš, da lahko eksplodira del rakete, za katerega si pripravljen plačati.
Pri evropski raketi Ariane 5, ki zdaj velja za izjemno zanesljivo, se je zapletlo pri prvem poletu. Sredi leta je eksplodirala, ker je bila programska oprema za nadzor rakete prenesena iz Ariane 4. Določeni parameter ni omogočal, da bi številka naraščala prek neke meje. Nova raketa pa je bila težja, zato je ta številka narasla in se obrnila. Namesto 32.768 ni več štela naprej, ampak je začela od –32.768. Raketa je nato pobezljala in eksplodirala v samouničenju, ko je varnostni sistem zaznal poškodbe.
Nato se iz tega računa statistika, kako zanesljiva je določena raketa. Ruski Sojuz je denimo izjemno zanesljiv, a so se tudi tam v zadnjem času pojavile težave – ne zaradi zasnove, temveč pri izdelavi. Veliko je različnih aspektov.
Izpostavili ste ameriški in evropski pristop; imajo Rusi in Kitajci v svojem pristopu kakšno značilnost?
Med nekim predavanjem je nekdo povedal, da je v Evropi največ dokumentacije in birokracije in so ljudje plačani, da izdelujejo dokumente, zato je le malo razvoja. Manj dokumentacije imajo v ZDA, najmanj pa je je na Kitajskem, zato je razvoj tam zelo hiter. Kitajska ima načrtovanih kar nekaj impresivnih projektov in vabijo k sodelovanju na njihovi novi vesoljski postaji Tianhe tudi Rusijo, ki pa mora imeti za to dovoljenje Evrope, če želi izstreliti svoje Sojuze iz Korouja v Južni Ameriki, ker je inklinacija Tianhe prenizka.
Rusija ima izjemno veličastno zgodovino vesoljskih poletov, z zelo pametnimi zasnovami. Ampak ima tudi organizacijske probleme v teh časih, predvsem težave z izdelavo. Še vedno poskuša tekmovati in biti eden glavnih igralcev, a se v zadnjem času zdi, da se jim to malo izmika. Na žalost. To je škoda, saj so veliko prispevali k samim poletom v vesolje.
Kako pride študent ljubljanske strojne fakultete na vaš položaj?
Ko sem študiral na fakulteti za strojništvo, se nisem veliko ukvarjal z mislijo na tujino. Menil sem, da bom nadaljeval pot v družinskem podjetju. Dejansko sem med študijem že obiskoval nekaj predmetov na fakulteti za matematiko in fiziko ter sodeloval na nekaj projektih. Pripravljal sem prispevke za takrat novoustanovljeno znanstveno redakcijo Radia Študent, nato pa sem našel program mednarodnega študija vesoljskih znanosti in tehnologij Erasmus-Mundus. To je magistrski študij, ki ga izvaja več univerz. Moral si imeti opravljen določen naravoslovni ali tehnični študij, dve priporočilni pismi in mednarodni test znanja angleščine. Glede birokracije se moraš malo organizirati, ampak če izkažeš zanimanje, se da priti na veliko programov v tujini.
Kako težko je priti v te programe, ali gre po korakih ali mora biti za tem neka velika ambicija?
To se nam mogoče zdi velika stvar v Sloveniji, kjer nismo tako vpeti v evropsko raziskovanje vesolja. Tudi nimamo lastne vesoljske industrije. Lahko bi rekel, da našim študentom to ne bi smelo biti težko, ker imamo zelo dobro osnovo. Naše fakultete nas lahko odlično izobrazijo zaradi truda vseh zaposlenih, in ker je naš izobraževalni sistem zgrajen na dobri osnovi, še iz časov prejšnje države. V tujini sem videl, da se ni izpuščalo veliko snovi, čeprav je bolonjska reforma dala tak občutek.
