Kővágó Angéla legújabb vendégcikkében a MANT december elején megtartott Payload-workshopjáról számol be.
„A lélek számára az az egyik legnagyobb teher, ha a valóság utoléri a képzeletet. Persze ugyanilyen teher lehet, ha meg sem közelíti”
Bartis Attila író gondolata halmozottan érvényes a kisműholdak hasznos terhének tervezésénél és létrehozásánál. Legalábbis ez volt a Magyar Asztronautikai Társaság által szervezett workshop egyik legfőbb tanulsága, melyen CubeSat építésben jártas kutatók előadásai nyomán vitathatta meg a szakmai közönség, hogy milyen feltételek mellett találkozhat egymással legoptimálisabb módon a megrendelők által elképzelt kísérlet, a világűr hideg valóságával.
2021 márciusában állt Föld körüli pályára a GRBAlpha (Gamma Ray Burst) névre hallgató, magyar, japán, szlovák és cseh együttműködésben készült nanoműhold, amely azóta is kiválóan üzemel. A sikeres küldetés műszaki paramétereit Pál András a CSFK Csillagászati Intézetének munkatársa mutatta be az érdeklődőknek. Mint azt elmondta, a kísérlet lényege, hogy a payload térben helyet foglaló szcintillátorban, a beérkező gammafotonok látható -, vagy UV fényfelvillanást generálnak. Az így már megszámolható fotonok mennyisége arányos a gamma fotonok energiájával. Átlagosan napi egy ilyen gamma felvillanás történik az univerzumban, s mivel az ég kb. 40 százalékát kitakarja a Föld, és egyéb zavaró körülmények (pl. poláris sugárzási övek) miatt, az események mintegy felét nem látják, így kb. minden harmadik felvillanást képesek észlelni, ami átlagosan heti két eseményt jelent.
A Payload nagyon leegyszerűsítve egy analóg adatgyűjtőegység, amelyet bekötnek egy analóg-digitális átalakítóba, az adat onnan halad a digitális rész felé, ami egy FPGA-ból (field-programmable gate array, egy félvezető eszköz) és egy mikrocontrollerből áll. Érdekesség, hogy a payloadban még 2×64 MB adattároló nincs kihasználva, mivel nem volt idő megírni rá az üzembiztos, flash alapú filerendszert. A digitális rendszerek természetesen távolról is frissíthetők, így a tárolókapacitás bővítése várhatóan a közeljövőben megtörténik. A műszaki adatok kimerítő ismerete nélkül is megérthető, mennyire fontos tulajdonsága a rendszer felépítésének, hogy ha szükséges, akkor a fedélzeti számítógép funkcióit is át tudja venni a hasznos teher elektronikája. Pl. már a start után derült ki, hogy van egy-két bug a fedélzeti számítógép adattároló részében, ami abból a szempontból kényelmetlenné tette az adatgyűjtést, hogy naponta akár kétszer is aktívan foglalkozni kellett a műholddal. Szerencsére az előbb említett előnyös hardveres kialakítás miatt, létezett szoftveres megoldás a problémára, így az efféle fejlesztések nyomán, az interaktív üzemmód mellett egyre több feladat automatizálható. Ez természetesen a csapat alvásmennyiségére különösen jótékony hatással van. A több mint egy órás, igen erősen műszaki jellegű előadás adataiból csak a legfőbb jellemzőket kiemelve, fontos például a hasznos teher mérete, mely az egy egységes műhold nagyságához képest 0,3 U. (Tehát a műhold térfogatának mintegy egyharmadát foglalja el a hasznos teher).Ennek lelke a 75×75×5 mm-es cézium –jodid kristály, amely látható fényt bocsát ki a gammasugárzás hatására. A detektorrendszer hőmérséklete -5 és +20 Celsius fok között változik, a műhold lehetséges életideje pedig a jelenlegi pálya-degradációs adatokat tekintve akár még tíz év is lehet. A kísérlet élettartamát megnöveli az is, hogy maguk a fotonszámlálók ólommal lettek körbevéve, hogy ne károsodjanak, amikor a műhold a Dél-Atlanti Anomália felett elhalad, illetve fals jeleket se adjanak emiatt. Ez pl. ennek a payload-térnek a specialitása, hiszen hagyományos űrmissziókra nem túl jellemző, hogy a hasznos terhet ilyen súlynövelő elemekkel egészítsék ki. A műhold indítását a Spacejunkie is közvetítette, illetve a küldetés részleteiről Szabó Bence írt annak idején részletesebb beszámolót.
