1. oldal
A fejlesztők meghívására a múlt héten ellátogattunk az első teljesen hazai készítésű műhold, a Masat−1 irányító központjába, ahol saját szemünkkel (illetve fülünkkel) győződhettünk meg arról, hogy a két éve és nyolc hónapja felbocsátott űreszköz a mai napig tökéletesen teszi a dolgát, vagyis szorgalmasan rója köreit a Föld körül, és sugározza adatait a bolygóról hallgatózók számára. A látogatás alkalmával a főként BME-s hallgatókból álló közönségnek Gschwindt András, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszékének nyugalmazott adjunktusa, Hödl Emil műholdfejlesztő és állomásoperátor, illetve Józsa Viktor, az Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék doktorandusza tartott előadást a Masat−1 múltjáról, jelenéről és jövőjéről, illetve a további műholdazási tervekről.
A Masat−1 pályáját az Észak-amerikai Légtérvédelmi Parancsnokság (NORAD) által napi rendszerességgel közzétett adatok alapján követik nyomon az E épület tetején helyet foglaló irányító központ munkatársai. A 2012. február 13-án Francia Guyanából fellőtt műhold ellipszis pályán kering, amelynek eredeti legnagyobb távolsága 1400 kilométer, legkisebb távolsága 340 kilométer volt a Föld felszínétől. Mára ez 700, illetve 250 kilométer körülire csökkent az ionoszféra fékező hatása miatt. A 10 centiméter élhosszúságú kockát formázó műhold szempontjából ez a süllyedési tendencia ismeretében azt jelenti, hogy a Masat−1 még valószínűleg karácsony előtt visszatér a légkörbe, bár egyes légköri modellek alapján az is elképzelhető, hogy erre csak áprilisban kerül sor, mondta el Hödl Emil.
Ottlétünkkor a műhold kora délután ért az épület tetején helyet foglaló antenna hatósugarába. Ahogy Gschwindt András elmondta, a következő hetekben a Magyarországról észlelhető áthaladások egyre inkább éjszakára tolódnak majd, így könnyen lehetséges, hogy az utolsó nappali megfigyelések egyikének lehettünk tanúi. Az előadás kezdetén a Masat−1 11 ezer kilométerre volt Budapesttől, és Észak-Amerika nyugati partjait közelítette meg, majd Grönland felett áthaladva folytatta útját a földi állomás felé. A teljes távot 25 perc alatt tette meg.
A műhold által sugárzott jel két részből áll, először klasszikus morzekóddal azonosítja magát az űreszköz, és két adatot továbbít: az akkumulátor feszültségét és hőmérsékletét sugározza le a 70 centiméteres amatőr sávon. Az üzenet másik fele már a számítógépeknek szól, ebben érkeznek a különféle egyéb információkat tartalmazó adatcsomagok. Látogatásunkkor a csiripelő morzejelekből az derült ki, hogy az akkumulátor feszültsége 4,1 volt, hőmérséklete pedig 5 °C, ami kritikus szintet jelent olyan szempontból, hogy műhold rendszerének ilyen alacsony hőmérsékletnél már döntenie kell, hogy bekapcsolja-e a fűtést. Mivel a műhold éppen nappali pályán haladt, erre nem volt szükség, hiszen a napsütés eredményeként pár perccel később már 7 °C-on állt a Masat−1 hőmérője.
A BME kisműholdjának fedélzetén a kommunikációs rendszeren kívül egy fedélzeti számítógép kap helyet, amely a begyűjtött adatokat kezeli, illetve a rendelkezésre álló energiamennyiség ismeretében dönt arról, hogy le kell-e kapcsolni a rendszereket, vagy hogy szükség van-e a fűtésre. Az energiaellátó rendszer lelke, a napelemekről töltődő akkumulátor a kocka egyharmadát foglalja el, és tömegében is ez teszi ki a műhold legnagyobb részét. Ahogy Gschwindt András elmondta, az energiaellátás a műhold legsikeresebb része, semmiféle probléma nem volt vele az eddigiek során, és mindig bőven volt energiája a rendszereknek.
A műhold részét képezi egy félaktív stabilizációs rendszer is, amely két elektromágneses tekercsből áll. Ha ezeket egy megfelelő algoritmus szerint árammal táplálják, mágneses terük kölcsönhatásba lép a földi magnetoszférával, és képesek a megfelelő irányba fordítani a műholdat − legalábbis ez volt a terv. Ez a rendszer azonban a fellövést követően irányíthatatlanná vált, a tekercsek véletlenszerűen kapcsoltak ki-be, így a fejlesztők kénytelenek voltak leállítani, nehogy túlságosan bepörgessék a műholdat.