Naši študentje se z lahkoto vpeljejo v mednarodno okolje. Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani mi je dala zelo široko in dobro osnovo za delovanje na številnih področjih strojništva, ker ni zgolj ozko specializirana na nekaj, kar bi bilo partikularno osredotočenje lokalne industrije. To se seveda tudi spodobi za najpomembnejšo univerzo v državi, kljub temu, da imamo manj prebivalcev od kakšnih evropskih prestolnic. Lahko rečem, da v retrospektivi pogrešam pri sebi zanimanje za vključevanje v kakšne neobvezne projekte na fakulteti, ki bi mi prinesli več praktičnih izkušenj.
Tudi pri nas se že razvijajo vesoljski projekti – na Univerzi v Mariboru, kjer imajo že komercialne aplikacije. Kako gledate na to?
Za kontekst – Univerza v Mariboru je razvila satelit Trisat, v obliki kvadra 10 x 10 x 30 cm, v sodelovanju z nekaj slovenskimi podjetji. Je tehnološka demonstracija in izobraževalni projekt za študente. To je precej razširjena praksa tudi v tujini. Glede na to, da satelit deluje že 300 dni, lahko rečem, da so opravili odlično delo. Veliko takih satelitov se namreč sploh ne prižge.
Za vse sisteme, ki so na tem satelitu, velja, da so preizkušeni v dejanskem letenju, torej imajo tako imenovani flight heritage. To je izjemno pomembno pri trženju tehnologij v vesoljski industriji. Karkoli je v vesolju, je namreč nemogoče popraviti in zamenjati, zato v bistvu ne bo nihče posegal po nepreizkušenih tehnologijah, če lahko plača večkratnik cene in dobi nekaj zanesljivega. Na prvi pogled se to morda zdi čudno, ampak se pri tem najbrž ne zavedamo, da je v vesolju precej drugačno okolje, ki škoduje tehniki na povsem drugačne načine.
Z ozirom na določeno ideološko čistost bi bilo namenjanje javnih sredstev za izboljšanje poslovnih priložnosti zasebnih podjetij prek tako dragih testov, kot je vesoljski polet, sporno. Ampak v nekem pragmatičnem okviru domačega gospodarstva in tega, da se študentje pri tem ogromno naučijo, se mi to ne zdi narobe.
Kje v vesoljski industriji pa je trenutno največ denarja?
Ugibal bi, da predvsem v telekomunikacijah. Velik delež denarnih presežkov SpaceX-a se steka v satelitsko konstelacijo za prenos interneta Starlink. Od tega si obetajo precej velike zaslužke, saj je to lahko eden od sistemov, ki bi ga uporabljala samovozeča vozila. Zelo se vklaplja v idejo zelenega kapitalizma; imamo avtomobile na baterije, ki zahtevajo masivno izkoriščanje mineralov v zemlji, ampak še vedno se vsi vozimo z osebnimi vozili. Ne presegamo pa osnovnih okvirov kapitalizma.
Slovenski satelit vsebuje optiko, ki opazuje večje gozdne površine in v njih šteje drevesa, kar je precej uporabna aplikacija za upravljalce gozdov. Ali si iz komercializacije vesolja lahko obetamo tudi lokalni gospodarski razvoj?
ESA ima zanimiv projekt Copernicus s sateliti Sentinel za opazovanje Zemlje v različnih spektrih. Vsi podatki, ki jih ti sateliti zajemajo, so prosto dostopni državljanom EU in za civilne aplikacije. Imamo slovensko podjetje Sinergise, ki je na tem področju vodilno. Vse te podatke v bistvu ponuja integrirane v geografske informacijske sisteme na urejen in konsistenten način.
So sanje o vesolju spet žive?
