Fascynacja Wszechświatem - Ślub w pomieszczeniu czystym

Fascynacja Wszechświatem - Ślub w czystym pomieszczeniu

Astronauta prof. dr Ulrich Walter jest głównym mówcą na kongresie Cleanzone

Widzial Ziemię z kosmosu, a dziś wysyła następną generację w kosmos: Dr Ulrich Walter, astronauta i profesor technologii lotniczej i kosmicznej, jest głównym mówcą na kongresie Cleanzone we Frankfurcie nad Menem. Nowa platforma wiedzy rusza równolegle z Cleanzone, międzynarodowym targami branżowymi dla technologii czystych pomieszczeń, które odbędą się 24 i 25 października 2012 roku.

W swoim wystąpieniu głównym „Clean Room, Clean Space – Technologie czystych pomieszczeń w misjach kosmicznych” pierwszego dnia kongresu, prof. dr Walter mówi o pracy w kosmosie, ślubach w czystym pomieszczeniu i kluczowym znaczeniu czystości w laboratorium: „Czystość jest kluczowym punktem sukcesu w przestrzeni kosmicznej. Dotyczy to zarówno wyników naukowych, jak i przetrwania na stacji kosmicznej”, mówi doświadczony astronauta. W 1993 roku poleciał jako specjalista od ładunku na misji D2. Obecnie prowadzi badania i wykłada na TU München i buduje satelity do aktualnych projektów w dziedzinie lotów kosmicznych.

Śluby i ochrona przed szpiegostwem w czystym pomieszczeniu: wywiad z prof. dr Ulrichem Walterem

Jako główny mówca na kongresie Cleanzone, jakie jest Twoje główne tematy w Frankfurcie?
Technologia czystych pomieszczeń odgrywa kluczową rolę w załogowych i bezzałogowych misjach kosmicznych. W kosmosie wszystko musi być w 100% czyste, w przeciwnym razie ryzykujemy życie i misję. Dlatego mówię o konkretnych zastosowaniach technologii czystych pomieszczeń w kosmosie oraz ich szczególnych wymaganiach – i oczywiście o fascynacji przestrzenią kosmiczną.

W jakich obszarach technologia czystych pomieszczeń wpływa na loty kosmiczne?
Praktycznie we wszystkich, ponieważ stacja kosmiczna jest po prostu jednym dużym czystym pomieszczeniem. Od najmniejszej śruby po całą wykończenie wnętrza, wszystkie elementy muszą być co najmniej wolne od cząstek, a najlepiej bez mikroorganizmów. W zależności od wymagań pracujemy w czystych pomieszczeniach różnych klas. Szczególnie wysokie wymagania mają przestrzenie optyczne. Nawet w przypadku teleskopu Hubble, ze względu na wysoką rozdzielczość, soczewki i obudowy musiały być wolne od cząstek podczas produkcji, montażu i eksploatacji, co było dużym wyzwaniem ze względu na rozmiar teleskopu.

W badaniach czyste pomieszczenia pełnią także drugą bardzo ważną funkcję: kontrolę dostępu. Nie tylko dokładnie kontroluje się i dokumentuje, kto wchodzi do laboratorium, ale obowiązują też bardzo restrykcyjne uprawnienia dostępu. W ten sposób unika się dostępu nieuprawnionych do tajnych informacji. Czyste pomieszczenia stanowią więc narzędzie ochrony przed szpiegostwem.

Jaką rolę odgrywała technologia czystych pomieszczeń, gdy w 1993 roku pracowałeś jako naukowy astronauta na misji D2 w kosmosie?
Byłem odpowiedzialny za ładunek, czyli ówczesne laboratorium kosmiczne Spacelab w bagażniku promu kosmicznego. Prawdopodobnie spędziłem więcej czasu w czystych pomieszczeniach podczas przygotowań niż poza nimi, ponieważ urządzenia eksperymentalne i same Spacelab, nad którymi musieliśmy ćwiczyć, były budowane i przechowywane w czystych pomieszczeniach przed misją. Spacelab znajdował się w EADS Astrium w Bremie, które wielu zna jeszcze pod nazwą DASA. Urządzenia eksperymentalne, które były montowane w Spacelab, były budowane i testowane w różnych międzynarodowych instytucjach badawczych. Najczęściej ćwiczyłem z nimi na miejscu. Przed lotem wszystkie urządzenia eksperymentalne były transportowane do Bremy i tam łączone z laboratorium kosmicznym, czyli „zawarte w małżeństwo”, czyli zintegrowane. Ważne: cały ten proces – od budowy, przez testy i transport, aż po złączenie – musi odbywać się w warunkach czystych pomieszczeń.

