Magyar műholdrendszerrel védekezhet a világ az űrviharok ellen

Magyarország 2018-ban felbocsájtja második A fejlesztésről az új műhold saját weboldalán olvashatunk részletesebbenműholdját, melynek mérete nagyjából egy családi sóletkonzerv és egy cipősdoboz közé tehető. Önmagában ez talán kevesek fantáziáját mozgatja meg, ha azonban hozzátesszük, hogy a projektet az Európai Űrügynökség támogatja, és ha minden jól megy, e fejlesztés nyomán pár év múlva Budapest megkerülhetetlen adatforrás lesz minden valamire való szerkezet űrbe bocsátásánál, rögtön érdekesebbé válnak a részletek.

A sarki fény árnyoldala

Az átlagos földlakó nem is igazán tudja felmérni, ilyen hihetetlenül biztonságos környezetben él itt, bolygónk felszínén. Elég megemlíteni, hogy itt a levegő, amit bátran belélegezhet, többnyire kellemes a klíma, a Naptól érkező sugárzás ellen pedig elég némi naptej vagy egy laza, hosszú ujjú ing.

Az űr nagyságrendekkel cudarabb hely. Amellett, hogy kifejezetten hideg és levegőtlen, a legváltozatosabb irányokból, és legfőképpen a Napból nagy energiájú részecskék érkeznek, melyek alig várják, hogy átadják ezt a bizonyos nagy energiát valaminek, ami az útjukba kerül – legyen az műhold, űrállomás vagy egy űrsétáló űrhajós. Elrettentésül: az eddig mért legnagyobb energiájú kozmikus részecske nagyjából akkora mozgási energiával rendelkezett, mint egy jól elütött baseball-labda.

Földünk két védőrendszerrel is gondoskodik arról, hogy mi ebből itt, a felszínen mit se érezzünk. A belső pajzs maga a légkör: a nagy energiájú részecskék a levegő molekuláival ütköznek – az ilyen ütközéseknél keletkező fotonok adják a sarki fényt. A második, külső pajzs a Föld mágneses tere, mely szépen eltereli az elektromosan töltött részecskéket (főként protonokat, elektronokat és alfa-részecskéket, vagyis héliumatommagokat). E mágneses terelés miatt érkeznek ilyen részecskék nagyobb számban a légkörbe az Föld északi és déli pólusánál – ezért a “sarki fény” elnevezés, különben csak “fény” lenne.

Űridőjárás-jelentő kerestetik

Nagyszerű ez a biztonság, de ha bármit kiküldünk az űrbe, ezek a természetes védelmi rendszerek részben vagy egészben felmondják a szolgálatot. Ráadásul, mivel egyre több és egyre kifinomultabb elektronikus eszközt használunk, az erősebb kozmikus sugárzás – például egy napkitörés után – ezekre már itt a Föld felszínén is káros hatással lehet.

A Föld körül keringő műholdakat, az űrhajósokat, no meg a felszínen működő elektronikai rendszereket valamelyest felkészíthetnénk a veszélyekre, ha egyrészt előre látnánk, mikor mekkora kozmikus sugárdózisra számíthatunk (ez az űridőjárás), másrészt pontosan ismernénk a Föld mágneses mezőjének finomszerkezetét. A meglepő az, hogy jóllehet számos ilyen céllal készült földfelszíni, ballonos és műholdas mérőeszköz működik, nincs egy olyan átfogó rendszer, mely teljes képet adna arról, hogy mi zajlik az űrben a Föld közvetlen környezetében.

Nagyjából így fest majd a RADCUBE működés közben Forrás: MTA EK, C3S Kft.

Túl a Masat-1-en

Az MTA Energiatudományi Kutatóközpont és az első magyar műhold fejlesztésében jeleskedő C3S Kft. munkatársai rájöttek, hogy a CubeSat szabvány – mely néhány 10x10x10 cm-es kockából összerakott apró műholdacskákat takar – nagyszerű alapot teremthet egy űridőjárás-mérő rendszer számára. Az 1 liter térfogatú Masat-1 után egy hasáb alakú, három masatnyi űreszközt terveztek, melyben a kozmikus sugárzás és a mágneses tér mérésére alkalmas műszerek kapnak helyet.

Egy műhold azonban nem csinál űrnyarat, így, ha a 2018-as próbaüzem sikeres lesz, egy egész rajnyit bocsátanak majd fel belőle különféle, jól meghatározott pályákra, így létrejön egy, a Föld környezetében sugárzást és mágneses teret eddig nem látott pontossággal, ráadásul valós időben mérő rendszer, mely már nevet is kapott: ez a Cosmic Radiation mOnitoring Satellite System, vagyis a CROSS.