Nekako res. Predvsem je Elon Musk zanetil neko zanimanje s svojim »hypom«(direndajem, op. p.). So pa te sanje malo drugačne kot prej. Značilnost ameriške javne agencije Nasa je denimo program za zaščito planetov. Vse sonde popolnoma razkuži in očisti vsega življenja, da na druge planete ne bi vnašale življenja z Zemlje – gre za širšo vizijo. Medtem ko so te nove vesoljske sanje, ki jih imajo zasebna podjetja, bolj kolonizatorske. Ideja je: kolonizirajmo Mars, pošljimo atomske bombe na severni in južni pol Marsa, da raztopimo led in ustvarimo učinek tople grede. Spremenila se je tudi zakonodaja glede rudarjenja v vesolju – nove sanje so bolj distopične in pionirske.
V televizijski seriji Zvezdne steze so vesolje imenovali končna meja (the final frontier). Se ta pojem zdaj pretvarja v ameriško pionirsko pojmovanje pomikanja meje proti Zahodu (the american frontier), tokrat proti vesolju?
Kar sem omenjal, je definitivno ameriško pojmovanje pomikanja meje proti Zahodu. Pristop med hladno vojno pa je bil bolj v smislu, kot ga poznamo iz Zvezdnih stez. Več je bilo znanstvenega zanimanja – raziskujmo planete zaradi samega raziskovanja. Sovjetska zveza je na Venero pošiljala sondo za sondo, pa čeprav jih prvih osem sploh ni odprlo lopute za fotografiranje površine. Vsaka sonda je bila težka okoli pet ton, pa se je to kar pošiljalo iz znanstvenega zanimanja. Že po prvi sondi bi lahko videli, da Venera ni primerna za življenje, in odnehali, ampak so vseeno nanizali 18 uspešnih poletov.
ESA sicer ostaja še precej močna v tem, znanstvenem pristopu.
Kako si razlagate to, da so bile sanje, nastajajoče pod pritiskom hladne vojne, bolj utopične kot današnje, ko je tu le profitni pritisk?
To je precej zanimivo. En razlog je v tem, da je hladna vojna sama prispevala k temu, da sta se obe strani poskušali prikazati kot bolj plemeniti od druge oziroma najti neke razloge, zakaj počnejo stvari, ki jih počnejo, in nato vanje verjeti. V današnjem svetu pa si težko predstavljamo prihodnost, večinoma recikliramo prejšnje vizije prihodnosti. Veliko je nekega retrofuturizma, kar je videti celo v zasnovi določenih avtomobilov ali glasbe, kar omenja Mark Fisher v svojih delih.
V časih, ko je glede kapitalizma nemogoče karkoli spremeniti, si tudi težko predstavljamo večjo vizijo samega vesolja, ki ni le kapitalizem v vesolju.
Sami si želite ob vrnitvi v Slovenijo zasnovati visokotehnološko podjetje, in to v obliki zadruge. Zakaj kot zadrugo?
To je trenutno še oddaljena želja, saj še nimam izdelane zamisli in podjetniškega načrta. Ampak organizacija novih podjetij v zadrugah je pomembna, saj so podjetja res pomembna osnova naše družbe. So središča, v katerih se zbira ekonomska moč, ki je potrebna, da se razmere v družbi dejansko spremenijo. Če želimo družbo in prihodnost razvijati skupnostno in pod lastnimi pogoji, moramo začeti pri podjetjih. Če lahko kot delavci z njimi upravljamo na premišljen način, lahko tako zagotovimo, da bodo podjetja delala v korist okolju, hkrati pa imamo več motivacije za delo v korist podjetju.
V bistvu pozdravljam pristop k širitvi delavskega lastništva, ki ga razvijajo v trboveljskem podjetju Dewesoft. Pomembno izkušnjo delavskega upravljanja pa imamo tudi iz prejšnje države. Če odmislimo nepotrebno birokratizacijo in drobljenje procesov upravljanja, v katere se nočemo še enkrat ujeti, smo imeli veliko dobrih vidikov. Podjetja pod nadzorom delavcev so namreč gradila infrastrukturo, stanovanja in zdravstvene domove v širšem okolju.
Drug razlog, zakaj sem za zadruge, pa je, da je lažje najti čas zase in pomoč za podjetniške izzive, če ne sloni vse na eni osebi.
