GRBAlpha: budapesti asztrofizikai “kiskocka” az űrben

Szerző: Vincze Miklós

Azóta tudom biztosan, hogy most aztán már megkérdőjelezhetetlen űrnagyhatalom vagyunk, mióta a múlt héten rájöttem, hogy egyazon hordozórakétával kettő Budapesten összeszerelt műhold is útnak indul a Föld körüli pályára, ráadásul úgy, hogy a két fejlesztőcsapat egyike sem tudott a másikról. Vagy legalábbis arról biztosan nem, hogy okos kis szerkezeteik együtt startolnak Föld körüli pályára. Ha nem lenne ez a nyomorult járvány, még az is könnyen megeshetett volna, hogy a GRBAlphát, az első magyar vezetéssel fejlesztett, kimondottan asztrofizikai kutatásokat végző műholdat készítő barátaim a bajkonuri starthelyen jönnek rá, hogy nem ők az egyetlen magyar küldöttség, hanem ott vannak a buszon a zsebműholdakat már-már rutinszerűen ontó BME pikoműholdjának a SMOG-1-nek “gazdái” is. Persze a járványhelyzet miatt most ők is, ahogyan mi többiek is jobb híján az Interneten fogjuk csak követni a szombat reggeli startot, például a Spacejunkie-s srácok közvetítésében. [LINK] Amikor e sorokat írom, a Gagarin-repülés közelgő hatvanadik évfordulója tiszteletére ragyogó fehérre festett Szojuz 2.1 hordozórakéta immár ott áll a kazahsztáni starthelyen, ahol szombat reggel, magyar idő szerint 7:07-kor harminckét hajtómű lép majd egyszerre működésbe, hogy legyőzze a Föld nehézségi erejét és pályára állítsa (sok egyéb hasznos teher mellett) ezt a számunkra oly kedves Rubik-kockányi kis holdacskát.

De mit is kell tudnunk a GRBAlpháról? A nevében szereplő GRB a Gamma Ray Burst, vagyis gammafelvillanás, gammakitörés rövidítése. A GRB-k az ismert Univerzum legnagyobb energialöketei, melyek a gravitációs hullámok első, 2015-ös detektálása óta egyre inkább a tudományos érdeklődés homlokterébe kerültek. Gammakitöréseket ugyanis olyan folyamatok is okozhatnak, mint például a fekete lyukak vagy neutroncsillagok összeütközése, melyek egyúttal gravitációs hullámokat is gerjesztenek. Ám a LIGO és egyéb gravitációshullám-detektorok hatalmas pontatlansággal képesek csupán a források lokalizálására, mint ahogy egy úszómedence szélénél felvett vízszint-adatsorokból sem tudjuk egykönnyen meghatározni, hogy a medence melyik pontjára dobtuk be a hullámzást kiváltó labdát. Szóval ha azt is tudni szeretnénk, hogy a gravitációs hullámok merről érkeztek, célszerűbb a velük együtt járó gammakitörésekre figyelnünk. Ám egy ilyen felvillanás leginformatívabb és legenergikusabb része épp a rövid kezdeti vagyis “tranziens” szakasza, melyet különösen nehéz elcsípni egy komolyabb röntgen-gamma távcsővel. Mire ugyanis az ember “észbe kap” és oda tud irányítani egy műszert a forrás felé, a kitörés legérdekesebb része rendszerint már el is múlt. A dolgot az sem könnyíti éppen meg, hogy a gammasugárzás nem jut keresztül a Föld légkörén, vagyis ilyen vizsgálatokat minimum a sztratoszférából, de még inkább a világűrből lehet csak végezni, így aztán finoman szólva nem nagyon vagyunk eleresztve az eget folytonosan pásztázó gammateleszkópokkal. Nem véletlen, hogy a GRB-ket is csak az 1960-as években, az űrkorszakban fedezhették fel, ráadásul olyan amerikai katonai műholdak, melyeknek célja a szovjet kísérleti magaslégköri atomrobbantások (melyek szintén gamma-fotonokat bocsájtanak ki) detektálása volt.

