Egry József utca 18., V1 épület. Elsőre nem hangzik túl érdekesnek, ám az itt található Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszékről már izgalmas dolgok juthatnak eszünkbe: magyar sci-fi, a planetárium varázsvilága, asztrofizikai játszótér, „kocka” vidámpark. És ezt a legpozitívabb, Sheldon Cooper-i értelemben értjük (lásd: Agymenők). Aki a BME Villamosmérnöki és Informatikai Karának űreszközfejlesztő részlegébe nyer bebocsátást, esetleg diploma után ottragad, az sosem nő fel igazán. A kisfiúk álma ezen a helyen nem csupán megvalósul, de téren és időn át egyenes vonalon halad tovább a végtelenbe. Dr. Dudás Leventével, a BME műholdprojekt szakmai vezetőjével is ez történt, és a diákból lett adjunktus ma már műholdakat lövet fel az űrbe Elon Muskkal.
Hungarikum az űrben
Minden a Masat–1-gyel kezdődött. 2012. február 13-án, helyi idő szerint 11.00 órakor indították útjára az Európai Űrügynökség (ESA) Vega rakétáját, fedélzetén két nagyobb műhold mellett hét kisebb, egyetemi hallgatók által készített CubeSattal, amely között ott volt a Műegyetemen öt éven át fejlesztett Masat–1, az első magyar műhold. A külsőségeiben szerény, de hősies kis kocka három évig tartó pályafutása során kategóriájában szinte minden rekordot megdöntött. Dacolva a fagyos hideggel, a pusztító forrósággal, gravitációval, száguldó kőzáporral, űrszeméttel és napkitöréssel az apró, 10x10x10 centis, közel egykilós, olcsón előállított műhold bebizonyította, hogy életképes: Föld körüli pályára állt, majd hasznos fedélzeti és környezeti adatokat, például a Földről készített fotókat küldött haza. Küldetése ugyanaz volt, mint a Szputnyik–1 műhold fellövésének 1957-ben: technikai demonstráció. A szovjet kommunista párt hidegháborús produkciója – amely megmutatta, hogy Moszkva a világ bármely pontjára képes rakétát eljuttatni – óriási riadalmat keltett Nyugaton, elindult az űrverseny, az USA-ban megalakult az állami űrkutatási és űrrepülési szervezet, a NASA. A Masat–1 ennél azért jóval kisebb hullámokat vetett, ám felhelyezte a magyarokat a világ űripari térképére, egyúttal megszerezte Magyarország hivatalos belépőjét az ESA-ba.
Ha egy üzlet beindul
Sikerszériára akkor még nem lehetett számítani, az elektronikai, valamint a Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék hallgatóiból, doktoranduszaiból és oktatóiból álló fejlesztőcsapat ugyanis a történelmi akciót követően szétszéledt. – A diploma után sokan az iparban helyezkedtek el, mások űripari céget alapítottak, mi meg maradtunk a Szélessávú Tanszéken Bandi bácsi vezetése alatt – mesélte Dudás Levente. A becenév az első űrkutató csapat vezéregyéniségét, Gschwindt András projektvezetőt takarja, akivel rögtön el is döntötték, nem szállnak le az űrvonatról, inkább folytatják az űreszközalrendszerek fejlesztésének oktatását. Az új gárda alkotta meg a Masatnál is kisebb, 5x5x5 centis, PocketCube osztályú, 2018-ban bevetésre küldött SMOG-P modellt is. Ezzel az Új-Zélandról fellőtt, teniszlabdánál apróbb mütyür lett akkor a világ legkisebb működő műholdja, és a világűrbe kijutó rádiófrekvenciás szmogot mérte. Itt elsősorban a földfelszíni digitális tévéadók sugározta rádiójelre kell gondolni, amit adott esetben a toronytól több száz kilométerre lakó Pista bácsi még egy kerítésdrótból hajlított antennával is tud fogni, hogy kábeles előfizetés nélkül nézhesse az esti valóságshow-t. Ez a jól ismert MindigTV. „Minden, ami kell, és semmi, ami nem” – szól a szlogen, pedig a földi műsorszórás keltette elektromágneses sugárzást azért nem sok előfizető rendelné meg bónuszként.
