Max Arshavasky, medgrundare och vd för Zenno Astronautics – intervjuserie

Max Arshavsky, medgrundare och vd för Zenno Astronautics, är entreprenör och ingenjör med fokus på att utveckla supraledande teknik för användning i rymden. Han grundade Zenno 2017, medan han studerade teknik vid University of Auckland, där företaget senare fick en rivstart genom att vinna universitetets Velocity $100K Challenge. Under hans ledning har Zenno gått från ett forskningskoncept i ett tidigt skede till att demonstrera supraledande teknik i omloppsbana och samtidigt etablera samarbeten med stora flyg- och rymdteknikföretag, däribland Mitsubishi Electric. Arshavskys övergripande vision är att skapa skalbar infrastruktur som gör det möjligt för rymdfarkoster och framtida rymdbaserade industrier att fungera med mindre beroende av bränsle och andra resurser som transporteras från jorden.

Zenno Astronautics är ett rymdteknikföretag baserat i Nya Zeeland som utvecklar en elektromagnetisk plattform med supraledande magnetsystem som grund. Tekniken är utformad för bland annat bränslefri positionering och attitydkontroll av rymdfarkoster, elektromagnetisk acceleration och, på sikt, strålskydd och annan infrastruktur som krävs för långvarig verksamhet i rymden. Företagets flaggskeppsprodukt Z01 Supertorquer använder ett styrbart magnetfält för att samverka med jordens magnetfält och ändra en satellits orientering utan att förbruka drivmedel. Zenno har dessutom framgångsrikt drivit supraledande teknik i omloppsbana. Företaget går nu vidare mot kommersialisering och bredare integrering av sin teknik, bland annat genom att tillsammans med Mitsubishi Electric utvärdera och simulera Z01 inför framtida satellituppdrag.

Ni var med och grundade Zenno Astronautics 2017 utifrån idén att använda supraledande magnetisk teknik i rymden. Vad var det ursprungligen som övertygade dig om att magnetism kunde bli en praktisk grund för infrastruktur för rymdfarkoster, och hur har visionen utvecklats i takt med att företaget gått från koncept till hårdvara i drift i omloppsbana?

Vid någon tidpunkt blev det uppenbart för mig att mänskligheten expanderar bortom jorden. Det handlar både om vår tekniska expansion och, så småningom, om en betydligt större mänsklig närvaro i rymden. Jag började fundera på hur det skulle se ut i stor skala och vad vi skulle behöva för att göra det hållbart.

Jag kom fram till att vi måste lära oss att använda de resurser som redan finns tillgängliga för oss i rymden, i stället för att hela tiden förlita oss på resurser som transporteras från jorden. En av våra mest rikligt förekommande resurser är solenergi. Frågan blir då: hur omvandlar man den energin direkt till användbart fysiskt arbete i rymden?

Svaret var elektromagnetism och i förlängningen supraledande elektromagnetism. Om vi kan skapa extremt kraftfulla magnetsystem som fungerar effektivt i rymden kan vi börja använda energi för att utföra arbete utan att förlita oss på många av de förbrukningsbara och mekaniska system som rymdfarkoster är beroende av i dag.

Det var grundtanken bakom Zenno. Det som har förändrats sedan 2017 är att det inte längre bara är en tes. Vi har byggt tekniken, flugit med supraledande magnetsystem i omloppsbana och arbetar nu mot betydligt bredare användningsområden. Men den bakomliggande visionen är densamma: att använda den energi och de resurser som redan finns i rymden för att bygga den infrastruktur som krävs för en mycket större mänsklig och teknisk närvaro bortom jorden.

Zenno drev framgångsrikt Z01 Supertorquer ombord på Impulse Spaces rymdfarkost Mira. Vad lärde den första demonstrationen i omloppsbana er om att driva supraledande magnetsystem i rymdmiljön, och vilka resultat var viktigast för att bekräfta teknikens funktion?

