Max Arshavasky, współzałożyciel i dyrektor generalny Zenno Astronautics — cykl wywiadów

Max Arshavsky, współzałożyciel i dyrektor generalny Zenno Astronautics, jest przedsiębiorcą i inżynierem, który koncentruje się na rozwijaniu technologii nadprzewodnikowych do zastosowania w przestrzeni kosmicznej. Założył Zenno w 2017 roku, podczas studiów inżynierskich na University of Auckland, gdzie firma nabrała później rozpędu dzięki zwycięstwu w uniwersyteckim konkursie Velocity $100K Challenge. Pod jego kierownictwem Zenno przeszło drogę od wczesnej koncepcji badawczej do demonstracji technologii nadprzewodnikowej na orbicie, nawiązując jednocześnie współpracę z czołowymi organizacjami z branży lotniczej i kosmicznej oraz technologicznej, w tym z Mitsubishi Electric. Szersza wizja Arshavsky’ego zakłada stworzenie skalowalnej infrastruktury, która pozwoli statkom kosmicznym i przyszłym sektorom gospodarki działającym w przestrzeni kosmicznej funkcjonować przy mniejszej zależności od paliwa i innych zasobów dostarczanych z Ziemi.

Zenno Astronautics to nowozelandzka firma z branży technologii kosmicznych, która rozwija platformę elektromagnetyczną opartą na nadprzewodzących układach magnetycznych. Jej technologia ma zastosowanie między innymi w pozycjonowaniu statków kosmicznych i kontroli ich orientacji bez użycia paliwa, przyspieszaniu elektromagnetycznym, a w przyszłości także w osłonach przed promieniowaniem i innych elementach infrastruktury niezbędnych do prowadzenia długotrwałej działalności w przestrzeni kosmicznej. Flagowy system firmy, Z01 Supertorquer, wykorzystuje sterowane pole magnetyczne, by oddziaływać z polem magnetycznym Ziemi i zmieniać orientację satelity bez zużywania materiału pędnego. Zenno z powodzeniem eksploatowało też technologię nadprzewodnikową na orbicie. Firma przygotowuje się obecnie do komercjalizacji i szerszego wdrażania swojej technologii. Współpracuje między innymi z Mitsubishi Electric nad oceną i symulacją działania systemu Z01 w przyszłych misjach satelitarnych.

W 2017 roku współzałożyliście Zenno Astronautics, opierając firmę na pomyśle wykorzystania w przestrzeni kosmicznej nadprzewodzących technologii magnetycznych. Co pierwotnie przekonało Cię, że magnetyzm może stać się praktyczną podstawą infrastruktury statków kosmicznych? Jak ta wizja ewoluowała, gdy firma przeszła od koncepcji do sprzętu działającego na orbicie?

W pewnym momencie stało się dla mnie jasne, że ludzkość rozszerza swoją obecność poza Ziemię. Dotyczy to zarówno rozwoju technologii, jak i — w dalszej perspektywie — znacznie większej obecności ludzi w przestrzeni kosmicznej. Zacząłem zastanawiać się, jak mogłoby to wyglądać na dużą skalę i czego potrzebowalibyśmy, aby było to zrównoważone.

Doszedłem do wniosku, że musimy nauczyć się korzystać z zasobów dostępnych już w przestrzeni kosmicznej, zamiast stale polegać na tych sprowadzanych z Ziemi. Jednym z naszych najobfitszych zasobów jest energia słoneczna. Pojawia się więc pytanie: jak wykorzystać tę energię i bezpośrednio przekształcić ją w użyteczną pracę fizyczną w przestrzeni kosmicznej?

Odpowiedzią był elektromagnetyzm, a ostatecznie — elektromagnetyzm nadprzewodzący. Jeśli uda nam się stworzyć niezwykle silne układy magnetyczne, które będą wydajnie działać w przestrzeni kosmicznej, będziemy mogli wykorzystywać energię do wykonywania pracy bez polegania na wielu zużywalnych i mechanicznych systemach, od których zależą dziś statki kosmiczne.

To była podstawowa idea, która przyświecała powstaniu Zenno. Od 2017 roku zmieniło się to, że nie jest już ona jedynie tezą. Zbudowaliśmy tę technologię, umieściliśmy nadprzewodzące układy magnetyczne na orbicie i pracujemy nad znacznie szerszym zakresem zastosowań. Niezmienna pozostaje jednak podstawowa wizja: wykorzystać energię i zasoby już dostępne w przestrzeni kosmicznej, aby zbudować infrastrukturę potrzebną do znacznie większej obecności ludzi i technologii poza Ziemią.

