Keresett szó:




Ördöngős
Kis konvertológia
Tudákos
Jelasity nem fut, ő nem gyávaA névhasonlóság ugyan némileg költői, s amennyiben eltekintünk olyan apróságoktól miszerint a horvát bán Jelačić-nak (Petőfi szerint Jellasicsnak) neveztetett...
GFZ Potsdam Earthquake Bulletin - last 20 events
M 5.3, Irian Jaya, Indonesia2012-01-28 19:37:31 -4.13 140.79 74 km M
Pályázati közlemények
Elérhető a honlapon a környezetvédelmi és energetikai fejlesztéseket célzó kiírásoknál az Elszámolhatósági ÚtmutatóElérhető a honlapon a környezetvédelmi és energetikai fejlesztéseket célzó pályázati kiírásoknál az Elszámolhatósági Útmutató című dokumentum, amely minden...
VM
Meghosszabbították a védett természeti területek hulladékmentesítési pályázatának beadási határidejét
Szociális és Munkaügyi Minisztérium - Pályázatok
Pályázati felhívás szociális módszertani intézmények számáraHatáridő: 2011. január 11.
Energiaálság
Magyar atom

Ez most nem Moldova György örökbecsűje, de ugyancsak kötelező olvasmány. Mondhatnám, miért...

madzag
Lorem ipsumLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Nunc sit amet nibh eu mauris ullamcorper venenatis at id mi. Proin orci neque, tincidunt ac pulvinar...
Címoldal > Innováció
Innováció
Az első magyar műhold igaz története
Ötrészes cikksorozatban elevenítette fel az Impulzus című egyetemi újság szerzőinek segítségével az urvilag.hu az első magyar műhold, a Masat-1 történetét. A szerzők beszámolnak arról mik a feltételei, milyen utánajárást igényel, mennyi pénzt kell szereznie annak, aki egy műhod megépítésébe szeretne belevágni.

A magyar űrkutatás kezdetének vizsgálatához több mint ötven évet kell visszaugranunk, Bay Zoltán és Simonyi Károly korába, amikor is Holdradar-kísérletek folytak: rádiófrekvenciás reflexióméréssel meghatározták a Hold távolságát, egy rádiójel kibocsátása és detektálása között eltelt idő alapján. Ezek után egy kicsit felpörögtek az események az űrkutatás terén. Kezdetben ugyan a tápellátó rendszerek tervezése dominált, emellett rakétafejlesztéssel is foglalkoztak, amelynek maradványai ma is megtekinthetőek a J épületben. Később már komolyabb űreszközökhöz is készültek alegységek, az akkoriban kuriózumnak számító (ma már mindenki által ismert) létrahálózatos analóg-digitális átalakító (ADC) is megépült, majd jöttek az egyre bonyolultabb fedélzeti számítógépek.

Meg kell említeni, mint mérföldkövet, az első teljesen magyar űrkísérletet, az úgynevezett SAS kísérletet. Kezdetben a BME-n folyt, majd később átkerült az ELTE-re Tarcsai György vezetése alatt, ahol a rádióhullámok áthatolását vizsgálták az ionoszférán. Ennek a földrengések és egyéb természeti katasztrófák előrejelzésében lehet nagy szerepe, ha az előjelek már az űrből észlelhetőek. A korábbi tapasztalatokat tömörítő Űrkutató Csoport (jelenleg az SZHVT-be integrálva működnek) utolsó munkája a Rosetta üstökösmegfigyelő szonda leszállóegységének megtervezése volt, kooperálva a KFKI-val. Ennek már egy nagy megbízhatóságú szondának kellett lennie, hiszen a Csurjumov-Geraszimenko-üstököst közel 10 évnyi repülés után éri csak el, előreláthatólag 2014-ben. Amikor útjára bocsátották, még csak egy üres hardver volt bootloaderrel, a szoftvert folyamatosan írják és küldik ki neki. A Nap távolsága miatt az energia mennyisége a kritikus pont: ami egy földi eszközben mindössze perceket vesz igénybe, az a Rosettának órákig tart. A Műegyetem fennállásának 225. évfordulójára az Űrkutató Csoport megpróbálkozott egy saját kis műhold építésével, de sajnos akkor még a csekély lelkesedés és az anyagi támogatás hiánya a projekt gyors végét jelentette.

