Najmniejszy satelita z systemową technologią TU Berlin testuje komunikację kwantową w przestrzeni kosmicznej

Wzór lotu QUICK³ w laboratorium integracyjnym w Zakładzie Techniki Kosmicznej z zespołem rozwojowym Technische Universität Berlin.

Mały satelita QUICK³ służy jako demonstrator technologii dla komponentów przyszłego systemu satelitów kwantowych.

Szczęśliwy start rakiety z centrum kosmicznego Vandenberg (Kalifornia, USA)

W poniedziałek, 23 czerwca 2025 roku, mały satelita QUICK³ z Centrum Kosmicznego Vandenberg (Kalifornia, USA; GMT-7) pomyślnie wystartował na orbitę okołoziemską. Misja ma na celu testowanie nowych technologii dla niezawodnej kwantowej komunikacji oraz przeprowadzenie eksperymentu fizyki kwantowej w warunkach kosmicznych. Uniwersytet Techniczny w Berlinie odgrywa kluczową rolę w konsorcjum badawczym i wnosi istotny wkład w realizację projektu.

QUICK³ to mały satelita typu 3U-CubeSat – mniej więcej wielkości pudełka na buty i ważący około czterech kilogramów. Służy jako demonstrator technologii dla komponentów przyszłego systemu satelitów kwantowych. Na pokładzie znajduje się źródło światła kwantowego, które generuje pojedyncze cząstki światła (fotony) na bazie dwuwymiarowego materiału. Fotony te mają w przyszłości pomóc w bezpiecznym i odpornym na podsłuch przesyłaniu informacji. W przeciwieństwie do klasycznych systemów komunikacyjnych, w kwantowej transmisji fizycznie wykluczony jest nieautoryzowany dostęp do danych.

Połączenie komponentów naukowych

Uniwersytet Techniczny w Berlinie zadbał o to, aby różne urządzenia naukowe na satelicie współpracowały i były niezawodnie zintegrowane z całościowym systemem satelity. Zespół opracował specjalną elektronikę, która steruje eksperymentami w kosmosie, zapisuje dane pomiarowe i później przesyła je na Ziemię. Również struktura mechaniczna, która mocuje wrażliwe elementy wewnątrz satelity, pochodzi z TU Berlin. Inżynierowie zaprojektowali ją tak, aby wytrzymała obciążenia podczas startu rakiety.

„Jednym z największych wyzwań w tym projekcie było dostosowanie interfejsów pomiędzy partnerami naukowymi a dostawcą platformy satelitarnej. W tym zakresie dział techniki kosmicznej na TU Berlin pełnił funkcję łącznika. Zadaniem było zapewnienie niezawodnego działania całego systemu” – mówi inżynier systemowy Philipp Werner z TU Berlin.

Julian Bartholomäus, kierownik projektu na TU Berlin, wyjaśnia: „Nasze wieloletnie doświadczenie w dziedzinie techniki kosmicznej – jako jedyni na świecie wystrzeliliśmy już ponad 30 satelitów na orbitę – pomogło nam w jak najpełniejszym zautomatyzowaniu eksperymentów w kosmosie. Wykorzystaliśmy wiele istniejących rozwiązań z naszej misji TUBIN i dzięki temu mogliśmy elastycznie reagować na zmiany w trakcie realizacji projektu.”

Test technologii i badania podstawowe w przestrzeni kosmicznej

Przesyłanie pojedynczych fotonów na duże odległości jest ograniczone w światłowodach. Natomiast w kosmosie atmosfera niemal nie tłumi światła – co stanowi dużą zaletę dla przesyłania pojedynczych fotonów. QUICK³ sprawdza, czy komponenty przeznaczone do tego celu działają niezawodnie również w warunkach orbitalnych. Misja dostarcza istotnych informacji na temat budowy przyszłej globalnej sieci kwantowej z wieloma satelitami.

Innym celem misji jest podstawowe pytanie fizyczne: zespół chce sprawdzić, czy tzw. interpretacja prawdopodobieństwa Born’a w mechanice kwantowej jest potwierdzana również w stanie nieważkości. Dotychczas nie można było tego zbadać w warunkach kosmicznych. Uczestnicy projektu przewidują pierwsze wyniki naukowe do końca 2025 roku.

Projekt jest finansowany przez Federalne Ministerstwo Gospodarki i Energii. Kierownictwo sprawuje prof. dr Tobias Vogl z Technicznego Uniwersytetu w Monachium, który wraz z zespołem z Friedrich-Schiller-Universität Jena zbudował źródło światła kwantowego i zintegrował je z optycznym chipem od CNR-IFN we Włoszech. Instytut Ferdinand-Braun w Berlinie opracował system laserowy do pobudzania źródła światła kwantowego, sterowany elektroniką z „National University of Singapore”.