1. oldal
Néhány nappal ezelőtt újra vendégségben jártam a reménybeli második magyar műholdat, a SMOG–1-et (korábbi nevén BME–1) fejlesztő csapatnál, akik a legjobb úton haladnak afelé, hogy szatellitjük jövő ilyenkor már a Föld körül keringjen. Ahogy arról korábban beszámoltunk, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem oktatói és hallgatói egy olyan kisműholdon dolgoznak, amely azt fogja vizsgálni, hogy a televízióadók elektromágneses sugárzásából mi jut ki a világűrbe.
A SMOG–1 egy 5 x 5 x 5 centiméteres kocka, amely az úgynevezett PocketQube szabvány szerint készül. Ezt az új formátumot szintén Bob Twiggs, a Stanford nyugalmazott professzora vezette be 2013-ban, aki a Masat–1-hez hasonló CubeSatok ötletgazdája is volt. Mind a PocketQube, mind a CubeSat formátum nagy előnye, hogy kicsi, olcsó és a nagyobb műholdakhoz képest gyorsan megépíthető űreszközökről van szó, amelyek révén olyanok is bekapcsolódhatnak az űrkutatásba, akiknek nagyobb rendszerek kidolgozására nem lenne idejük vagy pénzük.
Hasonló megfontolásból vágott bele az új projektbe dr. Gschwindt András, a BME Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszékének nyugalmazott adjunktusa is, aki a saját kategóriájában a legsikeresebben teljesítő műholdak közé tartozó Masat–1 létrehozása után egy többé-kevésbé új csapattal látott hozzá régi álma megvalósításának, a Föld körül érzékelhető elektromágneses szmog tervezett vizsgálatának. Ha minden jól megy, rövidesen a SMOG–1 lesz az első műhold odafent, amely a tévéadók által a világűrbe kisugárzott jeleket méri a 430−860 MHz-es sávban.
A terv megvalósulásához minden a legjobb úton halad, hiszen idén februárban aláírták a startszerződést az olasz G.A.U.S.S. és a BME között, áprilisban pedig már a „fuvardíj” első felét is átutalták. A fejlesztők egyik nagy problémája sokáig az volt, hogy a PocketQube formátum annyira újnak számít, hogy nincs igazán bejáratott mód az ilyen műholdak űrbe juttatására. (Az űripar szereplői a CubeSat műholdosztály elsöprő sikere miatt nem is nagyon gondolkodnak ebben a méretben.)
Annak idején szóba került az is, hogy a SMOG–1-et esetleg a Nemzetközi Űrállomásról „kidobva” állítanák pályára, ennek azonban egyrészt technikai akadályai vannak, másrészt így sokkal drágább lenne az egész projekt. Szintén problémás lett volna, hogy az ISS-en a műhold akár 4–5 hónapot is vesztegelhetett volna, mire sor kerül pályára állítására, ilyen hosszú várakozást pedig valószínűleg nem viseltek volna túl jól a SMOG–1 alrendszerei, főként az akkumulátora.
Az olasz cég ugyanakkor a piaci rést érzékelve kifejezetten arra szakosodott, hogy nagyobb műholdakba beépített kidobószerkezetek révén kisműholdakat állítson pályára, méghozzá megfizethető áron. Ami a SMOG–1-et illeti, a PocketQube várhatóan 2017 első negyedévében fog útjára indulni az UniSat–7 műhold egyik speciális „rekeszében”. A start helyszíne az orosz Jasznij űrrepülőtér lesz, a hordozórakéta pedig egy ukrán-orosz fejlesztésű Dnyepr, amely 550–600 kilométer magasságú napszinkron pályára állítja a műholdat.
A SMOG–1 pályára állítása tehát két fázisban történik meg. Ahogy Gschwindt András fogalmazott, az „első frász”, vagyis az UniSat–7 kilövése és pályára állása után kerül sor a második lépésre, a kisműholdak kibocsátására. Az UniSat–7-be szerelt kidobószerkezet a start után egy napon belül állítja pályára a benne helyet kapó műholdakat, vagyis a SMOG–1-et is. Az útitársak egy skót és valószínűleg egy ausztrál pikoszatellit lesznek. Az akció ezen szakaszát az UniSat–7-re szerelt kamera révén lehet majd nyomon követni, a kidobás után 10 perccel pedig már a SMOG–1 is megszólalhat, vagyis megkezdheti üzemszerű működését és adást forgalmazhat a Föld felé.
A pályára állt SMOG–1 nagyjából 90 perc alatt fogja megkerülni a Földet, amiből 60 percet a napon tölt majd. (Ez előnyösebb, mint az ISS pályája lett volna, ahol hasonló pályaidő mellett csak 50 perc lett volna napos.) A napelemek megvilágítottságával tehát remélhetőleg nem lesz gond. Ezen a téren egyetlen nagyobb probléma lehet, mégpedig az, hogy a kidobás során a műhold annyira bepörög, hogy a napelemvezérlő nem tudja lekövetni a mozgást, mondta el Józsa Viktor, az Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék doktorandusza, aki a hőtechnikai és mechanikai modellezést végző csoport vezetője a projekten belül.
