Vidí to, co nikdo jiný. Senzory české firmy chrání astronauty i satelity NASA a dokážou zobrazit tu nejčernější tmu

Pod švýcarsko-francouzskou hranicí nedaleko Ženevy se nachází Velký hadronový urychlovač centra pro jaderný výzkum CERN. Tam vznikla technologie, která měla původně jediný úkol: zachytit stopy po srážkách extrémně malých a těžko pozorovatelných částic. Vědci, kteří ji vyvíjeli, si ale uvědomili, že má potenciál i mimo experimentální fyziku.

Byli mezi nimi i lidé z pražského ČVUT, a právě díky nim dnes podobná technologie chrání astronauty a satelity NASA před vesmírným zářením, odhaluje okem neviditelné vady v průmyslových součástkách, zpřesňuje ozařování nádorů a rozeznává padělky uměleckých děl od originálů. To vše totiž zvládnou radiační detektory pražské firmy Advacam.

Když člověk drží takový detektor v ruce, může mu připadat jako větší USB flash disk. „Je to speciální typ kamery,“ upřesňuje Jan Jakůbek, spoluzakladatel Advacamu a vědec, který se podílel na vývoji původní technologie v CERN. Hlavní roli v přístroji hraje malý čip. V porovnání s průměrnou kamerou mobilního telefonu obsahuje více než tisícinásobek tranzistorů, základních stavebních kamenů moderní elektroniky.

Detektory od Advacamu díky tomu mají extrémně vysoké rozlišení. Jsou tak citlivé, že umějí zachytit základní částice záření – například fotony. Světovým unikátem je detail, v jakém mohou detektory fotony pozorovat. „Dokážeme říct nejen to, že částice na detektor dopadla, ale i jaký typ to byl, s jakou energií a odkud přiletěla,“ vysvětluje Jakůbek.

Schopnost detailního rozlišení se hodí pro různá použití. Podle Jana Sohara, druhého ze dvojice spoluzakladatelů Advacamu, ve firmě díky zákazníkům stále objevují nová uplatnění své technologie. Jednou z osvědčených aplikací je měření radiace ve vesmíru. „V takovém prostředí je směs různého záření a každá dělá s člověkem a technikou něco jiného,“ říká Jakůbek. Zatímco některé částice jsou neškodné, jiné mohou člověku vážně ublížit nebo způsobit poruchu palubních systémů.

Vesmírné agentury, jako je americká NASA nebo evropská ESA, se při misích mimo zemskou atmosféru snaží své astronauty i přístroje před škodlivým zářením chránit. A v Advacamu věděli, že by s tím raketovým inženýrům mohli pomoct. Dostat k nim však vlastní výrobek, to je proces plný přísných regulí a komplikovaného schvalování.

Česká firma si s tím ale poradila po svém. Jejím detektorům do vesmíru pomohla malá lest. „Spolupracovali jsme s americkým profesorem z Houstonské univerzity, který zná jednoho astronauta,“ naznačují zápletku zakladatelé Advacamu a pokračují: „Protože je náš detektor tak malý, prostě mu ho před startem jedné ruské zásobovací lodi ke stanici ISS přibalili do osobních věcí,“ smějí se.

Neortodoxní vesmírná mise se vyplatila. Detektor se na Mezinárodní vesmírné stanici osvědčil a automaticky tak získal uznání, kterému se ve vesmírné branži anglicky říká Space Heritage. Díky této pomyslné nálepce nemusely senzory pražské firmy procházet přísnými testy, aby získaly oficiální certifikaci. Následovaly první objednávky od NASA, které Advacam ke dnešku dodal desítky detektorů.

Díky popsaným schopnostem umí senzory od Advacamu nejen pasivně přihlížet, ale jako jediná technologie na světě i aktivně předpovídat vesmírné počasí. „Víme, že při sluneční erupci jako první přiletí rychlé záření, které není nebezpečné. Pak ale dorazí to pomalejší a škodlivější a za ním to ještě horší,“ vysvětluje Jakůbek. Přístroj upozorní, že se z konkrétního směru blíží nebezpečí, lidé se schovají a satelit může obsluha na Zemi zase na chvíli vypnout, aby zachránila techniku.