Det viktigaste resultatet var mycket enkelt: det fungerade. Systemet fungerade som det skulle i omloppsbana och visade att supraledande magnetisk teknik kunde prestera tillförlitligt i rymdmiljön.

Det var viktigt eftersom vi etablerade en helt ny typ av teknik för rymdfarkoster. Man kan modellera och testa ingående på jorden, men till sist måste man bevisa att hårdvaran klarar uppskjutningen, kan fungera autonomt och presterar som avsett när den väl är i rymden.

Uppdraget gav oss den bekräftelsen och, inte minst, erfarenheter som vi kunde omsätta direkt i nästa generation av tekniken. Vi lärde oss hur vi kan göra systemet ännu mer tillförlitligt och gå från att visa att supraledande magnetisk teknik fungerar i omloppsbana till att bygga produkter som kan integreras i rymdfarkoster i operativ drift.

Z01 är nu integrerad ombord på Portal Space Systems satellit Starburst-1. Vad gör det här uppdraget möjligt för Zenno att demonstrera som inte gick att visa under Mira-uppdraget, och vad skulle räknas som en lyckad flygning för Supertorquer?

Starburst-1-uppdraget innebär en betydande kapacitetsökning jämfört med det vi tidigare har demonstrerat. Magneten ombord på satelliten är avsevärt kraftfullare än systemet vi flög med tidigare, vilket gör att vi kan börja testa tillämpningar utöver den inledande demonstrationen av tekniken.

Ett av de viktigaste tillskotten är strålskydd. Starburst-1 har med sig en strålningssensor som gör det möjligt för oss att börja mäta hur effektivt ett kraftfullt supraledande magnetfält kan skydda en rymdfarkost mot strålning från laddade partiklar.

För oss innebär en lyckad flygning att vi visar att det kraftfullare systemet fungerar tillförlitligt i omloppsbana, samtidigt som vi samlar in användbara data om strålningsmiljön och magnetfältets effekt. Det är ytterligare ett steg mot att förstå hur supraledande magnetisk teknik kan fylla flera funktioner ombord på framtida rymdfarkoster.

Konventionella rymdfarkoster förlitar sig vanligtvis på drivmedelsbaserade system, reaktionshjul eller annan mekanisk teknik för manövrering och attitydreglering. Vilka är Supertorquers största fördelar när det gäller rymdfarkostens livslängd, massa, tillförlitlighet eller flexibilitet i uppdraget?

De största fördelarna är tillförlitlighet, lång livslängd och överkomligt pris.

Många konventionella system för rymdfarkoster är beroende av mekaniska komponenter eller förbrukningsmaterial, vilket i slutändan kan begränsa hur länge en rymdfarkost kan vara i drift. Fördelen med elektromagnetisk teknik är att vi kan hantera vissa av dessa funktioner på ett annat sätt och använda magnetiska krafter i stället för att helt förlita oss på konventionella mekaniska eller drivmedelsbaserade system.

För operatörerna är målet i slutändan en rymdfarkost som kan vara användbar längre, fungera mer tillförlitligt och minska kostnaderna för att upprätthålla den här kapaciteten under hela uppdraget. Det blir allt viktigare i takt med att rymdfarkoster förväntas vara i drift under längre perioder och utföra mer komplexa uppdrag

Zenno undersöker också om kraftfulla supraledande magnetfält kan bidra till att skydda rymdfarkoster mot strålning från laddade partiklar. Hur lovande är strålskydd som kommersiell tillämpning, och vad återstår att bevisa innan magnetiskt strålskydd kan skydda känslig elektronik eller så småningom besättningar?

Vi befinner oss fortfarande i ett tidigt skede av arbetet med att utveckla strålskydd som en kommersiell tillämpning, så jag vill vara tydlig med att Zenno för närvarande inte har någon strålskyddsprodukt på marknaden.

