Je to nejnáročnější výroba, jakou si lze představit. V zařízeních pro použití ve vesmíru se používají speciální materiály, každá zakázka je navíc v podstatě vědecký projekt, neboť je třeba mechanismus nebo součástku vymyslet a navrhnout. „Nesmírně přísné jsou i požadavky na kvalitu. Protože, když se ve vesmíru něco pokazí, už se to nedá opravit. Škody mohou jít do stovek milionů až miliard eur,“ říká Pavel Sobotka, zakladatel a ředitel brněnské firmy Frentech Aerospace. Zakázky pro vesmírné aplikace tvoří více než polovinu jejího obratu.
Text: Jan Stuchlík
Foto: archiv Frentech, Unsplash, P. Baudon, ESA
Společnost Frentech Aerospace se už dlouho zabývá vývojem a výrobou zařízení pro vesmírné aplikace. Na jakých zajímavých projektech teď pracujete?
Pracujeme na bezpilotním evropském raketoplánu Spice Rider, což je projekt Evropské vesmírné agentury. Odpovídáme za vývoj, výrobu, montáž a testy přistávacích podvozků a mechanismů, které otevírají dveře nákladového prostoru. Jde o velkou zakázku za 11 milionů eur. Space Rider má hmotnost 4,5 tuny a bude sloužit k opakovanému vynášení užitečného nákladu do vesmíru. Bude létat dva až tři měsíce ve vesmíru a po splnění mise přistane na zemi ve Francouzské Guyaně. Po údržbě se připraví na další let.
Už má za sebou testovací let?
Zatím letěl jen testovací model, který přistával do moře. Teď už bude hotová verze, která bude přistávat na zemi.
Na zakázce ale nepracujete sami.
Vedeme konsorcium českých firem. Mezi ně patří L. K. Engineering z Brna, která dělá design a mechanické analýzy. Elektroniku a software vyrábí pražská esc Aerospace. Kabeláž je v režii firmy BD Sensors z Buchlovic.
V čem jsou podvozky technicky komplikované?
Vlastně ve všech ohledech. Není to jako podvozek do letadla. Mechanismus musí vydržet start rakety ze Země, dlouhý pobyt ve vakuu ve vesmíru a následné přistání. Navíc jsme vázaní hmotnostními a rozměrovými limity. Proto jsou některé součásti jen jednorázové a budou se po každém přistání měnit. Příkladem mohou být tlumicí prvky. Nejsou tam pružiny a tlumiče, které by byly příliš těžké. Místo nich používáme speciální hliníkové voštiny, které jsou vyrobené v USA, a při přistání se zničí.
V brněnském Frentechu vyvíjejí a vyrábějí magnetický divertor, který bude chránit citlivé sensory evropského vesmírného teleskopu Athena.
Kolik podvozků musíte vyrobit?
Jednu sadu pro vývojový model. Další pro kvalifikační model, na němž budou provedeny všechny náročné kvalifikační testy. Třetí sadu budeme dělat už pro letový model. Pak bychom měli zajišťovat i údržbu, ale o tom ještě s ESA nejednáme. Při přistání se totiž může něco na podvozku poškodit, některé části se budou muset měnit. Zatím nevíme, jestli se údržba a příprava na další start budou provádět přímo ve Francouzské Guyaně, nebo jestli ESA bude posílat podvozky do Evropy.
Bylo složité tuto zakázku získat?
Projekt nejdříve získali Španělé, ale záhy se ho vzdali. Důvodem mohlo být, že požadavky a zadání nebyly zcela jasné. Navíc rozpočet, který si ESA stanovila, byl naprosto nereálný. ESA hledala jiné řešení a my jsme se o projekt začali zajímat. Pak přišel covid a válka na Ukrajině, zdražily se všechny materiály, v Česku jsme si to vylepšili ještě zbytečně předraženou energií. Navíc jsme nechali roztočit inflaci. Výrobci materiálů znervózněli, materiály přestaly být dostupné, zvedly se ceny a prodloužily dodací lhůty. Nakonec se nám povedlo po téměř tříletém jednání s ESA domluvit na nových finančních podmínkách, aby se zařízení dala vyvinout a vyrobit. Mezitím ale ESA doplnila požadavky, což cenu podvozků dál zvedlo.