To, co ve vesmíru chrání astronauty a elektroniku, má využití i v pozemských podmínkách – třeba při léčbě rakoviny. Jeden z aktuálních projektů Advacamu momentálně probíhá v Německu, kde detektor v rámci klinické studie pomáhá zpřesňovat ozařování nádorů mozku. „Během několikatýdenní léčby se totiž mohou podmínky v těle pacienta měnit – nádor se zmenší, okolní tkáně natečou,“ říká Jan Sohar.

To vše může ovlivnit přesnost zásahu. Detektory od Advacamu proto sledují průlet částic záření hlavou pacienta. Lékaři tak dokážou poznat, jestli paprsek míří přesně tam, kam má – nebo jestli je třeba jej lépe zacílit. Tím lze zabránit nežádoucím účinkům radioterapie mozku, jako je poškození paměti nebo zraku. V klinické studii, která zahrnovala přes dvě desítky pacientů, bylo nutné u třetiny z nich ozařování upravit. Přístroj tak má potenciál pomoci tomu, aby terapie byla přesnější, šetrnější a opravdu cílená, dodává vědec.

Se širokou škálou různého použití má Advacam i poměrně velkou nabídku různých detektorů. Liší se výkonem, velikostí i cenou. U zjednodušené varianty detektoru, který firma dodává vysokoškolským studentům, je cenovka 40 tisíc korun. Jeden z menších detektorů určený pro použití ve vesmíru vyjde na 20 tisíc eur, tedy zhruba půl milionu korun. Ty největší přístroje stojí až 300 tisíc eur, v přepočtu 7,5 milionu korun.

Takové senzory využívají zejména průmysloví klienti Advacamu typicky k takzvanému nedestruktivnímu testování materiálů – tedy tam, kde je potřeba odhalit skryté vady v materiálech nebo hotových součástkách bez toho, aby bylo nutné výrobek rozebírat nebo jinak narušovat.

„Spolupracujeme v tomto ohledu třeba s americkým Boeingem nebo japonskou Hondou,“ říká Jan Sohar s tím, že firmy díky detektorům odhalují drobné defekty třeba v hliníkových odlitcích podvozků aut nebo v kompozitních dílech letadel. „Když se zahřeje kov, změní se jeho struktura, a tím i vlastnosti jako pevnost nebo pružnost. Naše zařízení to umí přesně zobrazit. Takže výrobci vědí, co jejich materiál snese,“ dodává Jakůbek.

Ještě nedávno mířilo přes 90 procent přístrojů od Advacamu do zahraničí. V posledních letech ale znatelně narostl odbyt v Česku. „Část vyrobených senzorů už nějakou dobu putuje do Brna. Město je bez přehánění celosvětovým centrem elektronové mikroskopie a tamní firmy naše detektory zasazují do svých mikroskopů,“ vysvětluje Sohar. Dodává, že se ale ani tak senzory v Česku dlouho nezdrží. Velká část elektronových mikroskopů – přístrojů pro pozorování virů, bakterií nebo nanomateriálů – se totiž vyváží do světa.

Právě elektronová mikroskopie aktuálně zajišťuje největší část z ročního obratu Advacamu, který je podle Sohara zhruba 150 milionů korun. Za ní následuje těžký průmysl a věda. Vesmír v porovnání s ostatním užitím aktuálně nepředstavuje tak velké odbytiště. To se ale v budoucnu může změnit.

„Vzhledem k tomu, že se lety do vesmíru v posledních letech stále více komercializují, vidíme v této oblasti velký potenciál,“ vysvětluje Sohar. Do karet Advacamu kromě příznivého trendu hraje i prostý fakt, že ve svých schopnostech pro vesmírné použití jeho detektory ve světě jednoduše nemají konkurenci.

Podle spoluzakladatelů pražské firmy by tím pádem dávalo smysl, kdyby pražská firma vedle vesmírných agentur začala v dohledné době spolupracovat i se soukromými vesmírnými společnostmi, jako jsou SpaceX Elona Muska nebo Blue Origin zakladatele Amazonu Jeffa Bezose a další.

Prosadit se u soukromých firem může být navíc v některých ohledech jednodušší než u agentur jako NASA nebo ESA. V Advacamu to ilustrují úsměvnou historkou z jednání se SpaceX. Kvůli bezpečnosti mají detektory dodávané pro vládní vesmírné agentury speciální typ konektoru. „Když jsme ale jednali se SpaceX o tom, jaký speciální konektor používají, jak to chtějí mít zabezpečené a tak dále, řekli nám jen: To neřešte. Dejte tam normální USB,“ říká Jakůbek.