2. oldal
Ezen kívül egyetlen másik meghibásodás történt a küldetés eddigi ideje alatt: 2014. március 5-én valahol Argentína fölött a műhold átkapcsolt a tartalék fedélzeti számítógépre. Valószínűleg ekkor is csak valami apró, egyszeri problémáról lehetett szó, és a másik számítógépnek sincs semmi baja, de a műhold úgy lett kialakítva, hogy a legkisebb felmerülő gond esetén is átvált a tartalék rendszerre. A fejlesztők elmondása szerint a légkörbe való visszatérés előtti utolsó hetekben elképzelhető, hogy megpróbálnak visszaváltani az eredeti számítógépre, hogy lássák, működik-e.
Mivel a Masat−1 nem űrkutatási, hanem mérnöki-oktatási eszköz, elsősorban nem környezetéről, hanem saját magáról gyűjt adatokat, és a különböző alrendszerekben mérhető feszültségeket, illetve hőmérsékleteket továbbítja a Földre. Különösen érdekesek lesznek ezek az információk a légkörbe való belépést követően, hiszen remélhetőleg követni lehet majd, hogyan melegednek fel és válnak működésképtelenné az egyes részek.
Némi információt azért kívülről is összeszed a műhold, hiszen a kocka minden oldalán napérzékelő fotoellenállások találhatók, amelyek alapján pontosan be lehet lőni, hogy éppen milyen pozícióban van az űreszköz a Naphoz képest. Ezen kívül még a környező mágneses teret érzékeli, és egy kamerával is fel van szerelve. Ez utóbbi az utolsó pillanatban került a műszerek közé, és a küldetés laikusok számára talán legkézzelfoghatóbb eredményeit szolgáltatta.
A műhold pozícióját a stabilizációs rendszer hibája miatt kizárólag a fedélzeten található állandó mágnes szabályozza, magyarázta el Hödl Emil. Ez folyamatosan a Föld mágneses teréhez igazodik, mivel azonban a műhold nagyon gyorsan mozog, másodpercenként 7 kilométert tesz meg odafönn, ez kevés ahhoz, hogy teljesen stabilan tartsa, így az eszköz ide-oda billeg a mágnes által meghatározott pozíciók körül, antennájával sajátos kúp alakot írva le. Az antennával ellentétes oldalon található kamera a magnetoszférához való igazodás miatt az északi félteke fölött haladva a világűr felé néz, és csak a déli félteke fölött látja a Földet.
A mozgási sajátságok megállapításában nagyon fontos szerepet játszott a kamera, mivel az általa készített sorozatképek alapján modellezték, hogyan bucskázik az űrben a műhold. Maga a képalkotó rendszer egyszerű volta ellenére kiváló felvételeket készített bolygónkról. A fejlesztők egy 640x480-as kamerával szerelték fel a műholdat, némileg tartósabbá téve a mobiltelefonok többségében megtalálható konstrukciót. Az egyszerűséget elsősorban a korlátozott letöltési sebesség indokolja, hiába küldtek volna fel ugyanis egy ennél sokkal jobb fényképezőgépet, nem tudták volna letölteni az általa készített felvételeket.
A kamera 50 kilobájtos képeket készít, amelyek még mindig meglehetősen nagyok annak tudatában, hogy a legnagyobb letöltési sebesség másodpercenként 5 kilobit. Ahogy Gschwindt András fogalmazott: „Olyan mintha 2000 kilométerről próbálnánk elérni egy mobiltelefont.” Az adatátvitelt a műhold bucskázó mozgása is nehezíti, így az eddigi legsikeresebb adás során a műhold egy áthaladás alatt összesen három képet tudott továbbítani a földi állomásnak. Ugyanakkor többször előfordult az is, hogy egyetlen kép lesugárzásához több áthaladásra volt szükség. Valószínűleg az alkatrészek elöregedése, illetve a bucskázó mozgás intenzívebbé válása állhat annak hátterében, hogy az utóbbi időszakban egyre nehezebb kapcsolatot létesíteni a Masat−1-gyel.
