Indul a MASAT-1!

Ma útnak indul az első magyar műhold, délután már várhatjuk a bejelentkezését. A program már most teljesítette az alapvető elvárásokat.

Ami kis hazánk űrbéli vonatkozásait illeti, a közvéleményt utoljára komolyabban az első magyar űrhajós, Farkas Bertalan repülése mozgatta meg. Azóta is a média jobbára ezt az eseményt melegíti időről - időre fel, pedig a tudományos munkákban azért ahol csak tudnak, ott vannak honfitársaink. De hazai műhold még eddig nem volt - idáig.

Cubesat, avagy a pici kocka-műhold

A CalPoly-1, az egyik első CubeSat

A műholdak terén az elterjedés fő korlátját a költségek jelentik. Még egy viszonylag kisebb, 30 - 50 kg-os mikro-műhold is több millió dollárba kerül, plusz még az indítás szintén több milliós költsége. Ez már túl van azon a határon, amit lelkes amatőrök illetve akár egyetemek megengedhetnek maguknak. 1999-ben felmerült azonban egy érdekes koncepció a Stanford Egyetem és a Kaliforniai Műegyem (Californian Polytechnic, röviden CalPoly) közös munkájaként, amely nagyon pici, 10 x 10 x 10 centiméteres, legfeljebb 1 kg-os (ez a szabvány amúgy azóta változott, immár 1,33kg-os) piko-műholdak szabványosításával csökkentette volna az árakat. A 10 centiméteres élhosszúságú kockák a Cubesat (Cube = kocka, sat(ellite) = műhold rövidítve) névvel lettek illetve. Az első ilyenen 2001-ben kezdtek el dolgozni, hogy aztán 2003-ban el is induljanak a világűrt meghódító útjukra.

A szabványosítás nagyon fontos, hiszen a hordozóeszközön elhelyezett indítótubusból így lehet könnyen és a hagyományos műholdakhoz képest kevés előzetes munkával felkészíteni a járművet a műholdak kibocsátására. Miután pedig a kibocsátó szerkezetek úgy vannak kialakítva, hogy három ilyen kockát befogadjanak, adta magát az ötlet, hogy a kockákat téglatestekké bővítsék. Így lett a standard Cubesat a maga 10 x 10 x 10 centis méretével az 1U (1 Unit = 1 egység) jelölésű, illetve jelent meg a 20 x 10 x 10 cm méretű 2U és a 30 x 10 x 10 cm-es 3U szabvány is.


Egy 1U méretű CubeSat, és mellette a belseje - klikk a nagy verzióért
Felmerül a kérdés, hogy egy alig egy kg-os, két marokban elférő szerkezet mégis miféle hasznos tevékenységre lehet képes. Nos, mindenekelőtt lehetőséget ad arra, hogy a mérnökök szembesüljenek egy műhold létrehozásánál felmerülő összes általános problémával, és megoldásokat találjanak arra, ezáltal pedig hasznos tapasztalatokat gyűjthessenek. Ezeknek a piko-műholdaknak is van energia-rendszerűk, ügyelni kell a hőháztartásukra (hogy ne melegedjenek túl), rendelkeznek valamiféle rádióadóval, és függően attól, mi a céljuk vele, akár különféle érzékelőkkel is - vagyis minden megvan, ami egy nagy műholdnál.


Horváth Gyula és a MASAT-1 mérnöki modellje. Jól láthatóak a Cubesat méretei.
Készült már Cubesat egyszerű, Szputnyik-1 szintű rádió-jeladóval, de indult már napvitorlás-tesztjármű és a NASA biológiai kísérleteket is végrehajtott egy Cubesat segítségével. Robbanásszerű terjedésük oka az alacsony ár; egy Cubesat elkészítése az indítójárművet üzemeltető cég által megkövetelt előzetes tesztekkel és integrációval együtt 10-20 millió forintba kerül, a kilövés költségei legalább még egyszer ennyibe kerülnek, de ez még mindig töredéke annak, amibe egy "rendes" műhold kerül.


Egy ritka (eleddig egyedülálló) esemény: az AeroCube-2 lefotózott egy másik Cubesatot, a CalPoly-4-et
MASAT-1

A Magyar Satellite szavakból összehozott MASAT-1 (kiejtve: maszat) fejlesztése 2006-ban merült fel, és 2007 óta dolgoznak rajta a BME kutatói és diákjai. Ahogy az lenni szokott, a program legnagyobb akadálya a pénz, illetve pontosabban annak hiánya volt. Az első adomány, amelyet a program kapott egy forrasztópáka volt, egy nyugdíjas BME oktató felajánlása - ennyire a nulláról indult a kis magyar műhold. A pénzért való kalapozás rengeteg időt és energiát vett igénybe, és jellemzően nem a legtehetősebb réteg, hanem kis- és középvállalkozások adták össze a szükséges anyagiakat, illetve biztosították az alkatrészeket és szolgáltatásokat.