Sajnos azonban a gammafelvillanások sem lokalizálhatók egykönnyen: ilyen nagy energiájú fotonokat nem lehet csak úgy lencsékkel meg tükrökkel irányítgatni, fókuszálni, mint ahogy a látható fényt vagy akár a rádióhullámokat szokás. Egy szó mint száz: a GRB-k tranziens szakaszainak gyors, valósidejű detektálása és az iránymeghatározás az asztrofizika valódi, hőn áhított szent grálja. S ha Szent Grál, akkor a Kerekasztal lovagjai az Arthur-mondakörből, s ha Arthur király, akkor Camelot, vagyis CAMELOT. Ez a név az én egyetlen érdemi(?) hozzájárulásom ehhez a projekthez, amelynek ötlete egyébként egy feledhetetlen sörözős brainstorming keretében született meg valamikor 2017-ben. A CAMELOT egy betűszó; viccnek szántam, de megragadt. Cubesats Applied for MEasuring and LOcalazing Transients, vagyis cubesatok (kicsi kocka-műholdak) a tranziensek mérésére és lokalizálására alkalmazva. A CAMELOT-terv lényege a következő receptben foglalható össze: végy nagyon egyszerű icipici műholdból jó sokat. Szereld fel mindegyiket kis gammadetektorokkal, amik önmagukban kis túlzással csak annyit tudnak, hogy ha eltrafálja őket egy kozmikus gamma-foton, akkor azt mondják, hogy “ping”, de a becsapódás időpontját nagyon pontosan megjegyzik. Ha a sok kis műholdacskát szétszórjuk a Föld körül, az egymástól ezer kilométerekre pörgő-forgó sok gamma-detektor egyetlen nagy képzeletbeli ernyővé áll össze, s a műholdak helyét és orientációját ismerve adataikból nagy pontossággal “kiháromszögelhető” a beérkező GRB hőn áhított iránya. Ez adatfeldolgozási szempontból egy komoly feladat, de az elv a maga egyszerűségében elegáns és szép. Képzeljük csak el például, hogy milyen jó lenne egy ilyen kicsi “gammadetektor-egységcsomagot” kifejleszteni, amit aztán “potyautasként” mindenféle műholdra fel lehetne szerelni. Gondoljunk bele, ha ezt a pici, tokkal-vonóval néhány dekás eszközt fel lehetne szerelni a SpaceX sokezernyi StarLink műholdjára. Egy bolygóméretű, s egyszerre minden irányba “néző” gammatávcső jöhetne létre! Ez tehát a nagy CAMELOT-vízió.

A kazah sztyeppéről szombaton felszökkenő GRBAlpha pedig nem más, mint ennek a technikának a legelső demonstrációja; innen a név második fele. Alpha, alfa, a kezdet. A liternyi kisműhold lelke tehát a gammadetektor, annak pedig egy cézium-jodid kristály, amely a gamma-sugárzás hatására látható fényt bocsájt ki. “Ezt érzékeny fotonszámlálóknak nevezett szenzorokkal érzékeljük, majd a jel erősítése és digitalizálása után a csillagászatilag is gyanús jeleket vagy helyben letároljuk vagy közvetlenül a rádiómodul felé továbbítjuk” – mondta Pál András a Konkoly Csillagászati Intézet kutatója, aki a rendszer fejlesztését vezette. “A projekt rendkívül jó példája a nemzetközi együttműködésnek,amelyben japán és magyar kutatók közösen egy olyan csillagászati műszert fejlesztenek kisműholdra amely előtte csak nagy műholdakon repült”, nyilatkozta Masanori Ohno aki a projekt miatt Japánból, Hirosimából költözött Budapestre. “Nagy kihívás volt a teljes detektort úgy megtervezni, hogy ebben a kis térfogatban is elférjen” egészítette őt ki Mészáros László, aki többek közt a detektor mechanikai vonatkozásaiért volt felelős. “A kristály fóliákba való csomagolásánál és összeszerelésénél sokszor hihetetlenül óvatos kézi munkára volt szükség” tette hozzá Jakub Řípa asztrofizikus. “Ehhez amúgy Ohno-szan origami-szaktudására is szükség volt” – mesélte nekem a Sokolébresztő egyik adásában Werner Norbert, aki a projekt tudományos koordinációját segítette. A kisműhold fedélzeti rendszereit a szlovák Spacemanic és Needronix cég készítette a Kassai Műszaki Egyetem Repülőmérnöki Karának munkatársaival és a magyar csoporttal együttműködve, a műhold végső összeszerelése pedig tavaly novemberben a Konkoly Intézetben történt, vagyis a kiskocka egy valódi nemzetközi tudományos-technikai együttműködés keretében jött létre. S ha a GRBAlpha küldetés sikerrel demonstrálja a rendszer működőképességét, akkor nagyot léphetünk előre a CAMELOT-vízió megvalósulása, s a dinamikus gamma-univerzum titkainak feltárása felé.

Hajrá GRBAlpha!

A képek forrása és további információk: https://grbalpha.konkoly.hu/

Teljesítette küldetését a SMOG-P

A SMOG-P, a világ első működő 1-PocketQube (5x5x5cm) méretű műholdja 2020. szeptember 28-án megtette utolsó Föld körüli pályáját és sűrűbb közegbe érkezve megsemmisült. Magyarország második műholdját 2019. december 6-án állították pályára és közel 10 hónapig folyamatosan küldte a mérési eredményeket. Az űreszköz működő műholdként fejezte be küldetését, melynek során a földfelszíni digitális műsorszóró adók űrbe -feleslegesen- kijutó jeleit mérte, amit elektromágneses szennyezettségnek nevezünk. Ennek eredménye egy, a Föld teljes felszínéről alkotott elektroszmog térkép (2. ábra).