Men vi investerar i det eftersom vi ser en betydande potential. Strålning är en grundläggande utmaning i rymden, både för känslig elektronik och, så småningom, för människor som arbetar bortom det skydd vi har på jorden. Om kraftfulla supraledande magnetfält kan användas för att styra om laddade partiklar finns det möjlighet att ta fram ett annat sätt att skydda rymdfarkoster.

Nästa steg är att bevisa att tekniken fungerar i den faktiska rymdmiljön. Det är en av anledningarna till att uppdraget Starburst-1 är viktigt: vi kommer att ha en strålningssensor ombord på rymdfarkosten och kan börja samla in data om hur det magnetiska systemet samverkar med strålningsmiljön.

Min bedömning är att strålskydd potentiellt kan utvecklas till en kommersiell tillämpning inom ungefär fem år, men det krävs fortfarande omfattande tester och tekniskt utvecklingsarbete mellan att demonstrera den underliggande fysiken och att leverera en kommersiell produkt.

Att ta supraledare från laboratoriemiljö till omloppsbana innebär helt andra tekniska utmaningar. Vilka har varit de svåraste problemen att lösa när det gäller termisk hantering, tillförlitlighet, energiförbrukning och att upprätthålla supraledande prestanda i rymden?

Det är svårt att ta en teknik från laboratoriet ut i rymden eftersom allt plötsligt måste fungera tillsammans och tillförlitligt under mycket begränsade förhållanden.

Systemet måste klara uppskjutningen. Det måste kunna fungera autonomt. Det måste vara effektivt och självförsörjande. Det måste rymmas i ett mycket litet format, integreras korrekt med rymdfarkosten och uppfylla kundens krav. Och all den här hårdvaran måste levereras och integreras enligt tidsplanen.

Det handlar egentligen om flera tekniska övergångar. Först måste man gå från ett laboratoriesystem till något som kan fungera i rymden. Sedan måste man gå från en teknisk demonstration i rymden till något som verkligen går att använda som kommersiell produkt. Den andra övergången kan vara minst lika svår, eftersom tekniken måste uppfylla de krav på tillförlitlighet, integration och prestanda som kunden förväntar sig.

För oss har det inneburit att hela tiden förbättra systemet, så att supraledande teknik inte bara är något vi kan demonstrera i omloppsbana, utan något som kan bli en praktiskt användbar del av rymdfarkostens konstruktion.

Hur använder Zenno AI i dag, till exempel inom elektromagnetisk modellering, simulering, optimering av hårdvara, uppdragsplanering, testning eller analys av data som genereras av system som Z01?

Ett av de mest intressanta områdena där vi redan använder Super Intelligence (SI) är samordning av satellitsvärmar.

Vi har utvecklat en AI-driven algoritm för att samordna formationer av satelliter som samverkar genom magnetiska krafter. Man kan föreställa sig det ungefär som ett fiskstim eller en fågelflock: det finns många enskilda individer, men tillsammans rör de sig och beter sig som ett enda system.

Tanken är att flera rymdfarkoster kan hålla sina inbördes positioner med hjälp av magnetfält, medan SI samordnar hur formationen som helhet fungerar. Det gör det möjligt att bygga mycket stora strukturer eller system i rymden av många mindre rymdfarkoster, i stället för att förlita sig på ett enda enormt fordon.

För oss kompletterar SI och elektromagnetisk teknik varandra mycket väl. De magnetiska systemen ger rymdfarkosterna ett nytt sätt att samverka fysiskt och fungera tillsammans, medan SI tillhandahåller den intelligens som krävs för att samordna alltmer komplexa formationer autonomt.

I takt med att rymdfarkoster blir alltmer autonoma, hur ser du på att AI samverkar med teknik som Supertorquer? Skulle en AI-styrd rymdfarkost så småningom kunna justera sina magnetiska system dynamiskt utifrån förhållandena i omloppsbanan, uppdragets mål eller närliggande rymdfarkoster?

