Ondřej Šimek: Přenést úspěšně pozemní inovace do kosmických aplikací je náročné. Ale Češi to umí.

Na Technologickém centru Praha (TC Praha) působíte jako vedoucí skupiny ESA Technology Broker (ESA TB), Co tato role obnáší a jakým způsobem přispívá k realizaci technologických transferů mezi kosmickým a pozemním sektorem?

ESA podporuje technologický transfer v České republice prostřednictví ESA TB od roku 2015. Spektrum činností, které realizujeme, je velmi široké. V kostce by se dalo říct, že pomáháme firmám, univerzitám i výzkumným institucím nejen s identifikací technologií vhodných pro technologický transfer, ale i s adaptačním záměrem, posouzením technické proveditelnosti nebo validací trhu. Od roku 2021 navíc spravujeme program ESA Spark Funding, který nabízí vybraným pilotním projektům podporu až do výše 75 000 eur. Tento program podporuje oboustranný technologický transfer – tedy jak využití kosmických technologií v pozemních aplikacích, tak adaptaci pozemních inovací pro využití ve vesmíru.

Pracujete na inovativním technologickém projektu, který by mohl využít vesmírné technologie – nebo naopak máte řešení ze sektoru kosmických technologií s potenciálem pro oblast zdravotnictví, energetiky či zemědělství či technologií dvojího užití? Evropská kosmická agentura (ESA) prostřednictvím Technology Broker v ČR pravidelně vypisuje výzvu ESA Spark Funding. Další výzva by měla být otevřena na podzim, pravděpodobně v říjnu 2025. Kontaktní osobou je Ondřej Šimek z TC Praha.  

O tom, jak vesmírné technologie nacházejí uplatnění na Zemi, se v posledních letech hodně mluví. Můžete uvést konkrétní příklady projektů, kde se s pomocí vašeho know-how přenesly vesmírné technologie k pozemnímu využití? 

Hezkým příkladem je projekt iCane, moderní bílá hůl pro nevidomé, která využívá umělou inteligenci. Na jejím vývoji se podílela česká firma Svarovsky, největší evropský výrobce slepeckých holí. Hůl využívá technologii, která vznikla původně pro kosmické účely – v rámci evropského laserového měřicího experimentu ESA ACES byl použit SPAD senzor (Single Photon Avalanche Diode), který umožňuje mimořádně přesné měření vzdáleností na základě doby dopadu jednotlivých fotonů. Tento princip sloužil k měření času a polohy ve vesmíru a umožňoval mimo jiné časovou synchronizaci Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) s pozemním střediskem.

V rámci projektu iCane se podařilo SPAD senzor integrovat do rukojeti slepecké hole. Díky tomu dokáže uživatel „vidět“ i překážky v úrovni kolen a výše – tedy tam, kde tradiční slepecká hůl naráží na své limity.

Kosmické technologie pomáhají díky naší podpoře i v dalších oblastech – v letectví s výcvikem pilotů nebo monitoringem dronů, datovým sítím s časovou synchronizací nebo optimalizací vlnových délek optických vláken. V dopravě se díky know-how z vesmírných projektů podařilo snížit hluk v interiéru souprav metra, v archeologii zase využít satelitní data pro zpřesnění map a odhalení nových lokalit. Máme i příklady z oblasti zdravotnictví, kde technologie vyvíjené pro astronauty pomáhají chránit zdraví pracovníků v náročných podmínkách, nebo z materiálového výzkumu, kde se podařilo vyvinout ekologické polyuretanové pěny bez toxických izokyanátů. A to je jen malý vzorek z toho, co propojení vesmírných a pozemních technologií dokáže. 

Funguje to ale i opačně – tedy že pozemní inovace najdou cestu do vesmíru? 

Přenést úspěšně pozemní inovace do kosmických aplikací je náročnější – v kosmickém prostředí jsou extrémní podmínky, se kterými je třeba si poradit. Technologie jsou vystaveny vysokým dávkám UV záření, radiaci, extrémním teplotním výkyvům od −150 °C do +120 °C, vakuu i mechanickým vibracím a rázům při startu rakety. To vše vyžaduje speciální úpravy materiálů, elektroniky i softwaru, aby systémy ve vesmíru fungovaly spolehlivě a dlouhodobě.

Jaké české firmy nebo výzkumné týmy se už takto prosadily? 