A GRB Alpha két példánya fejlesztés közben. Kép forrása: Kassai Műszaki Egyetem
A workshop további részében Széll Alexandra, a C3S Kft üzletfejlesztési vezetője a cég öt műholdjáról adott áttekintést. Ezek közül a WREN most épülő aszály-figyelő műholdról itt olvashattok. A hamarosan elinduló VIREO-t egy későbbi cikkünkben mutatjuk be. Az előadás egyik hangsúlyos része volt az az aprólékos, minden részletre kiterjedő kérdéssor, melynek segítségével felmérik a megrendelői igényeket, annak érdekében, hogy a payload-tér minél inkább megfeleljen az elvárásoknak. A C3S Kft. a partnerek számára teljes körű szolgáltatást nyújt, az előzetes igényfelmérés során tisztázzák a missziótervezéstől az indításig, az összes felmerülő lehetséges problémát, illetve azok lehetséges megoldásait. Az ügyfelek számára a megbízhatóság egyik legfőbb garanciája az energiaelosztó rendszerek tervezésére és építésére vonatkozó tapasztalati tőke. Erre bizonyíték hogy a napokban vizsgálták át a 16 hónapja az űrben szolgálatot teljesítő műholdjuk (RADCUBE) ide vonatkozó adatait, s ezekből kitűnik, hogy az eltelt idő során ebből a szempontból a műszer semmilyen károsodást nem szenvedett. Ez annak fényében szép eredmény, hogy a napelem szárnyak végén elhelyezett érzékelők szerint a hőmérséklet -70 és +60 fok között változik, ennek ellenére a központi maghőmérséklet egyenletesen 21 – 26 fok. Jó hír, hogy többek között a műhold eddigi remek teljesítménye nyomán, az egyik kutatóintézet kérésére, ̶ bár a missziót eredetileg csak hat hónapra tervezték ̶ , az adatgyűjtés várhatóan a jövő évben is folytatódik. Mint az elhangzott, a cég alapplatformként nem a más kisműholdas projectekben szokásos PC/104-es perifériakártyát alkalmazza, hanem az úgynevezett „card slot” dizájnt, ami az ECSS standardok mellett is jelentősen megkönnyíti a műhold összeszerelését. Emellett a saját fejlesztésű platform másik fontos előnye, hogy a payloadtér így lényegében kábelmentesen szerelhető, ami nemcsak helytakarékos megoldás, de a lehetséges hibák számát, és a hibakereséssel töltött időt is jelentősen lecsökkenti.
Annak ellenére, hogy a CubeSatok esetében jellemzően a már az e cikk címében is említett dióhéjba, de legalábbis igen kis területre kell mindent összezsúfolni, a redundáns rendszerek jelentősége felbecsülhetetlen. A RADCUBE esetében is ezért volt lehetőség kockázatmentes firmware frissítésre, amellyel egy az indítás után nem sokkal jelentkező problémát sikerült gyorsan és hatékonyan megoldani.
A RadCube látványterve
A workshop résztvevőit foglalkoztató kérdések közül az egyik legérdekesebb az volt, hogy van-e jellemző súrlódási pont az egyeztetések során, amely szinte mindig felmerül a megrendelők és a nagy tapasztalattal rendelkező űripari cég között. A kérdésre a C3S Kft. szintén jelen lévő ügyvezető igazgatója Horváth Gyula kifejtette, hogy az őket megkereső cégek rendkívül szerteágazó feladatok megvalósítására szeretnének műholdas megoldást találni. Mivel pl. a mobil toiletek logisztikai problémáitól, az egyetemek meteorológiai kutatásain át, az extrémsportok, és egyéb rekreációs ötletekig már szinte minden előfordult, az első beszélgetéseken jellemzően teljesen egyedi igényekkel szembesülnek. Ami sok esetben mégis közös az például az, hogy az ügyfelek azt gondolják, ami náluk a laboratóriumban működik, azzal a világűrben sem lesz gond, sokan szeretnének gyors és olcsó megoldást, és nem értik miért kell a payload-integráció után is még további rendkívül idő-, és persze anyagi erőforrásigényes tesztek sorát elvégezni a sikeres misszió érdekében. További edukációs feladat megértetni az ügyfelekkel az iparági sajátosságokat, majd azt is elérni, hogy bízzanak meg az űripari cégnél felhalmozott tudásban és hagyják, hogy ezeket a vizsgálatokat a C3S szervezésében menedzseljék.
Az est harmadik előadója Csudai András a Nemzeti Média és Hírközlési Hatóság részéről a különféle célfeladatot ellátó műholdak által használt frekvenciasávok rejtelmeibe avatta be a jelenlévőket, ̶ ezzel mintegy kibontva és folytatva a Magyar Asztronautikai Társaság által megkezdett worshop – sorozat korábban lezajlott, első előadását. A következő alkalomra már az új évben, várhatóan január végén kerül sor, amikor az ESA pályázatok sikeres elnyeréséhez kaphatnak útmutatást az érdeklődők.
Arnócz István, a MANT főtitkára. Fotó: Kővágó Angéla