Jak dlouho trvá výroba takových vesmírných podvozků?
S výrobou pro vývojový model jsme začali loni v září. Některé věci děláme současně i pro kvalifikační model. Ze 170 položek pro vývojový model máme 150 hotových. Musíme dokončit ještě nějaké povrchové úpravy, které si necháváme dělat u zahraničních dodavatelů, nebo testy, u nichž jsou extrémní požadavky. Letos ale musí být vývojový model hotový včetně všech testů. Zároveň se již pracuje na kvalifikačním a letovém modelu. První let by měl být podle plánu už v roce 2027.
Naučili jste se na vesmírných zakázkách v posledních letech něco nového?
S každým takovým projektem se učíme. Získali jsme zakázku na vývoj unikátní evropské technologie pro velký teleskop Athena, který bude pozorovat vesmír ve spektru rentgenových paprsků. Původně měl letět v roce 2028, ale kvůli úpravě požadavků se teď hovoří o odložení na roky 2030 nebo 2032. My jsme pro teleskop s L. K. Engineering a CEITEC vyrobili a otestovali magnetický divertor, který vychyluje těžké části kosmického záření, a chrání tak citlivé senzory teleskopu.
Je to technicky složité zařízení?
Velmi složité. Divertory jsou ve skutečnosti dva. Muselo se nadesignovat jejich magnetické pole, s čímž nám pomáhali vědci z brněnského CEITEC. Pak bylo třeba skloubit mechanický design s parametry permanentních magnetů. Problém byl se samotnou montáží, protože magnety jsou velmi silné a navzájem se odpuzují. Tento projekt už byl uzavřený, ale ESA přišla s tím, že chce ještě něco dalšího otestovat a udělat. Vývoj stál dohromady 850 tisíc eur. S dalšími požadavky se cena ještě zvedne.
Kam až se zařízení, která prošla vašima rukama, podívala?
Jedno teď zrovna letí k Jupiteru na sondě Juice. Spolupracovali jsme se španělským Senerem na vývoji a konstrukci více než desetimetrového speciálního ramene, v jehož poslední třetině je umístěno pět vědeckých přístrojů, které měří magnetické pole u Jupiteru a jeho měsíců. Rameno chrání magnetometry před působením magnetického pole pocházejícího ze satelitu. Původně jsme ho vyvíjeli sami. Vymysleli jsme pro něj velmi inovativní řešení, kterého se možná ESA lekla, takže náš projekt nakonec nevybrala. Byl vybrán návrh ze Španělska. Nakonec jsme ale pro Španěly všechnu mechaniku pro jejich systém vyráběli u nás. Na začátku dubna jsme to naše rameno instalovali v technickém muzeu v Brně. Na Juice jsme dělali také HDRM mechanismy, které drží složenou anténu RIME pro radarový průzkum ledových měsíců Jupiteru. Ta má po rozvinutí přes šestnáct metrů.
Musíte mechanismy, které vyvinete a vyrobíte, také testovat, nebo to už pro ESA dělá někdo jiný?
Obvykle zařízení i testujeme. V případě Juice jsme ale spolupracovali s německým Airbus Defence and Space. Ten si testování převzal. Jenže v Německu udělali chybu. Po startu, když se měla anténa rozvinout, otevřely se jen první dva segmenty a třetí ne. V té době už byla sonda miliony kilometrů daleko. Nejdříve se operátoři pokusili sondu natočit ke Slunci, aby se mechanismus zahřál a povolil. To se ale nepovedlo. Postupně se přišlo na to, že Němci neudělali všechny testy, které byly předepsané. Nepodařilo se zjistit, v čem přesně závada spočívala. Mohla to způsobit třeba i ztuhlá kabeláž, která bránila ve vysunutí části nějakého mechanismu. To vše se ale má simulovat při testech.