2. oldal
Ennek megakadályozására jelenleg az az egyik lehetséges elképzelés, hogy mágnesezhető rétegeket építenek be a műhold oldallapjaiba, amelyek a Föld mágneses teréhez igazodva segítenek lelassítani a forgást. Ezzel a megoldással ugyanakkor az lehet a probléma, hogy az ehhez szükséges fémlapok nehezek, így fennáll a veszélye, hogy ledobják a napelemeket, vagy a lemezek a felettük lévő napelemmel együtt válnak le.
Valami megoldást ugyanakkor mindenképp jó lenne találni a bepörgés ellen, ugyanis úgy néz ki, hogy az előírások miatt a műhold tömegközéppontját a geometriai középpont közelébe kell helyezni, így amikor a SMOG–1 alsó lapja kicsusszan a kidobószerkezet sínjéből, fennáll a veszélye annak, hogy pörögni kezd. A kidobáskor várhatóan keletkező szögsebesség becslésével jelenleg Török Péter foglalkozik.
A mozgási energiát disszipálni képes elemek továbbá azért is lennének kedvezők, mert lecsökkentik a műhold élettartamát, amely a tervezettnél magasabb pálya miatt igencsak megnyúlhat. A tervezők semmiképpen sem szeretnék tovább növelni a Föld körül keringő űrszemét mennyiségét, és úgy gondolják, hogy nagyjából egy év alatt mindent meg fognak tudni mérni, amit akarnak. A küldetés ideális lezárása tehát ezt követően a légkörbe való mielőbbi visszalépés lenne.
Az 550 kilométeres pályán ugyanakkor az űreszközök átlagos élettartam 6 év körüli, vagyis jóval hosszabb a szükségesnél. A tényleges élettartamot persze több tényező is befolyásolhatja, különösen a naptevékenység intenzívebbé válása, de ezzel nem lehet előre kalkulálni. A disszipatív elemek viszont menet közben folyamatosan lassítanák a műholdat, csökkentve annak pályamagasságát, így rövidítve le annak keringési élettartamát.
A fejlesztők sokáig úgy gondolták, hogy az antennát valamilyen alakemlékező ötvözetből, például nitinolból készítik el, amelyre akár csomót is lehet kötni, és megfelelő hőhatásra ebből is kibogozza magát. A nitinolról azonban menet közben kiderült, hogy 0 °C alatt elveszíti emlékezőképességét, mondta el Hödl Emil műholdfejlesztő és állomásoperátor, így jelenleg más opciókban gondolkoznak a csapat tagjai. A kérdés azért is különösen lényeges, mert a legtöbb hasonló projekt vélhetően éppen az antennanyitásba bukott bele, bár a meghibásodás pontos okát az ilyen esetekben gyakran csak sejteni lehet.
Az egyik lehetőséget valamilyen vékony rugóacél, például gitár- vagy zongorahúr jelentheti, amit a műhold köré csavarva rögzítenek. A rögzítésre szolgáló anyagot aztán vagy olvasztással tüntetnék el az űrben, vagy pedig olyan matériát használnának a rögzítéshez, amely ultraibolya fényre gyorsan elöregszik, és elengedi az antennát. A rugóacélos megoldás esetén persze arra is gondolni kell, hogy ez csak réz- vagy ezüstbevonattal forrasztható.
A másik opciót Gschwindt András vetette fel a csapatnak. Ennek lényege, hogy az antenna a Masat–1 esetében már bevált mérőszalagból készülne, csak nem a teljes szélességű változatból, hanem egy annak közepéből kivágott néhány milliméteres sávból. A legutóbbi megbeszélés előtti napokban végzett kísérletek során annyi kiderült ezzel kapcsolatban, hogy míg a 3 milliméteres szalag megfelelhet a céloknak, a SMOG–1 számára kedvezőbb, 2 milliméteres sáv már megszűnik szalagszerűen viselkedni, és összevissza csavarodik, akármivel vágják is ki a mérőszalagból.
3. oldal
Akármelyik megoldás mellett döntsenek is a fejlesztők, az antennának maradó alakváltozás nélkül ki kell bírnia, hogy hónapokig a kocka köré van csavarva, és aztán a hideg űrben a rögzítés feloldása után vissza kell nyernie eredeti, egyenes alakját. Ami a hőmérsékleti viszonyokat illeti, az antenna anyagának a Masat–1-küldetés tanulságai alapján mínusz 40 °C-ig kell bírnia a strapát, mert annál hidegebbel valószínűsíthetően nem fog találkozni. Fontos szempont továbbá, hogy olyan anyagból kell lennie és úgy kell rögzíteni, hogy a start közben ne verje szét a napelemeket, amelyekkel érintkezik, továbbá ne tegyen kárt a többi műholdban sem.