Kezdetben az űrkutatásba nem mert semmilyen kisebb csoport (egyetemek sem) belefolyni, mondván ez az ingoványos terület, a nagy cégek privilégiuma. Ez a hozzáállás változott meg a Stanford Egyetemen, amikor elhatározták, hogy mégiscsak szeretnének az űrkutatással foglalkozni.

A gigaprojektekkel ellentétben itt nem álltak rendelkezésre évtizedes kifutású tervezési intervallumok, csökkenteni kellett a ráfordított időt (a hallgató általában fix időszakot tölt az egyetemen), így csökkent a méret is. Hosszas tervezések után megállapították, hogy egy 10x10x10 cm-es kockában igazából minden elfér, ami egy működőképes műholdnak kell. Innen ered a CubeSat. Később más egyetemek is be akarták bizonyítani, hogy ez nekik is megy, így jutott el a „pikoműhold-építési láz" Európába. A Masat konkrét előzményeként a Würzburgi Egyetem UWE-1 CubeSatját jelölhetjük meg, amelynek tartalékpéldányát Klaus Schilling mutatta be az egyetemen. 2007 szeptemberében egy lengyel-magyar űrkutatási konferencia volt a következő állomás, aminek ugyan nem a CubeSat építése volt a témája (inkább az Európai Űrügynökség (ESA) projektjeiben való oktatási, kutatási részvétel), de a lengyelek a magyar projekt beindulásának utolsó tégláját szolgáltatva bemutatták a saját CubeSatjukat. Ekkor dőlt el véglegesen, hogy lesz magyar műhold.

Utánajárás, kutatás
Mint általában más, nem zöldmezős fejlesztés esetén, itt is utánajárással, kutatással kezdődött a mérnökök munkája. Az eddig elkészült közel ötven példa azért jó alapot szolgáltat, ez a szám egyébként évről évre bővül. Némely projekt (főként német és svájci tervezések) teljes dokumentációja szabadon hozzáférhető, szóval ötleteket, kiindulási pontokat lehet meríteni korábbi tapasztalatokból. Általánosságban elmondható, hogy ugyan az amerikaiak indították a mozgalmat, a japán holdak bírják a legtovább, az övéik a legmegbízhatóbbak, függetlenül attól, hogy az alkatrészek teljesen megegyeznek az akár nálunk, Budapesten beszerezhetőekkel. Ezek a CubeSatok ügyes tervezés eredményeként ilyen strapabíróak, hidegtartalékoltak, alumíniummal borítottak, a sugárzást, és a mikrometeoridokat kivédendő.

Egyébként az ilyen típusú műholdak a specifikáción túl lényegesen eltérhetnek redundanciában (kétszeres, esetleg háromszoros), teljes belső architektúrában (csillagpontos vagy buszrendszer) és ezek megvalósításában (a nyáktervektől kezdve a borítás kialakításáig mindenben). Ezen realizációk financiálisan lényegesen nem térnek el egymástól, kivéve akkor, ha a tervezés mögött egy-egy nagy cég is áll, akik teszt jelleggel vagy a jó kapcsolat okán olyan eszközöket is biztosítanak, amikért másoknak súlyos összegeket kéne fizetniük. A megvalósítás a műhold célja miatt is jelentősen eltérhet, bár a specifikált méret bizonyos tekintetben korlátoz. Az ilyen típusú műholdakon többnyire sugárzásméréseket, stabilizálási kísérleteket (lendkerekes orientáció-stabilizálás), helymeghatározási teszteket, új eszközök, például memóriák, chipek, akkumulátorok tesztjét helyezik el, de akadnak extrémebb példák is, mint mp3-lejátszó beépítése vagy ionhajtóműteszt (nincs itt semmi sci-fi, egy teflondarabból nagy feszültség hatására kilépő, majd gyorsított ionokról van szó).