Zenno z powodzeniem uruchomiło system Z01 Supertorquer na pokładzie statku kosmicznego Mira firmy Impulse Space. Czego ta pierwsza demonstracja na orbicie nauczyła Was o eksploatacji nadprzewodzących układów magnetycznych w warunkach kosmicznych? Które wyniki miały największe znaczenie dla potwierdzenia skuteczności tej technologii?

Najważniejszy wynik był bardzo prosty: system zadziałał. Działał prawidłowo na orbicie, pokazując, że technologia nadprzewodnictwa magnetycznego może niezawodnie funkcjonować w warunkach kosmicznych.

Było to ważne, ponieważ tworzyliśmy zupełnie nową klasę technologii dla statków kosmicznych. Na Ziemi można przeprowadzić wiele symulacji i testów, ale ostatecznie trzeba udowodnić, że sprzęt przetrwa start, będzie działał autonomicznie i na orbicie będzie funkcjonował zgodnie z założeniami.

Misja pozwoliła nam to potwierdzić, a co ważne, zdobyliśmy też doświadczenie, które mogliśmy bezpośrednio wykorzystać przy pracach nad kolejną generacją technologii. Dowiedzieliśmy się, jak jeszcze bardziej zwiększyć niezawodność systemu i jak przejść od demonstracji działania technologii nadprzewodnictwa magnetycznego na orbicie do tworzenia produktów, które można zintegrować z operacyjnymi statkami kosmicznymi.

System Z01 jest teraz zintegrowany z satelitą Starburst-1 firmy Portal Space Systems. Co ta misja pozwoli zademonstrować firmie Zenno, czego nie dało się sprawdzić podczas misji Mira? Co będzie oznaczać udany lot systemu Supertorquer?

Misja Starburst-1 oznacza znaczny wzrost możliwości w porównaniu z tym, co zademonstrowaliśmy wcześniej. Magnes znajdujący się na pokładzie satelity jest znacznie silniejszy niż układ, który wysłaliśmy wcześniej, dzięki czemu możemy rozpocząć testowanie zastosowań wykraczających poza początkową demonstrację tej technologii.

Jednym z najważniejszych dodatków jest osłona przed promieniowaniem. Na pokładzie Starburst-1 znajduje się czujnik promieniowania, który pozwoli nam rozpocząć pomiary skuteczności, z jaką silne nadprzewodzące pole magnetyczne może chronić statek kosmiczny przed promieniowaniem pochodzącym od naładowanych cząstek.

Udany lot oznacza dla nas wykazanie, że mocniejszy system działa niezawodnie na orbicie, a jednocześnie gromadzenie przydatnych danych o środowisku radiacyjnym i wpływie pola magnetycznego. To kolejny krok ku zrozumieniu, jak technologia nadprzewodzących magnesów może pełnić wiele funkcji na pokładzie przyszłych statków kosmicznych.

Konwencjonalne statki kosmiczne zazwyczaj wykorzystują do manewrowania i kontroli orientacji układy napędowe oparte na paliwie pędnym, koła reakcyjne lub inne technologie mechaniczne. Jakie największe korzyści pod względem okresu eksploatacji statku, masy, niezawodności lub elastyczności misji zapewnia Supertorquer?

Największe korzyści to niezawodność, długa żywotność i przystępna cena.

Wiele konwencjonalnych systemów statków kosmicznych opiera się na podzespołach mechanicznych lub materiałach eksploatacyjnych, co może ostatecznie ograniczać czas działania statku. Zaletą technologii elektromagnetycznej jest to, że możemy inaczej podejść do niektórych z tych funkcji, wykorzystując siły magnetyczne zamiast całkowicie polegać na konwencjonalnych systemach mechanicznych lub opartych na paliwie pędnym.

Ostatecznym celem operatorów jest statek kosmiczny, który dłużej zachowuje użyteczność, działa niezawodniej i pozwala ograniczyć koszty utrzymywania tych możliwości przez cały czas trwania misji. Ma to coraz większe znaczenie, ponieważ oczekuje się, że statki kosmiczne będą działać przez dłuższy czas i realizować bardziej złożone misje

Zenno bada również, czy silne nadprzewodzące pola magnetyczne mogą pomóc chronić statki kosmiczne przed promieniowaniem pochodzącym od naładowanych cząstek. Jakie perspektywy ma osłona przed promieniowaniem jako zastosowanie komercyjne i co trzeba jeszcze udowodnić, zanim osłona magnetyczna będzie mogła chronić wrażliwą elektronikę, a w przyszłości także załogi?

Wciąż jesteśmy na wczesnym etapie rozwijania osłony przed promieniowaniem jako zastosowania komercyjnego, dlatego chcę jasno powiedzieć, że Zenno nie oferuje obecnie na rynku produktu zapewniającego taką ochronę.