A lehetséges hőmérsékleti viszonyok kapcsán szó esett a tervezés hőtechnikai részéről is, hiszen a kocka kis méretei és kis hőtehetetlensége miatt árnyékba kerülve nagyon gyorsan hűlni kezd. A lítiumion-akkumulátor hőmérséklete ugyanakkor nem süllyedhet tartósan 0 °C alá, így a hőveszteséget valamilyen módon mindenképp mérsékelni kell. Hogy erre elég lesz-e néhány rétegnyi speciális fólia és esetleg a rendszerben képződő hulladékhő átirányítása, vagy fűteni is kell majd az akkut, az egyelőre nem egyértelmű, mondta el Józsa Viktor.
A kérdés megválaszolásához először is egy új Föld-modellre van szüksége a csapatnak, amin jelenleg is dolgoznak, mivel bolygónk környéke hőmérsékletileg nem úgy viselkedik, mint a mélyűr. Ha ez megvan, ki lehet kalkulálni, hogy körülbelül milyen hőmérsékletekkel kell számolni a küldetés során. A kockán belüli viszonyok pontos megállapításához ugyanakkor azt is fel kell majd mérni, hogy a rendszeren belül hol mennyi hő szabadul fel.
Ennek kiméréshez persze először össze kell rakni a műhold lelkét jelentő nyomtatott áramköröket. Az oldallapokkal együtt 6 + 6 darab piciny lap mindegyikére több száz alkatrészt kell kézzel ráforrasztani, a fedélzeti számítógép közel 600 elemének beültetése és a panel élesztése például két hetet vesz igénybe, magyarázta el Dudás Levente, a Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék tanársegédje, aki műhold kommunikációs rendszeréért, illetve a spektrummonitorozó kísérletért felel.
Külön nehézséget jelent, hogy a fejlesztés utolsó hónapjaiban várhatóan többször össze kell majd rakni és szétszedni a teljes rendszert, anélkül, hogy sérülnének a belső paneleket összekötő buszcsatlakozó tüskéi, ami ilyen kis méretek esetén nem könnyű feladat. De már erre is készül a megoldás, a csapat egyik tagja, Petróczi Balázs jóvoltából ugyanis tervezés alatt áll egy karos-sínes szerkezet, amelynek segítségével precízen össze lehet majd illeszteni, és szétszedni a belső paneleket.
Ami a földi állomást illeti, a projekt leglátványosabb lépése ennek kapcsán történt meg, hiszen az E épület tetejére tavaly ősszel a régi kereszt Yagi antennarendszer helyére egy 4,5 méter átmérőjű parabola antenna került, amelynek összeszerelési munkálatait a fenti videó foglalja össze. Az antenna forgatóját sajnos a gyártó a jelek szerint alulméretezte, így az pár hónap használat után elromlott. Jelenleg egy átmeneti forgató mozgatja az antennát, miközben egy másik cég rövidesen megkezdi az új alkatrészek legyártását. Ahogy Dudás Levente elmondta, a műhold vezérlése a jelenlegi felszereléssel is megoldható lehet, de a helyzet nem nevezhető ideálisnak.
Arról nem is beszélve, hogy ha az átmeneti megoldás is felmondja a szolgálatot, más vésztartalék nem áll rendelkezésre az antenna forgatására, így mindenképp szükség lesz az új forgatóra. Ugyanakkor természetesen nemcsak a műhold fedélzetén van minden létfontosságú alrendszerből legalább kettő, hanem a műholdvezérlő állomások tekintetében is. A SMOG–1 másodlagos földi vezérlő állomása Érden található: a két állomás egymás tartalékai, vagyis az egyik bárminemű meghibásodása esetén a másik átveszi a vezérlési és műholdkövetési feladatokat.
Az idő ugyanakkor minden fronton szorít. A földi antennaszerelésre ugyan még viszonylag több idő van, magát a műholdat azonban a start előtt három hónappal át kell adni a G.A.U.S.S.-csapatnak. A munkával tehát a lehetséges legkorábbi, 2017 eleji indulással számolva idén decemberre teljesen el kell készülniük a fejlesztőknek, ami laikus szemmel riasztóan közeli időpontnak tűnik. A csapatot ismerve ugyanakkor nincsenek kétségeim, hogy időben befejeznek mindent, és egy kis szerencsével jövő ilyenkor már a SMOG–1 adását figyelhetik a vezérlőből. Mindehhez sok sikert kívánok nekik, és még egyszer köszönet a szíves vendéglátásáért!