Pro rameno na jehož konci sedí anténa pro radarový průzkum měsíců Jupiteru navrhli ve Frentechu inovativní technologii s využitím tvorové paměti materiálů. ESA nakonec sáhla po konvenčnějším řešení, které se vyrábělo také v Brně.
Povedlo se tento problém nakonec vyřešit?
Rozhodlo se, že se odstřelí všechny segmenty antény najednou. Vibrace naštěstí pomohly vše rozpohybovat a anténa se nakonec rozvinula. I to pro nás byla dobrá lekce. Už nikdy nedopustíme, abychom nebyli zodpovědní za všechny části projektu včetně testování. Protože uděláme vše tak, jak se má. Mise Juice stála 1,4 miliardy eur. Představte si, že by se anténa neotevřela. Celá mise by byla zbytečná.
Ziskové marže, které ESA na svých zakázkách dovoluje, jsou velmi nízké. Děláte i na komerčních zakázkách, kde získané know-how využijete a zároveň na něm slušně vyděláte?
Takových zakázek máme hodně. Pro komerční telekomunikační satelity děláme mechanismy pro rozvinutí solárních panelů. Pro družice Copernicus pro pozorování země vyrábíme kryostaty. Jsme zapojení i do vývoje nové evropské rakety Ariane 6. Vyrábíme klíčové části turbočerpadel na hlavním motoru, které musí být udělané ze speciálních, těžko obrobitelných slitin. Tato čerpadla ženou tekutý kyslík s tekutým heliem do motoru rychlostí 300 litrů za vteřinu. Letos jich budou potřebovat šest, další rok devět s tím, že už mají pevné objednávky na 42 startů.
Kolik jedna taková věc stojí?
Ta naše vrtulka, která je na konci hřídele a žene tekutý kyslík, má průměr asi 200 milimetrů a délku přes 160 milimetrů. Jeden kus stojí přes 13 tisíc eur. Je to výroba s obrovskou přidanou hodnotou. Tato výroba je ale velmi náročná a vyžaduje zkušené řemeslníky.
Je výroba pro vesmírné projekty pro Frentech významná i z finančního pohledu?
Za letošní první tři měsíce jsme obdrželi objednávky pro vesmírné aplikace za 2,5 milionu eur. O dalším milionu a půl jednáme. Přijdou pravděpodobně i další projekty, které máme rozjednané. Loni jsme měli tržby 270 milionů korun a 52 procent bylo z komerčních nebo vědeckých projektů pro vesmír.
V jakém stavu je český kosmický průmysl po téměř dvaceti letech od vstupu České republiky do ESA?
Před vstupem do ESA byl vesmír doménou ministerstva školství a Akademie věd. Československo se podílelo na některých projektech, jako byl satelit Mimosa. Po vstupu Česka do ESA v roce 2008 se ale vesmírný průmysl nastartoval. Dnes je do vesmírné hry zapojeno na šedesát subjektů, ať už jsou to průmyslové firmy, nebo akademická sféra. Česká republika za tu dobu také navýšila svůj příspěvek do ESA na 60 milionů eur ročně. Díky tomu se můžeme účastnit výběrových řízení na zakázky vesmírné agentury.
Co všechno české firmy umějí?
Jsou tady firmy, které vyvíjejí speciální nátěry, zabývají se elektronikou, softwarem, designem nebo zářením. Jiné vymýšlejí senzory. Máme tady špičkové odborníky. Náš Frentech spolupracuje s VUT Brno, a byli jsme dokonce vyhlášení jako jeho nejlepší průmyslový partner. Vzniká i spousta startupů, i když u nich je těžké předpovědět, kam to časem dotáhnou. Je tady spousta pracovišť, která jsou na špičkové technické a technologické úrovni. Některá z nich spolupracují i s americkou NASA.
