Raketina kosmosesse Eesti ettevõtete toel

Mäletame ilmselt kõik tudengisatelliidi ESTCube-1 stardiga kaasnenud elevust mais 2013. Kõik päevalehed ja uudistekanalid kirjutasid toona, et Eestist sai kosmoseriik. Veelgi tähelepanuväärsem, et vaid kaheksa aastat hiljem on Eestist saanud riik, kus on juba piisavalt kosmosetööstuse kompetentsi kohalike koostööpartnerite leidmiseks ja kelle tehnoloogiat kasutab oma missioonil koguni NASA. Kirjutab kaasautor Kristi Kool. 

Üle poole sajandi on inimene taas astumas Kuu pinnale. NASA Artemise programm kavandab Kuule astronautide saatmist, kelle hulgas oleks ka esimene naine, aastaks 2024. Eesmärk on rajada Kuule baas, mis omakorda oleks ettevalmistuseks inimasustuse loomisel Marsil. Tavainimesele ulmelise plaanina tunduva programmi juures on veel üks esialgu uskumatuna näiv faktor – missioonis on oma osa ka eestlastel. Nimelt kaasab NASA oma Kuu missioonidele erafirmasid, kelle seas on Tallinnas tegutsev Crystalspace.

Tudengisatelliit lükkas hoo sisse

ESTCube´i projektist välja kasvanud Tartu Ülikooli hargettevõtte Crystalspace´i rajasid tudengisatelliidi juures töötanud insenerid. Noored mehed nägid enda jaoks sobivat turunišši – ajal, mis jõudsalt suurenes nanosatelliitide missioonide hulk, kasvas vajadus võimekate alam- ja kaamerasüsteemide järele. Aastaks 2019 oli Crystalspace töötanud välja mitu kosmosekaamerat ja endale maailmas nime teinud. Kui tunnustatud kosmosetööstuse tehnoloogiaarendaja Maxar Technologies hakkas otsima partnerit, kes valmistaks NASA juhitava Kuu missiooni tarbeks kaks stereokaamerat, kutsuti ka Crystalspace hankel osalema. Lepinguni jõuti pärast pea aasta kestnud läbirääkimisi.  

Crystalspace´i asutaja ja Krakuli tarkvaraosakonna juht Jaan Viru selgitab, et stereokaamerad monteeritakse mehitamata maanduri külge ja need on osa robotkäest, mis hakkab Kuult võtma pinnaseproove. „Stereopilt annab võimaluse ümbrust ruumiliselt näha, hinnata objektide kaugust ja seeläbi robotkätt juhtida.” 

Edukad laboritestid 

Jaan Viru sõnul on tegemist äärmiselt spetsiifiliste kaameratega. „Eesti tehnoloogia on maailmas TOP 5 seas ja meie kaamerasüsteemid olid end kosmoses toimunud katselendudel tõestanud. Nii mastaapse ettevõtmise nagu Kuule lendamise puhul asjatuid riske ei võeta, välja valitakse vaid eelnevalt kosmoses testitud tehnoloogiad,” kinnitab ta. „Ja ehkki stereolahendusega kaamerat arendame esimest korda, on meie baaslahendused osutunud töökindlateks.”

Juba on testitud ka Kuule saadetavate stereokaamerate prototüüpe, tõsi –esialgu mitte veel kosmoses, vaid Tartu Observatooriumis, mis Jaan Viru sõnul on maailmatasemel laborivõimekusega. „Kaamerad läbisid edukalt vaakumkambri ja vibratsioonistendi katsetused, mis on vajalikud veendumaks, et Kuule saadetavad kaamerad peaksid vastu ekstreemsetele tingimustele – õhkutõusule, lendamisele, maandumisele ja suudaks Kuu tingimustes töötada.”

Millistest ekstreemsetest tingimustest saab selle missiooni puhul veel rääkida? Crystalspace´i arenduspartneri Krakuli tegevjuht Jaan Hendrik Murumets toob näiteks äärmusliku temperatuurikõikumise. „Olenevalt, kas tegu on Kuu tagakülje või päikesepoolsema küljega, kõigub peal temperatuur vahemikus -173 kraadi kuni +100 kraadi. Seega peavad vastupidavad olema nii kaamerad kui ka elektroonika. Pole seda varianti, et rikke korral saabub tehnik ja parandab ära,” muigab Murumets. Lisaks testib eestlaste kaameraid põhjalikult ka tellija Maxar Technologies.

Asjade interneti ettevõte Krakul, mis samuti kasvas välja ESTCube´i projektist, on Crystalspace´i arenduspartner ning vastutab stereokaamera elektroonikadisaini ja tarkvaraarenduse eest. Murumets leiab, et Krakulil on tänu varasematele asjade interneti ja autonoomsete süsteemide koostööprojektidele hea ettevalmistus. „Krakuli lahendusi leiab nii maa peal, kosmoses kui meresügavustes,” kinnitab ta. „Nüüd seisab ees Kuu peale minek.”

