Űrkutatás: a technológiai fejlesztés motorja
dr.kantor.csaba@t-online.hu
dr.kantor.csaba@t-online.hu
Harmadszorra jelentkezik a Híradástechnika űrkutatással foglalkozó tematikus száma, így mondhatjuk, hogy a kétévenkénti megjelenéssel hagyományt teremtettünk. Különös aktualitást ad ennek a számnak az, hogy az elmúlt hónapokban ünnepeltük az űrkorszak 50. évfordulóját. Ez alkalmat ad egy kis visszatekintésre is, de az olvasóközönség érdeklődését figyelembe véve a jelenlegi szám szerkesztésnél továbbra is célul tűztük ki, hogy a cikkek adjanak áttekintést a hazai űrkutatási legújabb eredményeiről.
Az űrkutatás, vagy pontosabban űrtevékenység felettébb szerteágazó szakterület. Annak érdekében, hogy olvasóink ezeket a munkákat el tudják helyezni az űrtevékenység egészén belül, az első cikk - Both Előd, a Magyar Űrkutatási Iroda igazgatója, az ENSZ Világűrbizottság alelnöke tollából - a teljességre való törekvés nélkül átfogó képet ad a világ és Magyarország űrtevékenységéről. A kutatások izgalmas területe Föld határain túlnyúló világ megismerése, ez azonban azzal a következménnyel jár, hogy nem lehet kizárni élő rendszerek átjutását egyik bolygóról a másikra. A téma kiemelkedő szakértői ezt a kérdést járják körbe.
Az ELTE űrkutatási csoportjának új hullámterjedési számításairól már a korábbi számokban szó esett, most lehetőségük nyílt, hogy az elméletet a 2006-ban startolt Kompasz-2 műhold fedélzetén sikeresen működő, továbbfejlesztett SAS2 elektromágneses hullámelemző műszer mérési eredményeivel igazolják.
A magyar űrkutatók nemzetközi programokban való részvételének jó példája a BepiColombo űrszondában való magyar részvétel. A BepiColombo az Európai Űrügynökség (ESA) első űrprogramja a Merkúr kutatására, a programot Giuseppe (Bepi) Colombo olasz asztrofizikusról nevezték el. A cikk röviden ismerteti a Merkúrhoz induló űrszonda programját, ahol alkalmazásra került az általuk kifejlesztett új adatgyűjtő és vezérlő buszrendszer a SpaceWire.
Az MTA KFKI Atomenergia Kutatóintézetben a 70-es évek végén űrkutatási céllal kifejlesztettek egy kisméretű, hordozható dózismérő rendszert. A műszer nemzetközi karrierje azóta továbbfolytatódik. Jelenleg több nemzetközi projektben is hasznosítják. Most két űrkutatással foglalkozó projekt kerül ismertetésre, amelyek évek óta nemzetközi összefogással, köztük magyar részvétellel folynak az Európai Űrkutatási Ügynökség (ESA) irányításával. Az egyik egy emberszerű fantom felhasználásával a kozmikus sugárzás okozta dózisterhelés eloszlásának meghatározását tűzte ki célul, a másik kísérletsorozatban űrbiológiai folyamatokat vizsgálnak.
A tudományos űrkutatási programok jellemzően nemzetközi együttműködésben készülnek, a misszió során használatos különböző tudományos műszerek illetve vezérlő és adatgyűjtő egységek fejlesztése párhuzamosan folyik, különböző országok kutatóhelyein. Természetesen a fejlesztés során a különböző fejlesztő részlegeknek nem állnak rendelkezésükre a máshol készülő, szintén még fejlesztési stádiumban lévő komponensek, noha a fejlesztés során erre, kiváltképp a vezérlő és adatgyűjtő egységre, nagy szükség van. Ennek a problémának a feloldása az úgynevezett elektronikus földi ellenőrző berendezések (Electrical Ground Support Equipment – EGSE) segítségével történik. Az EGSE rendszerek biztosítják a műszer az űrszondára szerelt tesztkörnyezetét, a különböző komponensek interfészeinek szimulációját a fejlesztés és minősítés során.
A Részecske és Magfizikai Kutatóintézet (KFKI RMKI) az SGF Kft.-vel együtt már hosszú évek óta részt vesz űrkutatással kapcsolatos fejlesztésekben: fedélzeti egységek és földi ellenőrző berendezések fejlesztésében vállalnak szerepet. Cikkük az EGSE rendszerek fejlesztése kapcsán az elmúlt években felhalmozott tapasztalatokat, az alkalmazott technológiákat mutatja be röviden.
Míg az eddig bemutatott cikkek a széles űrkutatási témakörökből válogattak, a továbbiakban a Híradástechnika olvasóközönségéhez közelebb álló távközlési alkalmazások kerülnek terítékre.
