Novi projekt EU za razvoj laserske navigacije za satelite

Konzorcij koji financira Horizon Europe razvija laserske senzore koji pomažu satelitima u ultrapreciznoj navigaciji i omogućuju bespilotnim letjelicama da dulje lete. Rješenje bi trebalo otključati nove mogućnosti u svemirskoj navigaciji, autonomnim sustavima i praćenju Zemlje, a istovremeno jačati tehnološki suverenitet Europe.

Ambiciozni novi projekt, koji je pokrenula Europska komisija u sklopu Partnerstva Photonics i koji podržava Photonics21, spreman je transformirati istraživanje svemira i autonomne sustave s novim senzorima koji koriste malene pulseve laserskog svjetla za poboljšanje satelitske navigacije i promatranja Zemlje. Senzori koje danas koristimo u svemirskoj navigaciji i autonomnim sustavima mogu se boriti s preciznošću u teškim okruženjima sa slabom vidljivošću, poput magle ili prašine. Najmanja pogreška u mjerenju može dovesti do velikih problema u putanji i pozicioniranju na velikim udaljenostima u prostoru, što tijekom vremena košta milijune eura u pogreškama.

Istodobno, postojeći senzori mogu trošiti velike količine energije, koja je krajnje ograničena prostorom i autonomnim sustavima. Velika potrošnja energije može brzo isprazniti baterije i ograničiti vrijeme rada svemirskih satelita i dronova. No, projekt 'INPHOMIR' ima za cilj promijeniti to s razvojem dvaju novih kompaktnih senzorskih uređaja ultra male snage – optičkog žiroskopa i srednjeg infracrvenog FMCW lidara – koji će svemirske misije učiniti učinkovitijima i isplativijima. .

“Kako nam je cilj istražiti svemir mnogo dublje dok provodimo složenije misije, potreba za preciznim, pouzdanim i učinkovitim senzorima sada je kritičnija nego ikada. Nadamo se da će napredne senzorske tehnologije koje razvijamo poboljšati točnost satelitskog pozicioniranja, poboljšati navigaciju za međuplanetarne misije i osigurati uspjeh istraživanja svemira,” rekao je Daniele Palaferri, viši znanstvenik u GEM Elettronici i koordinator projekta INPHOMIR.

Tim razvija napredni optički žiroskop – super-pametan alat za balansiranje strojeva i vozila poput satelita i bespilotnih letjelica koji im pomaže u ultrapreciznoj navigaciji i zadržavanju kursa. Umjesto mehaničkih dijelova, koristi lasersko svjetlo za mjerenje koliko brzo i u kojem smjeru se nešto okreće. Unutar žiroskopa šalju se zrake svjetlosti koje se vrte ukrug. Kada se uređaj pomiče ili okreće, putanja ovog svjetla koje se okreće lagano se mijenja. Senzori zatim otkrivaju te promjene i izračunavaju točan pokret i smjer. Tim također razvija potpuno novi srednji infracrveni FMCW lidar – tehnologiju sličnu radaru, samo s laserskim svjetlom umjesto zvuka za izradu detaljnih 3D karata okoliša.

Projekt INPHOMIR gradi svoje senzore na indijevom fosfidu (InP), posebnom materijalu koji znanstvenicima omogućuje da uguraju veliku računalnu snagu u nešto veličine sličice – stvarajući super-učinkovite, malene senzore. Tim koristi InP za izradu naprednih fotonskih integriranih sklopova ili "PIC-ova" koji nadmašuju trenutne tehnologije. PIC-ovi su slični mikročipovima u telefonu ili računalu, ali umjesto korištenja električne energije za premještanje informacija, PIC-ovi koriste svjetlost. U običnom čipu, električni signali putuju kroz žice za obradu informacija. U PIC-u, međutim, svjetlosne zrake putuju kroz sićušne kanale, radeći isti posao, ali često puno brže i trošeći puno manje energije.

Tehnologije senzora INPHOMIR također se razvijaju kako bi se poboljšale postojeće bespilotne letjelice – uključujući vrste Horus, Helyx-Zero i Helyx-One – koje im pomažu u samostalnoj navigaciji. Horus može nositi tešku opremu i savršen je za izradu detaljnih 3D karata i obavljanje škakljivih poslova sam. Helyx-Zero je malen i lagan, idealan za poljoprivredu i ispitivanje područja poput polja. Ovi dronovi učinit će zadatke kao što su mjerenje zemljišta, inspekcija zgrada i poljoprivreda mnogo lakšim i preciznijim. Koristeći naprednu AI tehnologiju koju razvija INPHOMIR tim, ovi će dronovi raditi sami, štedeći vrijeme i smanjujući ljudski napor.

Razvoj PIC-ova je kompliciran i skup, zahtijeva milijarde eura, naprednu tehnologiju i visokokvalificiranu radnu snagu. Trenutačno se većina PIC-ova proizvodi u dijelovima Azije, gdje su desetljećima uložena znatna ulaganja u razvoj ove industrije. Međutim, pružanjem minijaturiziranih i naprednih fotonskih tehnologija, projekt INPHOMIR trebao bi potaknuti europske industrije i pomoći u stvaranju EU PIC ekosustava.

Projekt INPHOMIR zajednički je pothvat financiran u okviru HORIZON-RIA (HORIZON Research and Innovation Actions) i podržan od strane programa Horizon Europe, ključnog programa EU-a za financiranje istraživanja i inovacija. Projekt okuplja konzorcij akademskih institucija i industrijskih partnera. Multidisciplinarni projekt koordinira u Italija Gem Elettronica s osam drugih partnera i završit će 2027.