Mezi naše první úspěchy ve vesmírných aplikacích lze zařadit například projekt Modular Accurate Next-gen Temperature Integrated Sensor (MANTIS) vyvíjený firmou NETWORK GROUP ve spolupráci s HiLASE Centrem. Jde o  vysoce přesný optický teplotní senzor založený na technologii vláknových mřížek (FBG), který najde uplatnění při monitorování teploty na solárních panelech či dalších kritických součástech družic, kde umožní optimalizaci jejich výkonu a životnosti. Je navržen pro spolehlivý provoz i v extrémních podmínkách kosmického prostředí – odolává radiaci, elektromagnetickému rušení a výrazným teplotním výkyvům. Dalším příkladem je projekt Laser Optics for Space české firmy Asphericon, který využívá stávající pozemní technologii pro výrobu vysoce kvalitních optických vrstev a rozvíjí ji tak, aby splňovala náročné požadavky kosmického prostředí. Cílem je nabídnout cenově dostupné, ale vysoce odolné optické prvky pro laserové systémy ve vesmíru, například pro optickou komunikaci či vědecké přístroje. Díky optimalizovaným povlakům a testování v simulovaných kosmických podmínkách vznikají komponenty, které si zachovávají špičkové parametry i po vystavení vakuu, radiaci či teplotním šokům.

Mise českého astronauta je strategický krok

Delegátem ESA za Českou republiku a gestorem českých kosmických aktivit je Ministerstvo dopravy. Jak konkrétně dnes spolupracujete a na jakých společných projektech se aktuálně podílíte?

TC Praha se podporou inovačního byznysu zabývá už 30 let a s ESA spolupracujeme od roku 2015. Úzce spolupracujeme s firemním sdružením Česká kosmická aliance a máme nadstandardní vztahy s výzkumnou infrastrukturou relevantní pro kosmické projekty. Projekt technologického transferu ESA Technology Broker do těchto vazeb přirozeně zapadá a Ministerstvo dopravy využívá naše kapacity v případech, kdy je třeba do aktivit zapojit inovační firmy.

V letošním roce jsme tak například spoluorganizovali Česko–španělské kosmické průmyslové dny nebo sérii workshopů pro firmy působící v oblasti družicové navigace, komunikace a časových služeb.

TC Praha má také dlouholeté zkušenosti se strategickými studiemi a analýzami zaměřenými na inovační infrastrukturu. Tyto výstupy využívají orgány státní správy a stále více je potřebuje i kosmický sektor, který se rychle rozvíjí. Také v této oblasti se spolupráce s Ministerstvem dopravy prohlubuje – naše oddělení strategických studií aktuálně pracuje na analýzách potenciálu satelitních služeb a kosmických misí pro český průmysl.

Ve spojení s kosmickými aktivitami je také hodně slyšet o plánované misi českého astronauta do vesmíru.

Ano, projekt Česká cesta do vesmíru je nejviditelnější aktivitou Czech Space Teamu (CST) – skupiny organizací koordinovaných Ministerstvem dopravy. Jedním z velkých cílů skupiny je vyslání pilota a majora Armády ČR Aleše Svobody na ISS – nebo některý z komerčních modulů, které ISS nahradí. Česko by tím získalo dalšího svého astronauta po téměř padesáti letech a připojilo by se k přibližně 20 zemím, kterým se podařilo vyslat svého astronauta do vesmíru. TC Praha je součástí Czech Space Teamu a na zakázku ESA připravuje studii o socio-ekonomických dopadech české vesmírné mise.

Umíte už nyní říct, jaký význam má tato mise pro českou společnost, průmysl a výzkum?

Zjistit exaktní výsledky bude trvat několik měsíců, ze zkušeností ale víme, že mise astronauta je nejen symbolickým, ale i strategickým krokem. Čas strávený v kosmu využije Aleš Svoboda k realizaci experimentů, které byly navrženy českými firmami a výzkumnými ústavy. Zájemců se sešlo mnoho, vyzkoušet svoje technologie ve vesmíru chtělo přes 50 subjektů. Experimenty je ale třeba dobře vybrat, nejen s ohledem na inovační potenciál ale i hmotnost, bezpečnost atd. Technologií, které budou nakonec během mise testovány, bude kolem deseti. Vybrané experimenty ještě nejsou oficiálně oznámeny a patřičné dohody uzavřeny, již ale víme, že do vesmíru poletí i inovace vytvořené v rámci námi spravovaného programu ESA Spark Funding. A z toho máme samozřejmě radost.