A mobil műholdas rendszereket már jelenleg is alkalmazzák és előreláthatóan széles körben fog tovább terjedni. A közvetlen beltéri alkalmazás a vezetéknélküli kommunikáció egyik kulcsproblémája, mely nélkül a műholdas rendszerek csak jelentős korlátozásokkal használhatóak a kommunikációs hálózatokban. Szükséges egy jól kidolgozott módszer az épületen belüli területre történő behatolás becslésére és a hullámok polarizációs állapotának jellemzésére. Cikkükben a szerzők a beltéri csatorna analízisére alkalmas szimulációs eljárást és annak eredményeit mutatják be.
Az űrkutatást nem lehet elég korán elkezdeni, a korai tanulmányokhoz kiváló lehetőség az ESMO (European Student Moon Orbiter) diákműhold létrehozásában való aktív részvétel. A hazai hagyományoknak megfelelően fiatal kutatóink ebben is jelentős szerepet vállalnak. Cikkükben az ESMO fedélzeti adatgyűjtő rendszerének fejlesztését mutatják be. Ez a műhold az ESA által támogatott fejlesztés keretein belül készül egyetemi hallgatók önálló munkájaként. Az OBDH (Onboard Data Handling Computer) tervezését a BME diákjaiból álló fejlesztői csoport végzi az űrkutató csoport támogatásával.
A nagyméretű műholdak fedélzetén a költséghatékonyság, illetve a tervezés és kivitelezés egyszerűsítése céljából alkalmazott (és sokszor szabványként kezelt) rendszertechnikai, áramköri és technológiai megoldások gyakran nem adoptálhatók a kisműholdas missziókba. Ennek oka főként az erősen korlátozott rendelkezésre álló teljesítmény és a szigorú méret korlát. Ezért a kisméretű űreszközök esetén elengedhetetlen a küldetésorientált tervezési szemlélet. Különös tekintettel igaz ez az alaprendszerekre, melyek meghibásodása esetén az egész misszió veszélybe kerül, illetve kudarcba fulladhat. Minden űreszköz egyik legkritikusabb alaprendszere az energiaellátó rendszer. Jelen cikk két konkrét példán keresztül tárgyalja a kisműholdak tápellátó rendszereinek fő tervezési szempontjait, valamint ismerteti a két különböző specifikációnak megfelelő rendszer tervezése során felmerült optimalizálási szempontokat.
50 éve indult az űrkorszak, visszatekintve láthatjuk űrkutatás fontosságát és a használt technológiák térhódítását, amely folyamatosan jelen van a mindennapi tudományban, sőt még a mindennapi életünkben is. Az itt csokorba gyűjtött cikkek ismét bizonyítják, hogy szakembereink ezen a területen is megállják helyüket a nemzetközi együttműködésekben.
Az űrkutatás, vagy pontosabban űrtevékenység felettébb szerteágazó szakterület. Annak érdekében, hogy olvasóink ezeket a munkákat el tudják helyezni az űrtevékenység egészén belül, az első cikk - Both Előd, a Magyar Űrkutatási Iroda igazgatója, az ENSZ Világűrbizottság alelnöke tollából - a teljességre való törekvés nélkül átfogó képet ad a világ és Magyarország űrtevékenységéről. A kutatások izgalmas területe Föld határain túlnyúló világ megismerése, ez azonban azzal a következménnyel jár, hogy nem lehet kizárni élő rendszerek átjutását egyik bolygóról a másikra. A téma kiemelkedő szakértői ezt a kérdést járják körbe.
Az ELTE űrkutatási csoportjának új hullámterjedési számításairól már a korábbi számokban szó esett, most lehetőségük nyílt, hogy az elméletet a 2006-ban startolt Kompasz-2 műhold fedélzetén sikeresen működő, továbbfejlesztett SAS2 elektromágneses hullámelemző műszer mérési eredményeivel igazolják.
A magyar űrkutatók nemzetközi programokban való részvételének jó példája a BepiColombo űrszondában való magyar részvétel. A BepiColombo az Európai Űrügynökség (ESA) első űrprogramja a Merkúr kutatására, a programot Giuseppe (Bepi) Colombo olasz asztrofizikusról nevezték el. A cikk röviden ismerteti a Merkúrhoz induló űrszonda programját, ahol alkalmazásra került az általuk kifejlesztett új adatgyűjtő és vezérlő buszrendszer a SpaceWire.
Az MTA KFKI Atomenergia Kutatóintézetben a 70-es évek végén űrkutatási céllal kifejlesztettek egy kisméretű, hordozható dózismérő rendszert. A műszer nemzetközi karrierje azóta továbbfolytatódik. Jelenleg több nemzetközi projektben is hasznosítják. Most két űrkutatással foglalkozó projekt kerül ismertetésre, amelyek évek óta nemzetközi összefogással, köztük magyar részvétellel folynak az Európai Űrkutatási Ügynökség (ESA) irányításával. Az egyik egy emberszerű fantom felhasználásával a kozmikus sugárzás okozta dózisterhelés eloszlásának meghatározását tűzte ki célul, a másik kísérletsorozatban űrbiológiai folyamatokat vizsgálnak.