Az egész egyébként onnan indult, hogy amikor katonai vagy egyéb célból felbocsátanak műholdakat, akkor megeshet, hogy a rakéta nem a feljuttatni kívánt eszköz tömegére lett optimalizálva. Ekkor a fennmaradó helyet „krumpliszsákkal" töltötték fel, hogy meglegyen az előre meghatározott önsúly. Ezekre a „krumplihelyekre" pakolgatják be ma a CubeSatokat. Természetesen az nem megengedett, hogy mindenki olyan tömegű és méretű holdat épít, amilyen éppen sikerül, ezért specifikált a méret, hogy az indító interface általánosítható legyen. Ez az állomás (P-POD: Poly Pico-Satellite Orbital Deployer) egy hurkatöltőhöz hasonlít, melybe három ilyen 10x10x10-es kockát helyezhetnek el (egy hold lehet egy kockányi (1U) vagy kettő (2U), esetleg három (3U) - ilyenkor csak egy darab fér be a P-POD-ba). A legtöbb európai és a világ minden jelentősebb rakétája már fel van készítve ilyen interface-szel, szóval a fejlesztésben ez nem lehet akadály.

Ha valaki ilyen műhold fejlesztésébe fog, vannak bizonyos kiindulási pontok, szabályok, melyeket be kell tartani. Mindenekelőtt frekvenciaengedélyt kell szerezni, mivel a kommunikáció a rádióamatőr sávban zajlik. Az is meghatározott, hogy a rakétáról való leválás után mennyi idővel (15 vagy 30 perc) lehet a kommunikációt feléleszteni, az antennát kinyitni. A későbbi problémák elkerülése végett a tervezést is komplex rálátással kell kezelni, nem elég működő nyákokat tervezni, annak a teljes rendszerben is működnie kell, bele kell illenie egy nagy egészbe. A műhold elkészülte után is át kell esni egy kvalifikációs teszten, nyomás, páratartalom, rázkódás és sok egyéb paraméter extrém szélsőértékét el kell viselnie.

Egy CubeSat élettartamát sok paraméter befolyásolja. Az űridőjárás - ami ma kurrens kutatási terület -, gyakorlatilag előre nem tervezhető kockázati tényező. Egy kis napszél teljesen tönkreteheti az elektronikát, valamint a becsapódó mikrometeoridok is teljesen megsemmisíthetik. Ha egyéb okból hibásodik meg a műhold, akkor a legnagyobb kihívás természetesen az, hogy a földi központ kiderítse a hiba okát. Ennek tükrében a kommunikáció lényeges szempont, egy külön alrendszer folyamatosan monitorozza a működési és külső paramétereket, majd továbbítja ezeket a földi egységnek. Tény, hogy a múltban voltak kudarcok, apró tervezési hibák és még millió egyéb komponens, amelyek a hold teljes működésképtelenségét eredményezték. De az nem akkora kudarc, ha a felbocsátás után meg lehet határozni az okokat, mint az, ha semmi információ nem áll rendelkezésre. Például a kvalifikációs rázkódásteszten átment a szerkezet, de a második rázást már nem bírta ki. Ezeknél a jelenségeknél nem lehet statisztikai alapon a tesztelést kibővíteni, nyilván senki nem épít azért 100 műholdat, hogy a rázóteszten nem megfelelés relatív gyakoriságát felmérhesse, meg kell húzni egy ésszerű határt kockázat és biztonság között. Előfordulhatnak olyan balesetek, amelyeket földi újrakonfigurálással orvosolni lehet (volt olyan német műhold, amely egy szoftverhiba miatt minden energiáját az akkumulátor fűtésére használta el, de egy frissítés felküldésével sikerült a hőmérsékleti tűréstartományokat átállítani).

Az eddig pályára állított CubeSatok körülbelül 200-800 km-es magasságban, alacsony Föld körüli, poláris napszinkron pályán keringenek az ionoszféra alatt (napóra szerint mindig ugyanakkor jelenik meg). Ez jóval a GPS műholdak pályája alatt található, a Masat is ide kerül majd. Ha a kapcsolat megszűnik, a CubeSat irányíthatatlanná válik, akkor lassan bespirálozik a légkörbe. Ezt gyorsítja, hogy ezen a magasságon még nem teljesen szűnik meg a légkör súrlódási/lassító hatása. Vannak kísérletek pikoműhold Hold körüli pályára állításával, a projekt jelenleg áll az anyaműhold (ESMO) elkészülésének csúszása miatt. Ebben benne van a Műegyetem is tápellátó rendszer tervezéssel, a fedélzeti számítógép megépítésére pedig jelenleg is pályáznak. A kísérő kanadai holdat (Lunette) egyébként szintén diákok készítik. Tervek szintjén lehet majd számolni egy Mars körül keringő CubeSattal is. Itt már jóval több a nehézség, mint egy földközeli műhold esetében, de egy 3U-s egység esetén már lehet akkora napenergiát nyerni a plusz felületből, hogy a működés biztosított legyen.