3. oldal
A földi vezérlőállomás két részből áll. Az épületen belül található terem elsősorban demonstrációs céllal készült, vagyis itt tartják az előadásokat, és itt lehet belehallgatni a Masat−1 adásába. Mivel kezdetben a fejlesztők nem kaptak erre szolgáló helyiséget az egyetemtől, az első évben a Mérnöktovábbképző Intézet biztosított egy szobát erre a célra. Később aztán a támogatóknak köszönhetően elkészülhetett a mostani vezérlő is, amelynek már említett demonstrációs terme a régi központi fűtésrendszer E épület tetején található egykori gépházában kapott helyet. Ezt teljesen felújították és átalakították, és ekkor került helyére a tetőn található állomásrész is, amely távvezérelhető és teljesen automatizált, és amely a Masat−1 tulajdonképpeni észlelését végzi.
Mind az egyetem, mind pedig a szponzorok támogatása létfontosságú volt a projekt sikere szempontjából, hiszen semmiféle állami támogatást nem sikerült szerezni a fejlesztéshez és az üzemben tartáshoz. Erre sajnos úgy tűnik, hogy a jövőben sem lesz sok lehetőség. Gschwindt András megfogalmazása szerint gyakorlatilag magánűrhajózást folytatnak, és a közelgő ESA-csatlakozás egyik nagy előnye lehet, hogy az állam közbeiktatása nélkül, közvetlenül is lehetségessé válhat az európai pénzekre való pályázás.
Az antenna eredetileg is az E épület tetején kapott helyet, így már az első évben világossá vált egy jelentős probléma, amellyel korábban nem számoltak a fejlesztők: mivel a környék legmagasabb pontjáról van szó, nagyon gyakoriak a közvetlen villámcsapások. 2012 nyarán egy villám mellékága belecsapott az antennába, és elvitte annak negyedét. Ezt követően került sor a komplex villámvédelmi rendszer kiépítésére, amelynek legfontosabb részét három speciális alumíniumból készült rúd alkotja. A szakértői vélemény szerint a villámvédelmi felfogók felszerelésével 93 százalékra nőtt annak esélye, hogy ezekbe, nem pedig az antennába csap a villám. A meglehetősen borsos árú rendszer kiválóan működik, megléte óta nem érte villámcsapás az antennát és az irányító központot.
Ahogy már említettük, a Masat−1 földi állomásának tényleges munkát végző része a tetőn kap helyet zárt szürke szekrényekben. Áramellátása ismét csak a villámvédelem miatt az év nagy részében teljesen független az épület rendszerétől. Az adatforgalmat üvegszálon bonyolítják, az energiaellátásról pedig négy napelemtábla és az ezekre kapcsolt akkumulátorok gondoskodnak. A napelemek összesen 800 wattot adnak le, amelyből a legtöbb az antenna forgatására (30−40 watt) és az adó működtetésére fordítódik. Ez utóbbi 600 wattot „eszik”, mivel azonban egyszerre mindig csak 10 másodpercig üzemel, a napelemek által begyűjtött energia általában november végéig elegendő működtetéséhez, így csak a téli hónapokban kell átkapcsolni az épület rendszerére. A tetőn időközben helyet kapott egy új antenna is: a parabola a készülő új műegyetemi műhold, a BME−1 irányítását fogja végezni, illetve általa más kisműholdakat is nyomon követhetnek az egyetem oktatói és hallgatói.
A hasonló projektek során nagyon fontos szerep jut a rádióamatőröknek, amikor ugyanis nem Magyarország fölött tartózkodik a Masat−1, csak nekik köszönhetően lehet aktuális információkhoz jutni az űreszköz állapotáról. A műhold felbocsátását követően világszerte nagyjából 170 rádióamatőrtől kaptak jelentést a fejlesztők, mára körülbelül 10 maradt közülük. Gschwindt András elmondása szerint ez nem jelent problémát, hiszen időközben a műhold állapota is beállt, és a következő izgalmas, adatokban gazdag időszak majd a légkörbe való visszatérés lehet. A hűségesen kitartó jelentésküldők közt akad egy japán és egy argentin amatőr is, akiknek a fejlesztők legjobb tudomása semmi közük hazánkhoz, mégis napi rendszerességgel jönnek tőlük az e-mailek. Az Új-Zélandról rendszeresen jelentéseket küldő rádióamatőr ugyanakkor Gschwindt egyik egykori tanítványa.