És hogy miért kell ezt mérni az űrben? – A tévéadók frekvenciatartománya az ionoszféra hatására kijut a világűrbe és az alacsony pályás műholdak vevőjében komoly interferenciát okoz – magyarázza adjunktusi konyhanyelven a projektvezető. Az űrben az egymást zavaró rádiójelek miatt a műholdjuk 1 wattos jelét tízszeresére, vagy akár százszorosára is fel kell vezérelni, hogy az eszköz kommunikálni tudjon a földi állomással. Tehát nagyobb gáz kell. A SMOG-P által kimutatott jelenségre több ország, illetve nagyvállalat is felfigyelt, és kilátásba helyezték az effajta energiapazarlás csökkentését.
Az átlagembernek az elektroszmogról biztos nem ez jut eszébe, hanem a mobiltelefon és az agyunk kisütése. A mérnök azonban úgy véli, az ettől való félelem városi lárifári, a rádiójel is csak egy mezei hullám, akár a fény, nem ionizál, nem károsítja a DNS-t, nem okoz rákot. Azért a nagyon sok telefonálás szerinte sem egészséges, főként liftben, az ugyanis Faraday-kalitkaként úgy leárnyékolja a mobilt, hogy a műholdhoz hasonlóan adóteljesítményének radikális növelésére készteti.
Magas a tarifa az űrtaxin
Ha van egy kész, letesztelt űreszközünk, azt már csak fel kell juttatni az űrbe. A Masat–1 az ESA saját fejlesztésű rakétájára, a negyedik magyar műhold, a SMOG–1 az orosz Szojuz–2 rakétára váltott jegyet, a BME legutolsó műholdját, az MRC–100-at pedig Falcon 9-es hordozórakétával állította pályára Elon Musk cége, a SpaceX. Mindez nem olcsó mulatság, egy 750 grammos műhold fellövése ma 60 ezer eurót kóstál listaáron. – Ezen a piacon, ha van egy rakétád, amelyik képes Föld körüli pályára állítani egy eszközt, megkérheted az árát – mondta Dudás Levente, hozzátéve, ennyire nem áll jól az egyetem, a startköltséget általában a Nemzeti Média- és Hírközlési Hatóság (NMHH) támogatja. Így lesz ez a tervezés alatt álló Hunity műhold esetében is, ez 2025 végén indulhat útra egy SpaceX-rakéta fedélzetén.
Harc az orbitális pályáért
Megépítik, fellövik, adatokat közöl. Ilyen egyszerű is lehetne a műholdbiznisz, csak ne lenne olyan nagy és mostoha vidék a világűr. A Cubesat műholdak alacsony Föld körüli pályán, 100–1000 kilométer közötti magasságon érzik magukat otthon, a Masat–1 ebben a régióban száz perc alatt utazta körbe a Földet. Utóbbi 1062, a SMOG-P 298 napot bírt ki odafenn, majd zuhanni kezdett, és porrá égett a légkörben. De miért? Zárlatos lett? Lemerült az aksi? Ami Föld körüli pályára áll, az megfelelő magasság és sebesség mellett az űrmechanika első paradoxonának köszönhetően („ne akarjátok tudni, mi az”) örökké keringhetne az űrben, mégis szinte minden utas letér a sztrádáról. Nagy a tülekedés, sávok és KRESZ híján csak a véletlenen múlik, hogy elgázol-e valamit egy meteorszilánk vagy egy 28 ezer kilométer/órával száguldó „halott” műhold. Talán ezért nincs rajtuk kormány sem. Az egyik ok tehát az, hogy az ütközésekkel csökken a pályamagasság. Az űrfizika törvényei szerint ráadásul az ütközés nem lelassít egy tárgyat – ahogy ez a Földön történne –, hanem felgyorsítja azt, így lefelé ívelő pályáján haladva gyorsan eléri a világűrben a légkör határát (a 100 kilométeres Kármán-vonalat), felizzik és elhamvad. A másik halálozási ok, ha a műhold a méretével megegyező kőzettel vagy roncsműholddal ütközik – ekkor szimplán tönkremegy, és űrszemétként kering tovább, amíg el nem éri a légkört.
Mit visz a kishajó?