Teistega seljad kokku

Murumets oli abiks ka ülejäänud koostööpartnerite leidmisel ja nüüd võib julgelt öelda: missioonile saadetava kaamera näol on tegemist Eesti asjaga! „Eestis on väga kõrgetasemelised tööstusettevõtted ja arendajaid, leidsime väga head partnerid,” kinnitab Murumets. Lisaks Crystalspace´ile ja Krakulile töötab kaamerate arendamisel ja valmistamisel Incap Electronics Estonia, Insero, Radius Machining ja Tauria. „Meil oli päris tihe ajakava ja koroonapandeemia pani veel omakorda surve peale. Aga kuna tundsime oma partnereid, olime nendega varemgi erinevates projektides koostööd teinud, suutsime ühiselt graafikus püsida.“  

Nüüd, kus kaamerate katsetused observatooriumis on edukalt lõppenud, tuleb oodata ära tellija tagasiside prototüübile. Aasta esimeses pooles tuleb saata teele see stereokaameralahendus, mis viiakse robotkäe küljes Kuu pinnale. 

SAAME TUTTAVAKS

Kuu vallutamine on Eestile seda suurem saavutus, et sellega on seotud veel neli siin tegutsevat tööstusettevõtet.

Projekteerimine ja mehaanika disain – Insero

2012. aastal asutatud Insero OÜ pakub peamiselt masinaehituslikku projekteerimisteenust, põhilisteks klientideks on tööstussektori eri tegevusvaldkondade ettevõtted nii Eestist kui Skandinaaviast. „Insero meeskonnal on laialdane kompetents eri seadmete ja konstruktsioonide projekteerimises,“ kinnitab tegevjuht Oliver Mets. „Pakume ka terviklahendusi alates toote disainimisest, projekteerimisest kuni teostuse, kasutusõpetuse ja järelhoolduseni.”

Robotkäe kaamerasüsteem on Inserol esimene toode, mis jõuab kosmosesse. „Esimese asjana selgitasime välja nõuded, millistes keskkonna- ja töötingimustes hakkab kaamera töötama, samuti piirangud kaamera korpuse projekteerimisele.” Et kaamera taluks kosmosesse transporti ja suudaks Kuu peal töötada, testis Insero projekteerimise käigus vastavate simulatsioonidega vibratsiooni ja temperatuurimuutuse võimalikke mõjusid disainilahendusele. 

„Arvestades nõudlikke keskkonnatingimusi, pidime leidma sobivad pinnatöötlused eri komponentidele, et tagada elektroonika toimivus ja korpuse enda kaitse keskkonnamõjude eest. Ootuspäraselt osutus see meile kõige keerukamaks osaks, kuna erines märkimisväärselt varasemalt tehtud töödele esitatavatest keskkonnatingimustest,” kirjeldas tegevjuht. „Üldjoontes ei erinenud projekti käik meie tavapärastest protseduuridest ja kvaliteeditagamise etappidest, küll aga oli rakendatud täiendavad konfidentsiaalsuse tagamise nõuded,” rääkis Mets. 

Pärast tööprotsessis ilmnenud vajalike muudatuste sisseviimist ja lahenduse kooskõlastamist partneritega, printisid Insero insenerid täpse korpuse mudeli 3D-printeriga välja, et veenduda elektroonika, optika ja ka detailide omavahelises sobivuses ja töökindluses. 

Metsa kinnitusel on kaamerate projektil märkimisväärne tähendus kogu Eesti tootmissektorile ja inseneridele. „Meil on olemas väga rikkalik kompetentsi tase ning kui seda läbi koostöö õigesti rakendada, siis oleme võimelised arendama tähendusrikkaid ja keerukaid tehnilisi lahendusi.”

Elektroonikatootja – Incap

Kaamerate elektroonika valmis Saaremaal asuvas Incap Corporation Eesti tütarettevõttes. Incap Electronics Estonia tegevjuht Greg Grace märkis, et korporatsioon on varemgi kosmoseobjektidele elektroonikat valmistanud, kuid Kuressaare tehase jaoks on see esimene kord. 

„Tootsime Kuule minevate kaamerate jaoks kolm eri trükkplaati. Tootmisprotsess ei erinenud oluliselt meie tavapärasest tootmisest, toodame kõike vastavalt kõrgeimatele standarditele, sest valmistame elektroonikat ka näiteks meditsiiniseadmetele, mis peavad vastama väga kõrgetele kvaliteedinõuetele ja erinõuetele ka dokumentatsioonis,” selgitas Grace. „Meeskonna jaoks oli see väga põnev projekt. Teadmine, et meie Kuressaare tehases toodetud elektroonika jõuab Kuu peale, tekitas kõigis elevust. Meil on au olla sellise ajaloolise projekti osa.” 

Incapi seob Krakuliga varasem pikaajaline koostöö. „Teeme Krakuliga palju projekte koos ja meil on väga hea meel, et nad valisid just meid Kuule minevate kaamerate jaoks elektroonikat tootma,” kinnitas Grace.  