Inwestujemy jednak w tę technologię, ponieważ dostrzegamy w niej duży potencjał. Promieniowanie stanowi fundamentalne wyzwanie w przestrzeni kosmicznej — zarówno dla wrażliwej elektroniki, jak i, w dalszej perspektywie, dla ludzi działających poza ochroną, jaką mamy na Ziemi. Jeśli silne nadprzewodzące pola magnetyczne można wykorzystać do zmiany toru naładowanych cząstek, pojawia się możliwość opracowania innego sposobu ochrony statków kosmicznych.

Następnym krokiem jest udowodnienie, że ta technologia działa w rzeczywistych warunkach kosmicznych. To jeden z powodów, dla których misja Starburst-1 jest ważna: na pokładzie statku znajdzie się czujnik promieniowania, dzięki czemu będziemy mogli rozpocząć zbieranie danych o tym, jak system magnetyczny oddziałuje ze środowiskiem radiacyjnym.

Szacuję, że osłona przed promieniowaniem może stać się zastosowaniem komercyjnym w ciągu około pięciu lat, ale zanim od demonstracji podstawowych zjawisk fizycznych przejdziemy do dostarczenia produktu komercyjnego, konieczne będą jeszcze liczne testy i prace inżynieryjne.

Przeniesienie nadprzewodników z warunków laboratoryjnych na orbitę wiąże się z zupełnie innymi wyzwaniami inżynieryjnymi. Jakie najtrudniejsze problemy trzeba było rozwiązać w zakresie zarządzania temperaturą, niezawodności, zużycia energii i utrzymania właściwości nadprzewodzących w przestrzeni kosmicznej?

Przeniesienie technologii z laboratorium w przestrzeń kosmiczną jest trudne, ponieważ nagle wszystko musi działać razem, niezawodnie i w bardzo ograniczonych warunkach.

System musi przetrwać start. Musi działać autonomicznie. Musi być wydajny i samowystarczalny. Musi mieć bardzo kompaktową konstrukcję, być odpowiednio zintegrowany ze statkiem kosmicznym i spełniać wymagania klienta. Cały ten sprzęt musi też dotrzeć na miejsce i zostać zintegrowany zgodnie z harmonogramem.

W grę wchodzi kilka etapów przejściowych związanych z pracami inżynieryjnymi. Najpierw trzeba przekształcić system laboratoryjny w rozwiązanie zdolne do działania w przestrzeni kosmicznej. Następnie trzeba przejść od demonstracji technologii w kosmosie do rozwiązania, które rzeczywiście nadaje się do wykorzystania jako produkt komercyjny. Ten drugi etap może być równie trudny, ponieważ technologia musi spełniać oczekiwane przez klienta standardy niezawodności, integracji i wydajności.

Oznaczało to dla nas nieustanne udoskonalanie systemu, tak aby technologia nadprzewodząca nie była jedynie czymś, co potrafimy zademonstrować na orbicie, lecz mogła stać się praktycznym elementem architektury statków kosmicznych.

Jak Zenno wykorzystuje dziś sztuczną inteligencję — w modelowaniu elektromagnetycznym, symulacjach, optymalizacji sprzętu, planowaniu misji, testach czy analizie danych generowanych przez systemy takie jak Z01?

Jednym z najciekawszych obszarów, w których już wykorzystujemy Super Intelligence (SI), jest koordynowanie rojów satelitów.

Opracowaliśmy algorytm oparty na sztucznej inteligencji, który ma koordynować formacje satelitów współpracujących ze sobą dzięki oddziaływaniom magnetycznym. Można to porównać do ławicy ryb lub stada ptaków: każdy z wielu osobników jest odrębny, ale wspólnie poruszają się i zachowują jak jeden system.

Chodzi o to, że wiele statków kosmicznych mogłoby utrzymywać względem siebie położenie za pomocą pól magnetycznych, podczas gdy SI koordynowałaby działanie całej formacji. Dzięki temu można by budować w przestrzeni kosmicznej niezwykle duże struktury lub systemy złożone z wielu mniejszych statków kosmicznych, zamiast polegać na jednym ogromnym pojeździe.

W naszym przypadku SI i technologia elektromagnetyczna doskonale się uzupełniają. Systemy magnetyczne umożliwiają statkom kosmicznym fizyczne oddziaływanie na siebie i wspólne działanie w nowy sposób, a SI zapewnia inteligencję niezbędną do autonomicznego koordynowania coraz bardziej złożonych formacji.

W miarę jak statki kosmiczne stają się coraz bardziej autonomiczne, jak wyobraża sobie Pan współpracę AI z technologiami takimi jak Supertorquer? Czy statek kosmiczny sterowany przez AI mógłby kiedyś dynamicznie dostosowywać swoje systemy magnetyczne do warunków orbitalnych, celów misji lub obecności pobliskich statków kosmicznych?