Jakie szczególne wymagania muszą spełniać dzisiaj czyste pomieszczenia w praktycznych zastosowaniach w lotach kosmicznych?
Obecne laboratorium badawcze w przestrzeni kosmicznej to Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS). Będzie ona działać co najmniej do 2020 roku, czyli ponad 20 lat. W tym czasie nie będzie odkurzania, czyszczenia pod instrumentami czy na rackach. Atmosfera w ISS musi być tak czysta, że sprzątanie jest zbędne. Ponadto, ponieważ astronauta, jak każdy człowiek, wydziela wilgoć i organiczne związki, które trafiają do ISS, istnieje ryzyko rozwoju pleśni. Dlatego stacje kosmiczne muszą być nie tylko wolne od pyłu, ale także wolne od mikroorganizmów. Jeśli tak nie będzie, stacje przestaną być użyteczne już po krótkim czasie.

Jak różni się czyste pomieszczenie w kosmosie od tego na Ziemi?
Czyste pomieszczenia używane w lotach kosmicznych nie różnią się zasadniczo od tych w innych branżach – może z wyjątkiem dwóch czynników: po pierwsze, stacja kosmiczna jest zamkniętym systemem. To oznacza, że nie można tak jak na Ziemi ciągle dostarczać nowego, filtrowanego powietrza. W związku z tym materiały używane na ISS nie mogą emitować gazów ani rozwijać zapachów w żadnej formie. To uniemożliwiłoby pracę astronautów. Dlatego na ISS znajduje się na przykład znacznie więcej powierzchni metalowych niż z tworzywa sztucznego. Po drugie, satelity mogą mieć nawet do dziesięciu metrów długości i muszą być produkowane na Ziemi w pełni i w pozycji pionowej w czystych pomieszczeniach. Wysokość pomieszczeń stanowi tu pewne wyzwanie.

Jaki jest największy problem dla ludzi pracujących w kosmosie?
Jednym z największych problemów, z jakimi borykają się astronauci, jest obciążenie psychiczne. Pracują przez miesiące w zupełnie sterylnym, technicznym środowisku, na małej przestrzeni, bez roślin, bez urozmaicenia. To powoduje stres. Dlatego astronauci są wybierani nie tylko pod kątem wykształcenia, wiedzy i kondycji fizycznej, ale także pod względem cech osobowości i stabilności psychicznej.

Jakie środki zapewniają higienę w promie kosmicznym?
Ponieważ cała stacja kosmiczna, od miejsca do spania po miejsce pracy, jest wyposażona w system czystych pomieszczeń, wszystko jest tu ekstremalnie dobrze zorganizowane i dopracowane: od odliczonej, sterylnej odzieży w opakowaniach po gotowe do spożycia, zapakowane posiłki. Niektóre obszary są łatwiejsze do kontrolowania, inne trudniejsze. Na przykład obsługa wody jest niebezpieczna, ponieważ unoszące się krople nie mogą trafić do elektroniki instrumentów i racków. Również codzienne czynności, takie jak golenie, stanowią wyzwanie. W tym celu opracowano na przykład specjalne maszynki do golenia z funkcją zasysania zarostu.

Pracujesz na TU München w dziedzinie badań i budujesz tam satelity razem ze studentami. Jakie klasy czystości stosujecie?
Ponieważ budujemy satelity bez wrażliwych instrumentów optycznych, korzystamy z czystego pomieszczenia klasy ISO 6.

Jak zmieniła się rola czystych pomieszczeń od Twojego lotu w 1993 roku?
Od 25 lat mam kontakt z technologią czystych pomieszczeń, ale zasada ta niewiele się zmieniła. Innowacje dotyczą raczej szczegółów. Na przykład dziś bardziej konsekwentnie stosuje się zwiększone ciśnienie wewnątrz laboratoriów, aby zapobiec zanieczyszczeniom z zewnątrz, a także unika się przepięć na elementach elektronicznych poprzez nawilżanie powietrza, przewodzące materiały podłogowe i bezpośrednie uziemienie ciała.

Jakie wyzwania czekają technologię czystych pomieszczeń w przyszłości?
Czyste pomieszczenia są już dziś tak dobre, że możemy w nich pracować perfekcyjnie. Oczywiście, zawsze można je jeszcze ulepszać – na przykład pod kątem komfortu. Bo gdy astronauta musi pracować miesiącami na małej przestrzeni bez zieleni i świeżego powietrza, nawet najmniejsza poprawa jest na wagę złota.