A műholdtervezés egyik legizgalmasabb része, hogy felkészítsünk egy kütyükkel teli dobozt a Földön kívüli útra. Az 5x5x15 centis MRC–100 szinte teljes felületét napelemekkel borították, hogy energiát biztosítsanak a fedélzeti eszközöknek. Ezek nem hasonlítanak a kerti díszlámpák napelemeihez: egy 8×4 centis panel ára 100 ezer forint. Ebből 2 watt teljesítményt ad le, ami megfelel a mobiltelefonban lévő zseblámpa erejének. A belseje három alapegységre épül: fedélzeti számítógép, energiaellátó rendszer és rádiókommunikációs rendszer. A fény energiája meghajtja a számítógépet, ami méréseket végez, adatokat gyűjt. – Sajnos ezután nem E. T. fogja a „karácsonyfaizzó-ujjával” lemorzézni nekünk, hogy mi történt az űrben, és az adatok leimádkozásához internetkábelt sem vezethetünk le a Műegyetem tetejére, mert a Föld forgása közben még feltekeredne a bolygóra – zárja ki az összes logikus lehetőséget a szakember. Így marad a rádióadás (humán tagozatosoknak: Bluetooth az űrben). Ehhez antenna kell, amihez különleges, űrminősített eszközt használnak: a sarki bicikliboltban is kapható váltóbowdent, amit akár 399 forintért megkaparinthatunk. A műhold rádiójelét befogva így már kezünkben az irányítás, és letölthetjük az adatokat.
Bírni kell a strapát
Az űrbéli körülmények elég barátságtalanok, a -40 és +80 Celsius fok között ingadozó hőmérsékleten sem a trópusok rajongói, sem az Alpok szerelmesei nem éreznék otthon magukat. Ebből két dolog következik. Ha valaki látta az Apollo 13 vagy a Mentőexpedíció című filmet, tudhatja, hogy ami elromolhat, az az űrben is elromlik, ezért alapszabály, hogy ne csupán sonkás szendvicsből, de mindenből csomagolj kettőt. Meghibásodáskor automatikusan bekapcsol a tartalék számítógép, kamera, bármi.
De ez még kevés a túléléshez. Minden alkatrészt tesztelnek rázásra levegős hőkamrában, majd thermo vákuumkamrában, mert az űrben a hőterjedés fizikája is más, mint a Földön. A strandon a hőségben érzékeljük a bőrünkön az energia terjedését, ehhez a levegő a közvetítő közeg, amiből az űrben nem sok van. Vákuumban hővezetéssel terjed a hő, mint amikor főzés közben felforrósodik a fémkanál, amivel az ételt kevergetjük. Emiatt a műhold belsejében csak -5 és +15 fok között változik a hőmérséklet, ami már jól viselhető, persze ehhez is sokat kell matekozni a tudósoknak.
Ha ez nem lenne elég, a műholdaknak a gravitációs erővel is meg kell birkózniuk. Az emberes űrutazásnál használtaknál kisebb és sokkal fürgébb vivőrakétán a kilövéstől számítva 1,5–2,5 órán keresztül 25 G éri a csomagokat. Hogy ez mekkora igénybevétel? Az átlagember már 2,5 G erőhatásnál is rosszul van, az űrhajósokra és a Forma–1-es pilótákra 4-6 G hat, ami ha fejtől lefelé érkezik, mint a vadászrepülőkön, G-ruha nélkül már eszméletvesztést okoz. Bessenyei Péter műrepülő világbajnoknak olyan 6-7 G körül válik őszintétlenné a mosolya, 10-12 G fölött pedig már halálos lehet a terhelés.
Űrfilmezésben lehetünk a legjobbak
A 2023 nyarán fellőtt műegyetemi műhold, az MRC–100 igazi mérföldkő volt a BME programjában. A fedélzetén vitt elektromágneseknek köszönhetően a világon elsőként azt demonstrálta, hogy egy ekkora eszköz képes a mágneses stabilizálásra, vagyis arra, hogy a műhold, illetve a Föld mágneses terének kölcsönhatása révén befolyásolható legyen a műhold útja, mozgása. Ebben az a nagy szám, hogy kontrollálni lehet, merre nézzen a fedélzeti kamera. – Ha egy alacsony pályás műholdat arra tudok forgatni, amit épp le akarok fotózni, és szögben tudom tartani a keringése közben, az akkora eredmény, amiért sokan sokat fizetnének – fogalmazott a mérnök. Szerinte nem kémműholdat fognak csinálni belőle, inkább földmegfigyelő eszközt, amely még hatékonyabbá tehető a kamera motoros forgatásával.