Mehaanika tootmine – Radius Machining

Kaamerasüsteemile mehaanika tootnud Radius Machining tegeleb metall- ja plastikmaterjalide CNC-lõiketöötlusega ning kuulub OEM sektoris tegutsevasse Radius Gruppi. „Oleme ka varem kaasa löönud ligikaudu 10 erinevas kosmoseprojektis, alustades ESTCube´i ja ka põhjanaabrite Aalto satelliitidega. Viimane projekt oli koostöös TalTechiga, kus eelmise aasta septembris jõudis orbiidile tudengisatelliit Hämarik. Üheks huvitavaks projektiks on olnud varem ka satelliit nimega IceEye, mis jälgib jää liikumist avamerel ja seeläbi aitab meremeestel navigeerida,” kirjeldab müügijuht Tanel Uibokand. 

Antud projektis tootis Radius kaameratele erilisest alumiiniumsulamist mehaanilised komponendid, mille tootmiseks kasutati CNC-lõiketöötluspinke, nende seas tootmise uusimat 5-teljelist CNC-freesimiskeskust.

„Freesisime alumiiniumist kaamera korpuse ja läätse kinnitusdetailid ning treisime kaamera varjuki. Otsesemalt oli selle projektiga seotud 3–4 inimest ning kogu protsess ise võttis aega kuni kolm nädalat. Õnneks läks kõik plaanipäraselt ja probleeme väga ei olnud. Kindlasti on tegemist meie keskmisest toodangust keerulisemate detailidega,” kirjeldab ettevõtte freesimisosakonna juht Timo Vilumets. 

Väljakutsena mainib ta, et kosmosesse saatmisel on toote puhul arvel iga gramm, seega olid detailid disainitud üsna kergeks ja õhukeseks. Seetõttu oli neid keerukam tööprotsesside ajal kinnitada ja vajalike tolerantse saavutada.

Tarkvaraarendus – Tauria

2009. aastal asutatud Tauria OÜ tegeleb peamiselt mikrokontrollerautomaatika arendusega. „Oleme klientidele osutanud teenust näiteks videokonverentsitarkvara, meditsiiniseadmete, radarite elektroonika juhtimise arendustes. See projekt on Tauria jaoks esimene, mille tulemus läheb süvakosmosesse. Sellega täitub üks ettevõtte pikaajalistest unistustest,” räägib juhatuse liige Peeter Vois. 

„Tauria osales kaamerate tarkvara projekti juures, aitasime analüüside ja ideedega ning kvaliteediküsimuste lahendustega. Kosmosesse saadetava toote kvaliteet peab piiratud aja ja ressursside tingimustes olema maksimaalne, et missiooni käigus ei tekiks rikkeid. Konkreetsest projektist rääkides osutus töö keerulisemaks, kui esialgu arvasime,” tõdeb Vois. 

Crystalspace on Tartu Ülikooli hargettevõte, mille asutasid 2013. aastal tudengisatelliidi ESTCube-1 meeskonna insenerid Jaan Viru ja Pätris Halapuu. Crystalspace toodab peamiselt kõrgkvaliteetseid väikesemõõdulisi kaamerasüsteeme nii kosmosesse kui vaakumkambritesse, mida kasutatakse maapealsetes keerulistes töökeskkondades. Crystalspace’i kliendid on nii Euroopa kui USA ettevõtted ja asutused, kaitsetööstusest kosmoseagentuurideni. Crystalspace valiti aastal 2017. aastal Euroopa Kosmoseagentuuri äriinkubaatorisse. 

Krakul on Eesti juhtiv IoT ja autonoomsete süsteemide arendaja, mis kasvas välja ESTCube-1 projektist. Krakul on pikaajaliste ja mitmekülgsete kogemustega disainipartner ja pakub toodete täislahendusi – ideest prototüübini, prototüübist tootmiseni. Meeskond on viinud lõpule enam kui 100 rahvusvahelist projekti Baltikumis, USA-s, Rootsis, Mehhikos, Vietnamis, Hispaanias ja paljudes teistes riikides. Krakuli juht Jaan Hendrik Murumets valiti 2020. aastal parimaks nooreks ettevõtjaks. 

LISAINFO:

Crystalspace’i kaamerad on osa Maxar Technologies’i Sample Acquisition, Morphology Filtering and Probing of Lunar Regolith (SAMPLR) eksperimendist, millega võetakse Kuu pinnase proove ning uuritakse nende omadusi. Maxar Technologies SAMPRLi eksperiment on üks 12 tehnoloogiast, mille NASA valis programmi Artemis koosseisus Kuule saadetavate erafirmade poolt ehitatavate maandurite ja kulgurite lastideks. Programmi Artemis eesmärk on saata inimesed, sh esimene naine, aastaks 2024 Kuule ning luua aastaks 2028 Kuul püsiv inimasustus, mis omakorda on hüppelauaks inimese saatmiseks Marsile ja kaugemale.