1. ábra. A SMOG-P, a világ első működő 5x5x5 cm-es műholdja
2. ábra. A Föld elektroszmog térképe

Fejlesztése 2014-ben indult, teljes egészében a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen készült, oktatók irányításával, egyetemi hallgatók aktív részvételével, oktatási keretbe illesztve, szponzorok támogatásával. A fejlesztést a Villamosmérnöki és Informatikai Karon a Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan tanszék oktatók irányításával fogta össze. A fejlesztésben aktívan részt vettek a Gépészmérnöki Kar hallgatói, valamint külső szakértők is. A felbocsátás költségét a Villamosmérnöki és Informatikai Kar biztosította, a Külgazdasági és Külügyminisztérium támogatásával.

A projekt eredeti terve szerint a SMOG-1 2017-ben startolt volna, azonban a rakéta indításának többszöri elhalasztása kétségessé tette projekt indulását. Mivel a műholdból két darab repülő példány készült, így másik start lehetőséget keresett a csapat az eredetileg itthon maradó példánynak. Az új időpont új nevet kívánt, így az előfutár a SMOG-P, mint prekurzor elnevezést kapta. Végül 2019. decemberében elrajtolhatott a RocketLab Electron nevű rakétájával az új-zélandi Mahia-félszigetről. Fő feladata mellett másodlagos küldetésként egy Totál Ionizáló Dózis mérő rendszer kapott helyet a műholdban, illetve számos fedélzeti telemetria adatot is szolgáltatott.
Életútja során a SMOG-P jeleit több, mint 100 rádióamatőr vette szinte minden kontinensről. Többek közt nekik is köszönhető az az adatmennyiség, amit képesek voltunk begyűjteni.

Összességében 238349 különböző csomagot küldtek be a vevőállomások a SMOG-P-ről. Méréseinek köszönhetően képet alkothattunk az űrbe kijutó elektromágneses szennyezettség mértékéről. Ezeket szemléletes ábrákon mutattuk be területi elosztás szerint (2. ábra) vagy akár egy-egy területre jellemzően frekvenciatartomány szerint is (3. ábra).

3. ábra. Mérési eredmények Európa felett (kék) és az Antarktisz felett (szürke)

A műhold pályájának magassága (4. ábra) az utolsó hetekben drasztikusan csökkent, ami a részecskesűrűség exponenciális növekedésével magyarázható. Ennek eredményeképpen hamar elérte a kritikus 160-180 km-es pályamagasságot. Ezen a ponton már csak órákban mérhető a 2 műhold hátralevő élete: 1-2 körön belül néhány pillanat alatt elég a részecskékkel való ütközés során. Mindeközben az ATL-1, a harmadik magyar műhold is hasonló jövővel néz szembe, azonban a nagyobb méretének és tömegének köszönhetően néhány nappal később várható a visszatérése. Működését tekintve szintén sikerekkel büszkélkedhet: az indulás óta megszakítás nélkül, folyamatosan küldi a műsorszóró adók teljesítményének és a hőszigetelő anyagokkal végzett mérések eredményét.

4. ábra. A SMOG-P és ATL-1 pályáinak magassága a felbocsátástól a visszatérésig

A SMOG-1-et 2020. szeptemberében a római székhelyű G.A.U.S.S. kutatóintézetben adták át, az Olasz Űrügynökség (ASI) és a római La Sapienza Egyetem műszaki és űrkutatási karának társintézményében. Itt fog bekerülni az Unisat-7 nevű 32 kg-os műhold egyik kidobó szerkezetébe, ahonnan várhatóan 2021. márciusában fogják pályára állítani Magyarország következő műholdját.

Ég Veled, SMOG-P!
Forrás: Facebook

Sajtókapcsolat:
BME VIK, Dallos Györgyi PR felelős
A SMOG műholdak weboldala: https://gnd.bme.hu/smog1, https://gnd.bme.hu.
Felhasználható anyagok (a forrás megjelölésével): http://152.66.80.46/smog1

Forrás:
Sajtóközlemény, Budapest Műszaki Egyetem. A Tudományos Újságírók Klubja jóvoltából.

Útra készen a SMOG-P

November 28-án indul a SMOG-P és az ATL-1 a második és harmadik magyar műhold, a Rocketlab új-zélandi kilövőállomásáról. A Budapesti Műszaki Egyetem készítette miniatűr űreszközök feladata a rádiófrekvenciás szennyezettség, azaz az elektroszmog mérése a földfelszíni TV-adók sávjában, alacsony Föld körüli pályáról.

A SMOG-P műhold
Forrás: Gunter’s Space Page

FRISSÍTÉS #1: a november 29-ére tervezett indítást technikai okokból elhalasztották, a indítás új időpontja december 2.

FRISSÍTÉS #2: a következő indítási kísérlet december 6-án lesz, az eseményt itt lehet nyomon követni.

Forrás:
https://www.facebook.com/smog1official/
http://gnd.bme.hu:3443/
https://space.skyrocket.de/doc_sdat/smog-p.htm