Egy 10 centis műhold vajon milyen alkotóelemekből áll? Az egész alapja a vázszerkezet, ami repülőgép-ipari alumínium-ötvözetből készült. Ez adja a műhold szerkezeti szilárdságát, ehhez van rögzítve minden részelem. Az energiarendszer (Electrical Power System, EPS) a kocka hat oldalán található hat napelemtáblából, egy egycellás lítium-ion akkumulátorból, illetve a 3,3 Voltos feszültséget biztosító konverterekből és egy áramhatároló kapcsolóból áll. A műhold agya két fedélzeti számítógép (On-board computer, OBC), amelyek teljesen azonosak, de mindig csak az egyik működhet. A számítógép feladata a fedélzeti energia-ellátás vezérlése, a rádió illetve a stabilizáló rendszer irányítása.


A MASAT-1 indításra készen
A kommunikációs egység (Communication System, COM) két rádióadót takar, amelyek normál üzemmódban 100 mW, nagy teljesítménynél 400 mW adóteljesítményt produkálnak. A 437,345 MHz sávban működnek fél duplex (vagy ad vagy vesz) üzemmódban. A rádiójelek sugárzásához egy mérőszalaghoz hasonló antennát bocsát majd ki a műhold. A rádióadó és a fedélzeti számítógép a redundancia miatt lett megkettőzve, de az energiafogyasztás minimalizálása miatt csak az egyik működhet a két azonos elem közül. Az utolsó modul a stabilizáló rendszer (Attitude Determination and Control System, ADCS). Ez a rendszer tartalmaz digitális iránytűt, háromdimenziós gyorsulásmérőt és szögsebesség-mérőt, illetve ez a rendszer dolgozza fel a külső paneleken elhelyezett fénydiódák jeleit (a Nap helyzetének megállapítására).


A műhold belső felépítésének vázlata
A műhold tervezett élettartama három hét, de a remények szerint akár hónapokig is működőképes maradhat. A légkör fékező hatása miatt a műhold (amelyik ugye nem rendelkezik semmiféle hajtóművel) várhatóan 3 - 4 év után lép be a légkör felső rétegébe, hogy ott lelassulva végül elégjen.


A földi központ antennája a BME V2-es épületének tetején
A műhold jeleit persze valahogy fogni is kell. A műegyetem V2 épületének tetején, a műegyetemi rádióklubban került kialakításra a "Magyar űrközpont". Ennek főbb részei egy rádió, egy erősítő, egy antennaforgató berendezés, illetve az ezeket irányító számítógép, és persze egy saját fejlesztésű szoftver. A pályaadatok alapján a rendszer követi az égen elhaladó "célpontot" és fülel, hátha sikerül elcsípni annak rádiójelét. Ez a rendszer egyébként 2009 március 29-én Charles Simonyi segítségével már le lett tesztelve, a Nemzetközi Űrállomáson tartózkodó űrturistával sikerült felvenni a rádiókapcsolatot. Volt egy második teszt is, akkor egy légballonnal juttatták fel 32 km magasra a műhold makettjét, hogy megtudják a ritka légkör, illetve a -60 °C-os hőmérséklet mellett is normális működést tudnak produkálni az eredetivel azonos részelemek, és megfelelően működik-e a rádiókapcsolat.


A fejlesztők egy csoportja légballonos teszt indításakor - klikk a nagy verzióért
Egyetlen rádióvevő persze kevés, mivel az alacsony föld körüli pályán (eredetileg az indiai PSLV indítórakéta által 700 km magas pályára állt volna, most a VEGA által hozzávetőleg 400 km-es magasságban kering majd) mindössze 7-10 percig "látható" a jármű egy adott pontról a felszínen, ezért a világ minden táján több, mint harminc rádióamatőr figyeli majd a MASAT-1 jeleit, amely morzejelekkel a saját azonosítóját (HA5MASAT) és a főbb fedélzeti rendszerek állapotát is közli. A rádióamatőrök majd továbbítják az adatokat a budapesti központba.