És itt jön az, amihez már nem elég a gimis emelt szintű fizika. – Ha megpörgetünk egy tömeget egy műhold belsejében, az súlytalanságban „körbeesi” a földgolyót, így tehetetlenségi nyomatéka arányában, a műhold váza és a megforgatott tömeg arányában a műhold az ellenkező irányban elkezd forogni – felejti el megint az egyetemi oktató, hogy nem a kollégájával beszél. (Ez az egyrotoros helikopter anomáliája, ami szintén forogna a tengelye körül, ha a farokrotor nem tartana ellen.) Szóval a mérnököknek nincs nehéz dolguk: csupán a világűrben összevissza forgó, 28 ezer kilométer/órával száguldó, tenyérnyi dobozkameráját kell szögpontos irányokba beállítani, kiszámolva az összes rá ható erőt.
A műholdas fotózásé a jövő
Már csak az a kérdés, miért érdemes a Földet az űrből kukkolni? A mezőgazdaság számára például nélkülözhetetlenek ezek a képek az árvízzel elárasztott és belvizes területek monitorozásához vagy a növénytakaró betegségeinek megfigyeléséhez. A különböző fényspektrumokban (látható, infra, ultraibolya) készült űrfelvételeken még a leveleken kialakuló penészedés is jól látszik. Az űrfotózási képesség elsajátítására azért is szükségünk lenne, mert Magyarország évente milliárdos nagyságrendű összeget fizet ki a külföldi műholdak által készített képekért, amelyekre több hónapot kell várni. Ha ezeket a saját műholdunk készítené, akkor 24 órán belül letölthetnénk, nem szorulnánk másokra, és rengeteget spórolnánk.
A Hunity nagyot szólhat
Bár a hírek ritkán szólnak erről, a magyarok évtizedek óta jelen vannak az űriparban, az elmúlt években pedig néhány hazai cég kifejezetten komoly beszállítóvá vált – elég a PuliSpace tudóscsapatának kiemelkedő projektjére, a Puli Water Snooper nevet viselő holdjáróra gondolni, amely a NASA megbízásából a Holdon szimatolja ki a kőzetek alatti vízjeget. De a BME űrkutató csoportja sem szégyenkezhet: már a 18. sikeres starton vannak túl, hiszen nemcsak műholdat, de számos részegységet is készítettek szondákba és más űreszközökbe.
A következő komoly ziccert ismét a BME húzhatja be Hunity nevű szuperműholdjával, amely minden eddigi tudást ötvözve egy jobb kamerát, GPS-t, mágneses és motoros stabilizáló rendszert is a fedélzetén tudhat, sőt helyet szorítanak benne a győri egyetem kísérleti áramköreinek is. A BME statisztikája eddig százszázalékos: öt műholdjából öt működött. – Már most nemzetközi felkéréseket kapunk, hogy csináljunk eladható terméket az alaprendszerünkből, ami testre szabható, mindenki olyan extrát rak bele, amilyet akar, ablakemelő, ülésfűtés, miegymás – számolt be a kutató.
A Hunity-küldetés vízválasztó lehet, a világ űripara kizárólag akkor ismeri el forradalmi újításként a mini földmegfigyelő műholdat, ha az sikeresen teljesíti az űrmissziót. Ez lehet az első olyan orientációs célú műhold, amely képes századpontosságú képeket készíteni például a Hold krátereiről. A várva várt kilövés után az egész űrutazást a BME tetején kiépített vezérlő- és vevőállomásról követik nyomon. Az itt álló óriási mozgó parabolaantenna tartja a kapcsolatot a körülbelül 600 kilométer magasságban hasító néhány centis kockaműholddal egy Föld-kerülés alatt 8–10 percig, eddig tart ugyanis átrepülnie a 3000 kilométeres horizonton.
2025 végén a SpaceX többtonnás műholdjai mellett turista osztályon utazó Hunityért mindenki együtt izgulhat, mert már előfordult, hogy Elon Musk egyszer csak odatelefonált a tanszékre, hogy hat hónappal előbb kéri be az űreszközöket. – Ilyenkor kitör a pánik, indul az ámokfutás, jön a laborban alvás hálózsákban, hogy felpörgessük a teszteket – mesélte Dudás Levente, miközben látszik rajta, annyira nem is zavarná ez, csak bonthassák már azt a pezsgőt.
Török Dániel