4. oldal
A rádióamatőrök fontos szerepet játszottak a fellövést követő órákban is, mivel a kibocsátás utáni kötelező félórás rádiócsend lejártának idején a Masat−1 Kuba és Florida fölött járt. Az előzetes érdeklődésre Kubából hárman is jelentkeztek, hogy megkísérlik észlelni, bekapcsoltak-e a műhold rendszerei. Amikor azonban a fejlesztők ellenőrzésképpen megbízták őket, hogy próbálják meghallgatni egy japán kisműhold adását, a lelkes érdeklődők eltűntek az éterben. Végül szerencsére sikerült felvenni a kapcsolatot egy Floridában élő 56-os magyar emigránssal, akinek annyi volt a feladata, hogy ha sikerül vennie a Masat−1 jelét, ordítson egy nagyot, hogy működik. A Skype-on összekötetésben levő műegyetemi fejlesztők megnyugodva hallgatták az ordítást, majd amikor a műhold fél órával később Magyarország fölé ért, már maguk is vehették annak jelét.
A jövőbeli tervekről, köztük a fejlesztés alatt álló BME−1-ről Józsa Viktor számolt be. A Zsebi becenéven futó 5 x 5 x 5 centiméteres műholdról pár héttel ezelőtt részletesen írtunk. Újdonságként elhangzott, hogy a fejlesztők október elején újabb sikeres ballonos teszten estek túl, amelynek során 34 kilométerig emelkedett a leendő űreszköz mérőrendszerét szállító ballon, és közben minden fontos adatot mérni tudtak a csapat tagjai. Az új műhold a légkörből kijutó elektromágneses hullámokat, ezek közül is a tévéadók által keltett elektroszmogot fogja mérni. Egy ennyire kisméretű rendszer megalkotása számtalan kihívással jár, és mivel még senkinek sem sikerült ebben a mérettartományban tökéletesen működő műholdat alkotni, nincsenek kiforrott megoldások sem, vagyis a fejlesztő csapat tagjainak a legtöbb dolgot maguknak kell kiötleniük.
„Amikor a Masat-1 készült, úgy éreztem, hogy annál nehezebb feladat nincs. Most úgy érzem, hogy ennél nehezebb feladat nincs. Így szép a dolog” – mondta el Gschwindt András, aki a Masat−1 után most a BME−1 fejlesztését vezeti. Az egész kisműholdas programnak az lenne a célja, folytatta, hogy praktikus problémák megoldása révén lelkesítsék és tanítsák a leendő mérnököket. Egy-egy ilyen projekt három-négy szemeszterig tart, így a hallgatók a kezdetektől a fellövésig, és az üzembe állásig nyomon tudják követni az általuk fejlesztett rendszer sorsát.
A BME−1-et a jelenlegi tervek szerint olyan alacsony pályára szánják, hogy egy éven belül visszalépjen a légkörbe, hangsúlyozta Gschwindt András és Józsa Viktor is. Ennyi idő pontosan elég ahhoz, hogy megmérjék, amit szeretnének, és nem hagynak újabb hulladékot a világűrben. Ezért nagy öröm az is, hogy a Masat−1 a tervezettnek megfelelően rövidesen visszatér és elég az atmoszférában, mondták el a fejlesztők. Évente több száz kisműholdat dobálnak ki 600−700 kilométeres magasságban, és senki sem tudja, hogy ezek mennyi ideig maradnak fent, ráadásul olyan apró objektumokról van szó, amelyeket a legérzékenyebb földi rendszerek is alig látnak.
Amikor a Masat−1-et felbocsátották, a fejlesztők úgy vélték, hogy egy ilyen pici szerkezet minden probléma nélkül elfér majd odafönt. Ehhez képest az azóta eltelt nagyjából 2 és fél év alatt négyszer kaptak riasztást a NORAD-tól, hogy 100 méteren belül irányíthatatlan űrszemetet közelítenek meg, így kitérő manőverekre lehet szükség, amelyekre a Masat−1 persze nem képes.
Gschwindt elmondása szerint vannak olyan kezdeményezések, hogy a műholdakat egy maximális élettartammal, például 25 évre lehessen felküldeni, de ezzel az a probléma, hogy senki sem tudja pontosan, hogy ehhez milyen pályára lenne szükség. Rengeteg dolgot nem tudunk a Föld közvetlen környezetével kapcsolatban, így a 25-ből könnyen lehet 50 év vagy még több is. A kisműholdak népszerűsége tehát egyrészt nagy öröm, mert az ilyen projekteken dolgozók sokkal jobb mérnökök lesznek, az ugyanakkor szomorú, hogy az egyre intenzívebben folyó űrkutatás eredményeként úgy telerakjuk szeméttel a Föld környékét, hogy egyre nagyobb kihívás lesz sértetlenül kievickélni a bolygóról, mondta el a projektvezető.
Köszönjük a fejlesztőknek a meghívást és az informatív előadásokat!