A tudományos űrkutatási programok jellemzően nemzetközi együttműködésben készülnek, a misszió során használatos különböző tudományos műszerek illetve vezérlő és adatgyűjtő egységek fejlesztése párhuzamosan folyik, különböző országok kutatóhelyein. Természetesen a fejlesztés során a különböző fejlesztő részlegeknek nem állnak rendelkezésükre a máshol készülő, szintén még fejlesztési stádiumban lévő komponensek, noha a fejlesztés során erre, kiváltképp a vezérlő és adatgyűjtő egységre, nagy szükség van. Ennek a problémának a feloldása az úgynevezett elektronikus földi ellenőrző berendezések (Electrical Ground Support Equipment – EGSE) segítségével történik. Az EGSE rendszerek biztosítják a műszer az űrszondára szerelt tesztkörnyezetét, a különböző komponensek interfészeinek szimulációját a fejlesztés és minősítés során.
A Részecske és Magfizikai Kutatóintézet (KFKI RMKI) az SGF Kft.-vel együtt már hosszú évek óta részt vesz űrkutatással kapcsolatos fejlesztésekben: fedélzeti egységek és földi ellenőrző berendezések fejlesztésében vállalnak szerepet. Cikkük az EGSE rendszerek fejlesztése kapcsán az elmúlt években felhalmozott tapasztalatokat, az alkalmazott technológiákat mutatja be röviden.
Míg az eddig bemutatott cikkek a széles űrkutatási témakörökből válogattak, a továbbiakban a Híradástechnika olvasóközönségéhez közelebb álló távközlési alkalmazások kerülnek terítékre.
A mobil műholdas rendszereket már jelenleg is alkalmazzák és előreláthatóan széles körben fog tovább terjedni. A közvetlen beltéri alkalmazás a vezetéknélküli kommunikáció egyik kulcsproblémája, mely nélkül a műholdas rendszerek csak jelentős korlátozásokkal használhatóak a kommunikációs hálózatokban. Szükséges egy jól kidolgozott módszer az épületen belüli területre történő behatolás becslésére és a hullámok polarizációs állapotának jellemzésére. Cikkükben a szerzők a beltéri csatorna analízisére alkalmas szimulációs eljárást és annak eredményeit mutatják be.
Az űrkutatást nem lehet elég korán elkezdeni, a korai tanulmányokhoz kiváló lehetőség az ESMO (European Student Moon Orbiter) diákműhold létrehozásában való aktív részvétel. A hazai hagyományoknak megfelelően fiatal kutatóink ebben is jelentős szerepet vállalnak. Cikkükben az ESMO fedélzeti adatgyűjtő rendszerének fejlesztését mutatják be. Ez a műhold az ESA által támogatott fejlesztés keretein belül készül egyetemi hallgatók önálló munkájaként. Az OBDH (Onboard Data Handling Computer) tervezését a BME diákjaiból álló fejlesztői csoport végzi az űrkutató csoport támogatásával.
A nagyméretű műholdak fedélzetén a költséghatékonyság, illetve a tervezés és kivitelezés egyszerűsítése céljából alkalmazott (és sokszor szabványként kezelt) rendszertechnikai, áramköri és technológiai megoldások gyakran nem adoptálhatók a kisműholdas missziókba. Ennek oka főként az erősen korlátozott rendelkezésre álló teljesítmény és a szigorú méret korlát. Ezért a kisméretű űreszközök esetén elengedhetetlen a küldetésorientált tervezési szemlélet. Különös tekintettel igaz ez az alaprendszerekre, melyek meghibásodása esetén az egész misszió veszélybe kerül, illetve kudarcba fulladhat. Minden űreszköz egyik legkritikusabb alaprendszere az energiaellátó rendszer. Jelen cikk két konkrét példán keresztül tárgyalja a kisműholdak tápellátó rendszereinek fő tervezési szempontjait, valamint ismerteti a két különböző specifikációnak megfelelő rendszer tervezése során felmerült optimalizálási szempontokat.
50 éve indult az űrkorszak, visszatekintve láthatjuk űrkutatás fontosságát és a használt technológiák térhódítását, amely folyamatosan jelen van a mindennapi tudományban, sőt még a mindennapi életünkben is. Az itt csokorba gyűjtött cikkek ismét bizonyítják, hogy szakembereink ezen a területen is megállják helyüket a nemzetközi együttműködésekben.
Kántor Csaba Szabó Csaba Attila
vendégszerkesztő főszerkesztő