A tervezés lépései
A nagy projektekhez hasonlóan a Masat tervezése is egy úgynevezett top-to-bottom (magas szintről lefele) modellt követ. Az első lépés a Mission Requirement Document (Küldetés-specifikáció) elkészítése. Fel kell vázolni, hogy a műhold mit fog csinálni. Ha ez elkészült, a következő állomás a System Requirement Document (Rendszer-specifikáció), ami megadja, hogy az adott feladatot milyen rendszerek tudják, illetve fogják végrehajtani, ehhez milyen alrendszereket kell használni, mely egységekből állnak az alrendszerek, milyen alkatrészekből lehet felépíteni az egységeket és így tovább az utolsó ellenállásig. Minden elkészült ilyen fázis után készítenek egy Preliminary Design Review-t (Megvalósíthatósági tanulmány), amelyet a résztvevők közösen elemeznek, számba véve a lehetőségeket és az esetleges hibákat (az előzetes tervben szereplő kísérletet egy ilyen elemzést követően cserélték le a jelenlegire). Ezek után a megtervezett áramköröket deszkamodellekben meg kell valósítani tesztelés céljából, hogy kiderüljön, tényleg a tervezésnek megfelelően működik-e minden. Ha tökéletesre csiszolták a hardvert, a végleges alkatrészeket meg kell rendelni, a nyomtatott áramköröket (NYÁK) le kell adni gyártásba (ezt egy nagynevű magyar cég ingyen vállalta), majd az alkatrészeket be kell ültetni (erre van lehetőség az egyetemen is) és kezdődhet a kvalifikációs tesztelőkészítés. A végleges változatot az EET tisztaszobájában laminális szekrényben szerelik össze.

A részegységek
Egy CubeSat alapvetően öt fő rendszerre épül: energiabiztosítás, kommunikációs egység, hőháztartást figyelő és beavatkozó rendszer, fedélzeti számítógép, ADCS (Attitude Determination and Control Subsystem - pozíció-meghatározó és vezérlő rendszer), valamint a szokásos kísérlet, ami a műhold célját adja. Ezeket kártyákon helyezik el, amelyeket egymás fölé pakolnak. A Masaton öt-hat ilyen kártyát helyeznek el egy keretbe, ez adja a kocka formát. Az energiaellátó rendszer önmagában majdnem három kártya, a kommunikációs rendszer egy teljes kártya, a fedélzeti számítógép szintén egy, és ezek mellett még minden alrendszer mellé kell house-keeping (viselkedés-figyelő) rendszer is.

A kísérlet
Az ilyen pikoműholdakon bevett szokás egy kísérletet is telepíteni az alaprendszerek mellé, funkció gyanánt. A Masat-1 esetében a legfontosabb kísérlet a műhold forgását ellenőrző és beállító félaktív mágneses stabilizáló rendszer megvalósítása, ami az ADCS része. A műhold tartalmaz egy állandó mágnest, amivel az antenna irányát fogják beállítani. Ezen az állandó mágnesen kívül alkalmaznak még két tekercset, amik az állandó mágnesre is és egymásra is páronként merőlegesen helyezkednek majd el. Ez lesz az egyetlen nem redundáns egység a műholdban. A működési elv a Biot-Savart-törvényen alapul, amely szerint egy tekercsen átfolyó áram mágneses mezőt hoz létre, ami erőt fog kifejteni a föld mágneses mezejével szemben, így a perdület megváltoztatására, azaz a forgás megszüntetésére alkalmas. De elképzelhető olyan alkalmazása is, amivel a műhold keringési pályájának sugara növelhető. (Esetleg megfordítva: a keringési sugár csökkentésének árán energia nyerhető a tekercsekben indukálódó áramokból.)