Zdecydowanie. Myślę, że SI będzie w końcu podejmować większość decyzji operacyjnych na pokładzie statków kosmicznych.

W miarę jak misje stają się bardziej złożone, a statki kosmiczne oddalają się od Ziemi, ręczne sterowanie każdą decyzją przez ludzi z Ziemi staje się coraz mniej praktyczne. Statki kosmiczne będą musiały rozumieć swoje otoczenie, ustalać, co należy zrobić, i działać autonomicznie.

Systemy elektromagnetyczne naturalnie wpisują się w to podejście. Autonomiczny statek kosmiczny mógłby dostosowywać sposób wykorzystywania swoich możliwości magnetycznych do otoczenia, celów misji oraz tego, jak musi współdziałać z innymi statkami kosmicznymi.

Koncepcja roju jest jednym z przykładów tego kierunku rozwoju. Zamiast sterować każdym statkiem kosmicznym z osobna z Ziemi, SI może koordynować wspólne działanie wielu statków. W miarę rozwoju zarówno SI, jak i autonomii statków kosmicznych, sądzę, że coraz więcej decyzji będzie podejmowanych na pokładzie.

Z01 wykorzystuje pole magnetyczne Ziemi, ale szersze ambicje Zenno obejmują transport, osłony przed promieniowaniem i infrastrukturę elektromagnetyczną poza orbitą Ziemi. Jak zmienia się plan rozwoju technologii, gdy wkraczacie w środowiska, w których dostępne pole magnetyczne jest słabsze lub zasadniczo inne?

Spodziewamy się znacznego wzrostu aktywności komercyjnej na wyższych orbitach okołoziemskich. Te środowiska są dla nas szczególnie interesujące.

Pole magnetyczne Ziemi słabnie wraz ze wzrostem odległości, ale jednocześnie nasze systemy magnetyczne stają się znacznie potężniejsze. Dzięki temu możemy nadal rozwijać zastosowania elektromagnetyczne, nawet gdy zmieniają się warunki otoczenia.

Wyższe orbity mogą też stanowić wyzwanie dla niektórych konwencjonalnych technologii kosmicznych, co stwarza możliwości dla alternatywnych rozwiązań. Dlatego nasz plan rozwoju nie ogranicza się do wykorzystywania pola magnetycznego Ziemi do stabilizacji. Opracowujemy coraz potężniejsze systemy magnetyczne, które mogą znaleźć zastosowanie w takich obszarach jak przemieszczanie statków kosmicznych, osłony przed promieniowaniem i wzajemne oddziaływanie statków kosmicznych.

Ostatecznym celem jest stworzenie technologii zdolnej do działania w coraz bardziej wymagających warunkach, w miarę jak aktywność będzie obejmować obszary coraz bardziej oddalone od Ziemi.

Zenno opisuje swój długoterminowy cel jako budowę infrastruktury elektromagnetycznej w przestrzeni kosmicznej. Jakie zastosowania, poza Supertorquer, mogą Pana zdaniem jako następne stać się opłacalne komercyjnie i jak mogłoby ostatecznie wyglądać dojrzałe ekosystemowe zaplecze infrastruktury kosmicznej opartej na nadprzewodnictwie?

Jest kilka zastosowań, które szczególnie mnie ekscytują.

Jednym z nich są osłony przed promieniowaniem. Kolejnym jest elektromagnetyczne wystrzeliwanie ładunków w przestrzeni kosmicznej — koncepcja polegająca na rozpędzaniu ładunków za pomocą systemów magnetycznych zamiast paliwa. Już pracujemy nad tym pomysłem.

Widzę też możliwość, że Supertorquer znajdzie zastosowanie wykraczające poza stabilizację satelitów. W miarę rozwoju tej technologii może ona stać się rozwiązaniem umożliwiającym tworzenie inteligentnych rojów statków kosmicznych, w których wiele pojedynczych jednostek działa wspólnie jako znacznie większy system. Kolejnym obszarem, który zamierzamy nadal rozwijać, jest przemieszczanie satelitów.

Naszym szerszym celem nie jest po prostu tworzenie pojedynczych produktów. Chcemy umożliwić powstanie zupełnie nowej warstwy technologii w przestrzeni kosmicznej, a ostatecznie zbudować infrastrukturę wykorzystującą możliwości, jakie otwiera nadprzewodnictwo w elektromagnetyzmie.

Wracamy w ten sposób do pierwotnej idei Zenno: wykorzystywania energii i zasobów już dostępnych w przestrzeni kosmicznej do wykonywania pożytecznych zadań i budowania infrastruktury poza Ziemią. Przyszłość należy do elektromagnetyzmu.

Dziękuję za świetny wywiad. Czytelnicy, którzy chcą dowiedzieć się więcej, mogą odwiedzić stronę Zenno Astronautics.