Kromě průmyslu je významným aspektem české kosmické mise i potenciál pro vzdělávání a popularizaci vědy a výzkumu…

Nestál vesmír v popředí popularizace vědy a výzkumu vždy?

Máte pravdu a nyní je opět velmi na místě, aby se veřejnost o kosmické technologie zajímala. Výzkum vesmíru a vesmírné mise nejsou jen plány na cestu na Mars nebo lunární stanici, tedy technologie, které se současného člověka bezprostředně netýkají. Právě probíhá technologická revoluce, která svým významem daleko přesáhne parní stroj, spalovací motor nebo elektronku. Souběh vývoje v oblasti umělé inteligence, kvantových technologií nebo vysokorychlostní komunikace lze svým významem pro lidstvo postavit naroveň třeba využití ohně – jen s mnohonásobně vyšší časovou dynamikou a těžko odhadnutelnými důsledky.

Díky tomu, že jsou tyto technologie škálovatelné, se jejich význam přenesl do vesmíru. Umělá inteligence a vysokorychlostní komunikace například dávají zcela nové možnosti satelitním konstelacím. Satelity staré jen několik desítek let, které donedávna zajišťovaly provoz kritické infrastruktury na Zemi a působily jako technologický etalon, se stávají zastaralé. Nové satelity mají řádově lepší rozlišení snímků, zpracují tisíckrát větší objem dat. Snímky, které stály tisíce eur, jsou dnes k dispozici zdarma.

V jakých oblastech nám mohou tyto nové satelity pomoci? 

Uvedu příklady z praxe – zatímco dříve trvalo lesníkovi týdny, než prošel polesí a zkontroloval zdravotní stav stromů, nyní má díky hyperspektrálním snímkům přehled o zdravotním stavu lesa v reálném čase. Třeba kůrovcový strom lze touto cestou identifikovat již 14. den po napadení. Zemědělci zase využívají to, čemu se říká „precizní zemědělství“. Díky satelitním datům a přesně navigovaným dronům aplikují hnojiva a závlahu jen tam, kde je to nezbytně potřeba. Přínosy jsou značné – ekonomické i ekologické. A dalo by se samozřejmě mluvit o dalších aplikacích v dopravě, urbanistice, klimatologii atp.

To zní skvěle a vypadá to jako dobrá budoucnost...

To samozřejmě skvělé je, ale ďábel je jako vždy schovaný v detailu. Právě díky dynamice technologického rozvoje je obtížné předvídat všechny možné socio-ekonomické dopady. Opět uvedu příklad – nově plánované satelitní konstelace budou fungovat jako tzv. kognitivní cloudy. Satelity v konstelaci budou komunikovat mezi sebou a analyzovat obrovská data, díky strojovému učení budou „chápat“ získávané informace a interpretovat je. Zároveň dojde k úzkému provázání satelitní a pozemní komunikační sítě a to, co tím vznikne, by se dalo přirovnat ke globální neuronové síti.

A právě zde leží obrovská výzva pro společnost. Pokud chceme, aby nás nové technologie ovlivnily jen tak, jak sami připustíme, musíme je poznat, chápat jejich dopad, směřovat jejich využití a čerpat z nich užitek. A každá společnost bude tak úspěšná, nakolik ji toto „pochopení“ nových technologií penetruje.

Také proto jsou velké a celospolečenské projekty typu vyslání českého astronauta pro Českou republiku tak důležité.

České technologie v popředí

Jaký vědecký a komerční potenciál má Česko pro zapojení do rozvoje kosmických technologií?

Česká republika má historicky dobrý vztah k letectví a tento inženýrský potenciál se pozitivně projevil i v kosmických aplikacích. Vladimír Remek byl prvním člověkem ve vesmíru mimo USA a SSSR, Československo bylo teprve 15. zemí s vlastním satelitem. V této tradici se nám daří úspěšně pokračovat, máme řadu firem se zkušenostmi z konstrukce cubesatů, tedy satelitů malé velikosti, které se využívají pro vědecké experimenty i komerční aplikace. Česká republika má také aktuálně dva projekty, jejichž výstupem jsou „velké“ satelity v kategorii přes 100 kg. Jsou to tzv. ambiciózní mise – projekty AMBIC a QUVIC zaměřené na dálkový průzkum Země a vědecká pozorování vzdáleného vesmíru. Kromě zkušeností z konstrukce samotných satelitů je v České republice řada firem, které patří ke špičce v oboru optiky a optoelektroniky, senzorů, robotických a řídicích systémů nebo kompozitních materiálů.