A másik kísérlet a Nap pozíciójának meghatározására alkalmas napszenzor megvalósítása lesz. Jelen állás szerint biztosan lesz a kocka minden oldalán egy-egy infratartományra érzékeny pn-átmenet. Ha megfelelő hullámhosszúságú fény éri őket, akkor töltésáramlás indul meg bennük. A hat különböző irányba néző dióda más-más erősségű fényt fog kapni a Nap pozíciójától függően, az eltérő megvilágítás eltérő mértékű töltésáramlást, azaz áramot jelent. Ezeket mérve következtetni lehet a Nap helyzetére. Egy másik, még kísérleti fázisban levő módszer is létezik a feladat elvégzésre, egy érzékelő lapka (olyan, mint a touchpad, csak fényre érzékeny) felett egy lyukat vágnak a burkolaton, amin keresztül a beeső napfény egy pontot rajzol a lap felületére. Ezt a pontot ez az eszköz detektálja és meg tudja mondani, hogy melyik részén érzékelte (x-y koordináták formájában). Ha ez a pont elmozdul (változik a Nap helyzete), akkor változik a koordináta is.

Tápellátás
Az űrtechnikai energiaellátásban eddig megszerzett tapasztalatok birtokában (az Űrkutató Csoport, amely konzultációs partnerként a szakértői hátteret biztosítja a Masat-projektben, már 17 sikeres startot jegyez, melyekben a tápellátást ők tervezték) a fejlesztés viszonylag könnyen beindult. Az biztos volt, hogy két rendszert használnak majd, egy elsődlegest napelemekkel és egy másodlagost akkumulátorral. A napelemek legnagyobb nehézsége a Masat-1 esetében az, hogy lévén ez egy 1U-s CubeSat, csak a kocka oldalain lehet elhelyezni őket. Ezekből viszont egyszerre legfeljebb három lát napfényt, ráadásul az egész szerkezet forog, változik a megvilágítottsága. A napelemek munkapontja erősen megvilágítottság-függő (adott feszültség és áram mellett éri el maximumát), ezért ebben a rendszerben hatszoros a redundancia, mind a hat oldalnak külön munkapont-beállító áramköre van. Az energia biztosítása azért nem olyan lehetetlen feladat, sokat segít például a Föld ~30 százalékos albedója (elektromágneses sugarak visszaverődési képességének mérőszáma), mely a bolygó felé néző napelemeket is meg tudja „hajtani". A nyitható és forgatható napelem ebben a méretben elképzelhetetlen, mivel sem a paneleknek, sem a vezérlésnek nincs elég hely egy ilyen kis kockában. Nagyobb, 3U-s CubeSatokra építettek már nyitható napelemet, de ott meg állandóan ügyelni kell az orientációra, a műholdat mindig a Nap felé kell fordítani, ha erre van lehetőség, ami szintén extra energiaigényeket támaszt.

Az akkumulátor működtetéséhez megfelelő hőmérsékletet kell biztosítani, mínusz tíz fok körül már nem nagyon lehet energiát kinyerni belőle. Ezen túl az eltárolt energiát védeni kell, el kell érni, hogy az egyes alkatrészek ne vegyenek fel nagy áramokat. A műhold legenergiaigényesebb részei a stabilizációs kísérletben szereplő tekercsek és a kommunikációt biztosító rádió. Amikor a Masat-1 árnyékos részen halad át (nincs napenergia), akkor az akkumulátor biztosít elég energiát a működésre, de ez persze függ a feltöltöttségétől is.