Íme, a kis-nagy előd, a Masat-1 Forrás: C3S Kft.

Sokoldalú kis hasáb

Feltehetjük a kérdést: egészen pontosan mire is lesz jó ez a rendszer? Elég csak röviden felvillantani párat számos erénye közül, és máris bárki láthatja, hogy minden fillér jó helyre kerül.

• Ha a rendszer megvalósul, az adatközpont minden bizonnyal Magyarországon üzemel majd, így mi lehetünk a legjelentősebb űridőjárás-szolgáltató a világon.
• A kis műholdak viszonylag olcsón feljuttathatók az űrbe – eddig a CubeSatek nagyobb rakományok részeként utaztak, de tervben van olyan projekt is, amely kifejezetten ilyen apró műholdak különféle pályákra állítását célozza.
• A CubeSat-ipar fellendülőben van, egyre többen jönnek rá, hogy ez a szabvány nem csak egyetemi “juhé-van-egy-műholdunk” típusú demonstrációs projektekre jó, hanem e műholdak hasznot is hajthatnak gazdáiknak.
• A műhold alapvetően két részből áll: az MTA EK adja a mérőműszereket, a C3S Kft. a CubeSat platformot. Ez azért ügyes elrendezés, mert mind a műszerek, mind a platform más projektekben is használható – így a CROSS rendszeren kívül is kapósak lehetnek az űripar nagy piacterén.
• Az űreszközöket épp a Föld körüli mágneses mező hiányos ismerete miatt jócskán túlbiztosítják a kozmikus sugárzás hatásai ellen. Ha egy ilyen átfogó mérési rendszer pontosabb képet ad arról, hogy hol, mikor és mennyi sugárzás ér egy űrbeli tárgyat, az űreszközök pályára állítási folyamata megtervezhető úgy, hogy a lehető legkevesebb sugárzást kapja. A pontos mérésekkel elkerülhető a felesleges túlbiztosítás – ez pedig egy-egy eszköz esetén is dollármilliókat jelent.
• A Föld mágneses terének eddiginél jóval részletesebb feltérképezése segíthet az ezt létrehozó földi “dinamó” működésének megértésében, és fontos adatokkal szolgálhat annak vizsgálatához, hogy vajon esedékes-e egy pólusváltás. A Föld mágneses pólusai néhány tízezer-százezer évente helyet cserélnek. A legutóbbi ilyen esemény 780 000 éve történt, és ezalatt a mágneses mező erőssége 250 évig az eredeti 5%-a volt. Úgy tűnik, jócskán késésben vagyunk, és ha bekövetkezne a pólusváltás, belegondolni is rossz, mi vár a műholdjainkra (és ránk). Röviden: elég fontos a mágneses mező vizsgálata.
• A CROSS rendszer nagyszerű felületet ad arra, hogy az MTA EK folytassa eddig is igen sikeres sugárzásmérési fejlesztéseit. Az ő harmadik generációs Pille műszerük működik a Nemzetközi Űrállomáson is – az első generációt pedig már Farkas Bertalan is használhatta.
• Végül, a kozmikus sugárzás jobb megismerése segíthet a későbbi, hosszabb távú emberes űrutazások és a távlati tervekben szereplő holdbázis megtervezésében, hiszen az ilyen programok egyik legnagyobb kihívása a sugárvédelem.

ESA beszéd

Mindezen erények mellett ráadásul, ha úgy tetszik, az egész projekt ingyen van – illetve rendes ESA-tagdíjunk terhére valósulhat meg. Az Európai Űrügynökségben Magyarországot képviselő Magyar Űrkutatási Iroda ugyanis tagságunk első évében sikerrel pályázott megvalósítására, ráadásul önálló kezdeményezésként – tehát nem egyszerűen kiosztotta a feladatot az ESA az új fiúra, hanem magunk álltunk elő az ötlettel.

Mielőtt azonban képzeletünk messzire szállna a napszél szárnyain, térjünk gyorsan vissza a földre. 2016 májusában a műszereket hordozó prototípus, a RADCUBE fejlesztése kezdődik meg, és ez a kis hasáb, fedélzetén a RadMag névre hallgató mérőeszközzel kerül majd ki az űrbe 2018 végén. Ha itt minden rendben zajlik, kezdődhet a klónok támadása, és összeállhat a legalább száz RADCUBE-ból álló flotta, mely összességében képes lesz jól használható, valós idejű adatokat adni a Föld körüli sugárzási viszonyokról és mágneses térről.

A projekt a Magyar Űrkutatási Iroda, a Nemzeti Fejlesztési Minisztérium, az MTA Energiatudományi Kutatóközpont és a C3S Kft. együttműködésében valósul meg.