V čem jsme ještě jako Češi dobří? 

Velmi rychle rozvíjejícím se oborem je PNT – Positioning, Navigation, Timing. Tyto služby jsou zajišťovány dosluhujícími satelity na střední oběžné dráze. Oblast, kde služba GPS byla dlouhá léta nedotknutelným etalonem, prochází poslední dobou dynamickou přeměnou iniciovanou ruskými útoky na tuto infrastrukturu. Na PNT službách doslova závisí fungování moderní společnosti – od dopravy, telekomunikace, energetiku po finančnictví nebo obranu a bezpečnost. Bez PNT služeb by došlo ke kolapsu světa takového, jak ho známe. Česká republika je však v této oblasti úspěšná a české technologické firmy vyvinuly několik přístrojů, které buď patří ke světové špičce nebo jsou zcela unikátní.

A tyto technologie se stanou součástí systémů, které zajistí suverenitu České republiky a Evropy v tomto kritickém technologickém sektoru.

Jaká je budoucí role TC Praha v kosmických aktivitách?

Naším cílem je dál posilovat pozici TC Praha jako národního ESA Technology Brokera v celé šíři této role. Chceme být katalyzátorem inovačních procesů – od zapojování českých firem do kosmických projektů, přes přenos kosmických technologií do pozemních aplikací, až po propojování akademické sféry s průmyslem a rozvoj nových výzkumných iniciativ.

Dalším úkolem je využít naše zkušenosti ze strategických studií k analýzám, které pomohou minimalizovat rizika a podpoří efektivní využití výsledků českých kosmických aktivit. Prostřednictvím našich analytických služeb se plánujeme zapojit do tendrů ESA nebo působit jako odborné centrum u projektů vyžadujících studie proveditelnosti, dopadové studie nebo sektorové analýzy. Některé služby – například technologický foresight – chceme nabídnout i komerčním firmám, aby mohly lépe cílit své dlouhodobé obchodní strategie v oblasti kosmických technologií.

Plánujete pokračovat v propojování komerční a akademické sféry?

Chceme stát u zrodu nových infrastrukturních projektů, zejména tam, kde se propojuje výzkumná sféra s průmyslovými aplikacemi. Iniciovali jsme proto jednání o vzniku českého ESA Φ-labu – infrastruktury, jejímž cílem je podpořit spolupráci špičkových vědeckých týmů s průmyslem. V evropské síti ESA Φ-lab NET dnes funguje již 11 center, přičemž každé z nich se zaměřuje na odlišný segment kosmických technologií – například kvantové technologie, robotické systémy či pokročilé materiály. Pro český ESA Φ-lab se logicky nabízí oblast, ve které má Česká republika dlouhodobě silnou výzkumnou i průmyslovou základnu a kterou zároveň žádný jiný Φ-lab systematicky neřeší – tedy optika a optoelektronika, se zvláštním důrazem na laserové technologie a senzorické systémy pro detekci a měření. V přípravné fázi se TC Praha může opřít o své akademické zázemí i o etablované vztahy s klíčovými partnery, jako jsou HiLASE, Fyzikální ústav AV ČR či TOPTEC – spin-off Ústavu fyziky plazmatu AV ČR.

Pokud se podaří projekt úspěšně realizovat, stane se český ESA Φ-lab nejen platformou pro technologické inovace, ale i symbolem schopnosti České republiky aktivně přispívat k evropské i globální kosmické infrastruktuře. 

Autorky: Barbora Vacátková, Michaela Blšťáková (TC Praha)

Ondřej Šimek pracuje v Technologickém centru Praha v Oddělení rozvoje podnikání, kde se zabýval rozvojem inovačních projektů v oblasti udržitelné energetiky a všeobecného letectví. Od roku 2021 působí jako manažer technologického transferu pro Evropskou kosmickou agenturu (ESA). Zabývá se vyhledáváním aplikačních příležitostí pro kosmické technologie v oblasti pozemních aplikací a podporuje inovativní firmy s potenciálem zapojení do kosmických projektů. Spravuje program finanční podpory pilotních projektů ESA Spark Funding. Je absolventem oborů Technologie obrábění a Zabezpečování jakosti na Strojní fakultě Západočeské univerzity v Plzni. Po ukončení studia působil jako vedoucí projektů v oblasti automobilového průmyslu a pedagog na střední odborné škole.