Egy PSLV rakétát az indítóálláshoz szállítanak. Egy hasonló rakétán indult volna eredetileg a MASAT-1 is - klikk a nagy verzióért
A MASAT-1 költségeinek legnagyobb része maga az indítás. Hiába mindössze egy kilogrammos a műhold, és hiába hangoztatják azt, hogy az adott hordozóeszköz matematikailag alig pár ezer dollár/kilogrammos költségen képes a hasznos terhet felvinni a világűrbe, a valóságban ez még mindig azt jelenti, hogy egy cubesat hely egy hordozórakétán olyan 10-20 millió jó magyar forintról indul, függően attól, hogy melyik rakétán szeretné az ember feljuttatni. A MASAT-1 először az indiai PSLV hordozórakétára váltott jegyet, még 2009-ben, azonban az indiaiak csúsztatták az indítás időpontját, és végül kiderült, hogy 2011-ben biztos nem indulhat a MASAT-1 a világűrbe. A következő megvizsgált lehetőség egy Szojuz hordozórakétán való hely kibérlése volt, amely viszont jóval drágább árcédulát is jelentett volna.


A LARES-re való integráció. A bal oldali egy, illetve jobb oldalon látható két függőleges hasáb a három P-POD (Poly-PicoSatellite Orbital Deployer), ezek bocsátják ki az összesen hét CubeSat-ot.
Ugyanakkor egy ideje már szemmel tartottak egy másik lehetőséget is, mégpedig az ESA (az Európai Űrkutatási Hivatal) új VEGA hordozórakétájának első indításánál kilenc oktatási célú (tehát iskolai hátterű) cubesat-ot ingyenesen felvisz. Természetesen egy rakéta első útja esetén mindig komoly rizikófaktorral kell számolni, hiszen ez még a problémák feltárásának időszaka, dehát ajándék lónak ne nézd a fogát. Azonban amire a magyar műhold a képbe került, az ESA az első körben már meghirdette azt a kilenc pályázót, aki bekerült. A BME-sek azonban nem keseredtek el, és tartalék műholdnak jelölték a sajátjukat, arra apellálva, hogy lesz olyan, aki nem készül el határidőre a nyertesek közül. Jól sakkoztak, a kilenc helyre mindössze öt műhold készült el időre, így a már egy ideje türelmesen váró MASAT-1 sikeresen bekerült a második körbe 2011. októberében.

A munka persze itt még nem ért véget, hiszen szükség volt a műhold újra tesztelésére, hogy az ESA által meghatározott elvárásoknak is megfelel-e. Egy hónapig tartó intenzív tesztelés után megvolt minden szükséges papír, és 2011. november 15-én hivatalosan is felkerült a VEGA hasznos terhei közé. (Érdekességként: a MASAT-1 ikertestvére talonba rakva még várja, hogyha a VEGA indítás esetleg kútba esik, akkor 2012 őszén egy Szojuz rakéta orrába kerüljön). Az indításra eredetileg 2012. január végén került volna sor, de ezt először február 9-re, majd február 13-ára csúsztatták el. Az indítási ablak magyar idő szerint hétfő 11 óra és 13 óra között van.


A VEGA VV01 az indítóálláson várakozva - klikk a nagy verzióért
A VEGA indítása tehát ma dél körül várható, a francia guyanai Kouroun találtható ELA-1 indítóállásról. (Érdekesség: az indítóállás immár bő két évtizede nincs használatban, de hajdan innen indultak az Europa II., majd az Ariane-1, Ariane-2 és Ariane-3 hordozórakéták.) A rakéta valamivel több, mint 70 perccel az indítás után kiengedi majd a P-POD-okból a piko-műholdakat. A Cubesatok további fél óráig nem bocsáthatják ki az antennáikat illetve nem sugározhatnak 1mW-nál nagyobb adóteljesítménnyel (hogy biztonságosan eltávolodhassanak egymástól). Így a rádió első jeleit várhatóan valahol Kuba felet lehet majd fogni, ha minden jól alakul.


A VEGA VV01 pályára állásának főbb mozzanatai - klikk a nagy verzióért
A program már most teljesítette az alapvető elvárásokat: elkészült az űrbéli repülésre alkalmas változat, és a nap 24 órájában, a hét 7 napján működik a földi bázis. A közepes siker célkitűzése az, hogy vegyék a műhold jeleit, illetve képesek legyenek a műhold számítógépének utasításokat adni. Ehhez persze kell a VEGA sikere is, hogy feljuttassa a világűrbe a műholdakat, és ki is bocsássa azokat. Teljes sikerről akkor beszélhetünk, ha a MASAT-1 fedélzetén található fél-aktív mágneses szabályozás is működni fog.