Absolut. Jag tror att SI så småningom kommer att fatta de flesta operativa besluten ombord på rymdfarkoster.

När uppdragen blir mer komplexa och rymdfarkosterna färdas längre bort från jorden blir det allt mindre praktiskt möjligt för människor att manuellt styra varje beslut från marken. Rymdfarkosterna måste förstå sin omgivning, avgöra vad som behöver göras och agera autonomt.

Det passar naturligt ihop med elektromagnetiska system. En autonom rymdfarkost skulle kunna anpassa hur den använder sina magnetiska förmågor utifrån omgivningen, uppdragets mål och hur den behöver samverka med andra rymdfarkoster.

Svärmidén är ett exempel på den utvecklingen. I stället för att styra varje rymdfarkost individuellt från jorden kan SI  samordna hur många rymdfarkoster agerar tillsammans. I takt med att både SI  och rymdfarkosternas autonomi utvecklas tror jag att vi kommer att se allt fler sådana beslut fattas ombord.

Z01 utnyttjar jordens magnetfält, men Zenno har större ambitioner som även omfattar transport, strålskydd och elektromagnetisk infrastruktur bortom jordens omloppsbana. Hur förändras teknikens utvecklingsplan när ni går vidare till miljöer där det tillgängliga magnetfältet är svagare eller i grunden annorlunda?

Vi räknar med att betydligt mer kommersiell verksamhet kommer att flytta ut till högre omloppsbanor runt jorden, och de miljöerna är särskilt intressanta för oss.

Jordens magnetfält blir svagare ju längre bort man kommer, men samtidigt blir våra magnetiska system betydligt kraftfullare. Det gör att vi kan fortsätta utveckla elektromagnetiska tillämpningar även när den omgivande miljön förändras.

Högre omloppsbanor kan också vara utmanande för vissa konventionella rymdfarkosttekniker, vilket skapar möjligheter för alternativa lösningar. Vår utvecklingsplan är därför inte begränsad till att använda jordens magnetfält för stabilisering. Vi utvecklar allt kraftfullare magnetiska system som kan användas för bland annat rymdfarkosters förflyttning, strålskydd och samverkan mellan rymdfarkoster.

Målet är i slutändan att bygga teknik som kan fungera i alltmer utmanande miljöer i takt med att verksamheten expanderar längre bort från jorden.

Zenno beskriver sitt långsiktiga mål som att bygga elektromagnetisk infrastruktur för rymden. Vilka tillämpningar utöver Supertorquer tror du härnäst kan bli kommersiellt gångbara, och hur skulle ett moget ekosystem för supraledande rymdinfrastruktur i slutändan kunna se ut?

Det finns flera tillämpningar som jag är särskilt entusiastisk över.

Strålskydd är en av dem. En annan är elektromagnetisk uppskjutning i rymden – idén att man skulle kunna accelerera nyttolaster med hjälp av magnetiska system i stället för bränsle. Vi arbetar redan med det konceptet.

Jag ser också framför mig att Supertorquer utvecklas bortom satellitstabilisering. I takt med att tekniken mognar kan den bli en möjliggörande teknik för intelligenta svärmar av rymdfarkoster, där många enskilda farkoster arbetar tillsammans som ett mycket större system. Satelliters förflyttningsförmåga är ett annat område som vi räknar med att fortsätta utveckla.

Det större målet är inte bara att skapa enskilda produkter. Vi vill möjliggöra ett helt nytt tekniklager i rymden och i slutändan bygga infrastruktur som drar nytta av de möjligheter som supraledande elektromagnetism öppnar upp.

Det för oss tillbaka till idén som Zenno började med: att använda den energi och de resurser som redan finns tillgängliga i rymden för att utföra nyttigt arbete och bygga infrastruktur bortom jorden. Framtiden är elektromagnetisk.

Tack för en fantastisk intervju. Läsare som vill veta mer kan besöka Zenno Astronautics.