Platí, že české firmy získají zakázky zhruba v objemu příspěvku České republiky na jednotlivé programy ESA. Je dostatečný, nebo by české firmy a instituce dokázaly pracovat na zakázkách i za více peněz?
Těch 60 milionů eur je dobrá startovací pozice. Ale teď se připravuje mise Argonaut. Jde o evropský přistávací modul, který přistane na Měsíci. Letos ve druhém čtvrtletí by už měla ESA vypsat výzvy. Nás zajímají přistávací nohy modulu. Česko slíbilo příspěvek do tří procent celkového rozpočtu, který je obrovský. V rozsahu tohoto příspěvku pak české firmy mohou získat zakázky. Díky tomu zaměstnávají specializované inženýry, výrobní pracovníky a investují. Jen my ve Frentechu jsme v letech 2023 a 2024 investovali 2,2 milionu eur. Letos máme plán investic za 1,5 milionu eur.
Pozlacený kryostat z brněnského Frentechu se v satelitním systému Copernicus stará o stabilní nízké teploty nutné k fungování sensorů.
Do čeho?
Do čistých prostor, testovací termovakuové komory, kterou máme největší v Česku. Koupili jsme superpřesný obráběcí stroj, který dokáže pracovat s tolerancí jednoho mikronu, tedy miliontiny metru. To jsou všechno vedlejší efekty naší účasti na kosmických projektech.
Uplatníte je pak i v jiných zakázkách než pro vesmír?
Získané zkušenosti určitě. Obrací se na nás firmy, které mají velmi komplikované požadavky. Kvůli výrobě pro vesmír jsme museli získat nejvyšší certifikace systému řízení kvality. Kvalifikovali jsme se jako dodavatel pro Airbus nebo Thales. To vše stojí spoustu peněz. Když to ale máte, můžete získávat komerční zakázky, které jsou daleko výhodnější než zakázky z ESA, na kterých se ale zase hodně naučíte. I to je možné považovat za investici.
Na možnou cestu na Mezinárodní vesmírnou stanici se připravuje také Čech Aleš Svoboda. Jste nějak do tohoto projektu zapojení?
Teď se pro něj chystají experimenty, které by měl na ISS provádět. Podali jsme společně s Masarykovým onkologickým ústavem v Brně a jeho výzkumným týmem návrh na jeden z experimentů na výzkum rakovinových buněk ve stavu mikrogravitace. Podobné pokusy už dělá NASA ve svém zařízení na ISS. Výzkumníci z Masarykova ústavu udělali rešerši, co se ještě ve vesmíru nezkoumalo. Chtějí studovat interakci rakovinných buněk s viry.
Jaká je vaše role?
Pomáhal jsem připravit projekt podle požadavků ESA. Pak bude třeba vyrobit kazety, ve kterých se vzorky budou přepravovat a bude se s jejich pomocí provádět experiment. Budeme zajišťovat také jejich testy, aby vydržely letovou zátěž. Starali bychom se o logistiku. Spojili jsme se s italskou firmou, která vyvinula pro podobné experimenty menší biologickou laboratoř. Na celý projekt máme navržený rozpočet 2 miliony eur. Tak uvidíme, jestli se to podaří.
Do roku 1990 působil 26 let v podniku Tesla Brno, kde se vypracoval až na jejího výrobního ředitele. V roce 1994 založil společnost Frentech Aerospace, která se původně věnovala hlavně výrobě lékařské techniky, mikroelektroniky a speciálních strojů. Už o tři roky později pracovala pro evropského výrobce letadel Airbus. Po vstupu Česka do Evropské vesmírné agentury se Frentech pustil i do výroby zařízení pro použití ve vesmíru.
Pavel Sobotka