Jakie są najpilniejsze zadania w dziedzinie lotów kosmicznych?
Największym wyzwaniem jest obecnie optymalizacja zasobów w zamkniętych procesach na stacji kosmicznej. To logiczne, ponieważ wszystko, co jest zużywane w kosmosie, musi być przywiezione z Ziemi. Pytania brzmią: jak jeszcze skuteczniej regenerować zużyte powietrze? lub: jak jeszcze efektywniej przekształcać ścieki, w tym te z toalety, w wodę pitną? Tu potrzebne są innowacje.

Apropos innowacji: wiele technologii z dziedziny lotów kosmicznych trafia do innych branż. Jak wygląda to w przypadku technologii czystych pomieszczeń?
W tym przypadku kosmos jest raczej użytkownikiem niż inicjatorem. Używamy dostępnej technologii i musimy ją tylko niewiele dostosować. Jednakże są też obszary, w których wymagania są tak wysokie, że branża może być wyzwaniem, zwłaszcza w budowie teleskopów kosmicznych i dużych czystych pomieszczeń.

Na swojej stronie internetowej TU München ostrzegasz, mówiąc: „Ale uwaga: z doświadczenia wynika, że nie musisz się spodziewać ofert tylko z branży lotniczej i kosmicznej z powodu tego szerokiego wykształcenia!” Gdzie widzisz szczególnie duże szanse dla absolwentów?
Rzeczywiście, ponad połowa naszych absolwentów nie pracuje w branży lotniczej i kosmicznej. Tylko około 20 procent trafia do lotnictwa, a tyle samo zostaje w branży kosmicznej. Powód jest prosty: lotnictwo i kosmos to technologia przekrojowa par excellence. Wykorzystuje się tu wszystkie technologie i metody, które tworzą nowoczesne urządzenia: mechatronikę, systemy wbudowane, oprogramowanie, najnowszą technikę pomiarową, sensory hiperspektralne, instrumenty optyczne, Hardware in the Loop, zarządzanie projektami, inżynierię systemową i oczywiście technologię czystych pomieszczeń. Osoby z tym zakresem umiejętności są chętnie zatrudniane we wszystkich branżach i otrzymują bardzo atrakcyjne oferty, na przykład od producentów samochodów. U nas w południowej Bawarii wielu z nich trafia do BMW i Audi, gdzie już dziś w fazie rozwoju i badań dużo pracuje się w czystych pomieszczeniach.

Ostatnie pytanie: Kiedy polecimy na Marsa?
W listopadzie 2046 roku. Termin jest ustalony, ponieważ co 15 lat przypada idealny okres startu, gdy Mars i Ziemia są szczególnie korzystnie ustawione względem siebie. Potrzebne technologie są w zasadzie dostępne już dziś i moglibyśmy już teraz wyruszyć. Jednak misja byłaby po prostu zbyt kosztowna i niepewna, ponieważ nie wszystkie te technologie są jeszcze sprawdzone. 2031 rok byłby za krótki, bo musielibyśmy wcześniej polecieć na Księżyc, aby je tam przetestować. Ale w 2046 roku to się stanie: po starcie w kwietniu/maju 2046 i 200 dniach podróży dotrzemy w listopadzie 2046 do czerwonej planety. Obiecujemy.

Cleanzone – Targi branżowe i kongres
Międzynarodowy kongres branżowy Cleanzone we Frankfurcie to nowa platforma wiedzy, łącząca branże i kraje, dla technologii czystych pomieszczeń, dostarczająca użytkownikom i producentom naukowo ugruntowaną i niezależną od producentów wiedzę od międzynarodowych ekspertów. Wśród prelegentów są m.in. Koos Agricola (ICCCS Międzynarodowa Konfederacja Towarzystw Kontroli Zanieczyszczeń), Dr Udo Gommel (Fraunhofer IPA), Conor Murray (3dimension Cleanroom i przewodniczący Irlandzkiego Towarzystwa Czystych Pomieszczeń), Joachim Ludwig (Colandis), Gabriele Schmeer-Lioe (Instytut Technologii Tekstyliów i Procesów w Denkendorf) oraz Florian Dittel (Dittel Engineering).

Konferencja odbywa się równocześnie z Cleanzone. Nowe targi kierowane są do wszystkich firm i branż, które już korzystają z czystych pomieszczeń lub planują to zrobić. Uczestnikami są m.in. decydenci z branży chemicznej, medycznej, farmaceutycznej, spożywczej, nanotechnologii, optyki i technologii laserowej, mikroelektroniki, motoryzacji, technologii lotniczych i kosmicznych. Wystawcami są producenci urządzeń i technologii do czystych pomieszczeń, komponentów budowlanych i materiałów eksploatacyjnych, w tym firmy takie jak BSR, CAS Clean-Air-Service, Colandis, Decontam, Dycem, Hydroflex, Kimberly-Clark, PPS Pfennig, Weiss i WISAG.