QSS je zkratka z Quantum Science Satellite a tento název dostatečně jasně naznačuje, na co přesně družice cílí. Jedná se o první kosmickou techniku, která ověří takzvanou kvantovou komunikaci mezi družicí a Zemí. QSS, někdy nazývaná též Micius, toho dosáhne pomocí kvantového provázání párů fotonů.

Pozemní specialisté očekávají, že družice pomůže udělat nezbytný první krok na pole zkoušení principů kvantové teleportace a sledování kvantového provázání na velkou vzdálenost.

Družice QSS Zdroj: https://i.imgur.com

O start, který nastal v pondělí 15. srpna v 19:40 středoevropského letního času, se postarala raketa Dlouhý pochod 2D, která se vznesla z rampy kosmodromu Ťiou-čchüan v poušti Gobi. Vynášený náklad dosáhl oběžné dráhy deset minut po startu a jeho ambiciózní mise by měla trvat dva roky. Oblast kvantové informatiky (Quantum Information Science) je prudce rozvíjejícím se odvětvím, které slibuje mnoho velmi zajímavých směrů včetně vysokorychlostních kvantových počítačů, nebo superzabezpečené kvantové komunikace. Oblast Quantum Key Distribution umožňuje přenos kryptografických klíčů pomocí kvantového provázání světelných jednotek – fotonů.

Kvantová komunikace mezi dvěma stanicemi je z vlastní podstaty mnohem bezpečnější, než tradiční formy spojení. pokud by se na něj napojila třetí strana, došlo by ke kolapsu provázanosti. Aby bylo dosaženo požadované úrovně bezpečnosti, disponují obě strany sdíleným šifrovacím klíčem, který kóduje polarizaci provázaných fotonů.

Teorie kvantové mechaniky předpokládají, že vlastnosti provázaných fotonů zůstávají provázané na libovolnou vzdálenost. Zatím byly při snahách o zkoumání kvantové komunikace možné pouze zkoušky na vzdálenost v řádu stovek kilometrů. Optická vlákna i zemská atmosféra totiž ovlivňují fotony i jejich vlastnosti. Ovšem na oběžné dráze panuje vakuum a cesta optického signálu je tak mnohem jednodušší. Družice Micius by tak mohla ověřit komunikaci v globálním měřítku.

Základní princip fungování družice Quantum Science Satellite se točí kolem krystalu, který generuje páry provázaných fotonů, jejichž vlastnosti zůstávají navzájem provázané bez ohledu na jejich vzdálenost. Vysoce přesný optický komunikační systém zodpovídá za doručování svázaných párů do optických pozemních stanic ve Vídni a Pekingu. Tady se jejich polarizační vlastnosti využijí k vytvoření kódovacího klíče.

Generátor kvantové provázanosti na družici QSS. Zdroj: spaceflight101.com

Satelit QSS by měl po základním kole zkoušek kvantové komunikace přestoupit na složitější úkol. Technici by rádi družici využili pro ověření schopnosti přeposílat data z Pekingu do Vídně právě přes satelit na oběžné dráze. Plán počítá s kvantovou teleportací použitím informací o vlastnostech fotonů k jejich vytvoření v určitém kvantovém stavu na různých stanovištích. Pokud čínský projekt uspěje, dá se očekávat rozvoj podobných projektů v podání ostatních států, což by výrazně přiblížilo éru kvantového internetu, která se zatím zdá nereálná.

Start rakety Dlouhý pochod 2D s družicí QSS. Zdroj: spaceflight101.com

Raketa Dlouhý pochod 2D dokáže na nízkou oběžnou dráhu dopravit až tři a půl tuny nákladu, pro dráhu heliosynchronní pak její nosnost dosahuje 1 300 kg. Raketu vyvinula Šanghajská akademie kosmických technologií, aby byla schopná létat na různé oběžné dráhy včetně již zmíněné nízké, nebo heliosynchronní. Nosič se skládá ze dvou stupňů. První je identický s tím, který používá raketa Dlouhý pochod 4, druhý stupeň je odvozen od toho, na Dlouhém pochodu 4, ale nese několik konstrukčních rozdílů především v elektronické výbavě.

Dlouhý pochod 2D s družicí QSS startuje. Zdroj: spaceflight101.com

Raketa měří na výšku 41 metrů a její průměr činí 3,3 metru. Při startu váží 232 tun a po dobu 170 sekund po startu raketu pohání motor YF-21C s tahem 2 962 kN. Tento stupeň měří 28 metrů a jeho nádrže ukrývají 183 tun nesymetrického dimetylhydrazinu a dimeru oxidu dusičitého. Po jeho odhození se zapaluje motor YF-24C na druhém stupni. Ten měří na délku 11 metrů a plně natankovaný váží 45,6 tuny. Také zde se používá směs nesymetrického dimetylhydrazinu a dimeru oxidu dusičitého, přičemž hmotnost pohonných látek činí 39,5 tuny. Tah motoru činí 742 kN a pro drobné korekce orientace je stupeň vybaven čtveřicí Vernierových motorů s tahem 47,1 kN. Raketa může používat dva typy aerodynamických krytů (průměry 2,9 a 3,3 metru) podle velikosti vynášeného nákladu.

Společně s družicí QSS se do vesmíru vydali dva malí spolucestující. Prvním z nich byl španělský 6U cubesat a malá družice LX-1, která bude zkoumat parametry atmosféry ve výškách 100 – 150 kilometrů.

Zdroje informací:

http://spaceflight101.com/
http://forum.kosmonautix.cz/
https://www.nasaspaceflight.com/

Zdroje obrázků:
https://i.imgur.com/fEGhtck.jpg
https://i.imgur.com/oOZ0B1D.jpg
https://i.imgur.com/0iOeGTK.jpg
http://spaceflight101.com/wp-content/uploads/2016/08/135395668_14644797570191n.jpg
http://spaceflight101.com/wp-content/uploads/2016/08/Cp63PLsXYAEjlhV.jpg
http://spaceflight101.com/wp-content/uploads/2016/08/Cp63O-DWEAQ0GJM.jpg

Psáno pro Kosmonautix a osel.cz