Kommunikáció
A műhold persze semmit nem ér, ha nem tudjuk róla, hol van, mit csinál, milyen állapotban vannak az egyes részegységei. Ma erre a legelterjedtebb módszer a rádióhullámmal való adattovábbítás, azonban messze nem triviális, hogy mégis hogyan működjön. Főleg egy CubeSat esetében, ahol 10 cm-nél hosszabb antennát aligha lehet elhelyezni az eszközön. Mechanikailag persze megoldható egy kihajtogatható antenna, de ez igen sok helyet és mérnökórát igényelne, ezért (is) terjedt el a CubeSatokon a rugalmas antenna. A Masat-1-en például szalag formában felcsavarva található, amit előírás szerint csak a szállítórakétától való eltávolodás után nyit ki. Ekkortól kezdve lehetséges a műholddal kommunikálni. A kommunikációs alrendszer hidegtartalékolt, vagyis van egy tartalék egysége. Az adónak három üzemmódja van: leküldi a HA5MASAT hívójelet morzézva, majd leküld egy kódot FSK modulációval, aminek az a célja, hogy kézi rádióval lehessen detektálni a műholdat, majd jön a telemetria csomag. A morzéhez és a telemetriához irányított antenna kell. A telemetria tartalmazza a műhold belső egységeinek állapotát. Az adó 435 MHz-es amatőrsávban, 2-FSK modulált, 1200 bit/s adatsebességű jelet küld. Ezeket az adatokat egyszerű rádióamatőr felszereléssel is lehet fogni, a csomagok „olvasásához" pedig csak egy Java-programot futtatni képes számítógép kell hangkártyával. Ennek az adásnak a vételéhez viszont rá kell állítani az antennát a Masat-1-re. Tehát ahhoz, hogy vehessük a pályaadatokat, és ebből megtudjuk, hol van a műhold, előtte tudnunk kell, hova állítsuk az antennát, vagyis tudni kell, hol van a műhold. A helyzet persze nem ilyen kilátástalan, hiszen az amerikai NORAD (North American Aerospace Defense Command) folyamatosan követi radar segítségével a Föld körül keringő 1cm-nél nagyobb tárgyakat, az általuk biztosított adatokkal pedig egy szoftver segítségével ki lehet számolni a pozíciót.

A készítőknek frekvenciaengedélyért kellett folyamodniuk az ITU-hoz (Nemzetközi Távközlési Unió), az IARU-hoz (Nemzetközi Rádióamatőr Unió) és az NHH-hoz (Nemzeti Hírközlési Hatóság). A formanyomtatványon azonban a következő rovat is szerepelt: Adóállomás címe (utca, házszám). Ezt persze nem lehet megmondani, így annyit írtak a szövegmezőbe: tengerszint felett 670 km, napszinkron pálya. Egyelőre csak az NHH-tól kaptak engedélyt, a nemzetközire még várni kell. Ez is azt mutatja, hogy precedens értékű a fejlesztés, ami az egyetemünkön folyik.

Extrém körülmények
A tervezés fontos sajátossága az űrbeli körülményekre való felkészülés. A kozmikus sugárzás a legtöbb alkatrész esetében nem kíván meg extra követelményeket, egyszerű, boltban megvásárolható dolgokat lehet használni. A memóriák a legkényesebbek ebből a szempontból, de az átlagos dózist (az adatok rendelkezésre állnak az ESA, az Európai Űrügynökség adatbázisában) megfelelő borítás alkalmazásával a tervezett működési időtartam alatt (három hét) kibírják. A műholdat 1 mm vastag speciális, repülőgép-alumíniumból készítik, a PCB-k tűziónozva lesznek. Extrém esetekre persze nem lehet felkészülni, kaphat a műhold akkora sugárzást, amit már nem visel el, ez a projekt végét jelentené. Fontosabb a hőháztartás kontrollálása, az alkatrészek számára előírt hőmérséklet biztosítása. Mivel az űrben konvekció jelensége levegő hiányában nem lép fel, csak az érintkező eszközök közötti hővezetés és hősugárzás van (aminek jóval kisebb a hatásfoka), így hihetetlenül felhevülhetnek a meghibásodott alkatrészek (például a meander vonalban rögzített fűtőszálak is ezért vannak 200 fokra méretezve, holott csak 20 fokra kell fűteniük). A hűtéshez pedig a belső áramkörök úgy vannak kialakítva, hogy a hőt át tudják adni a borításnak. A műholdnak az a része, amit nem süt a Nap, sugárzással le tudja adni ezt a hőt a 3 K hőmérsékletű űrnek.

Az egyéb technológiai követelményeket már korábban rögzítették (forraszanyagok, szigetelésköz, ragasztók típusa, stb.), így ezeket csak be kell tartani.

Az anyagiak
Bár a csoport tagjai mind társadalmi munkában dolgoznak a projekten, úgy gondolják, hogy ez a befektetett munka a későbbi karrierjük során jó eséllyel megtérül. Ennek ellenére egy ilyen műhold építésének súlyos anyagi vonzatai vannak, amit a készítő csapat különböző forrásokból igyekezett előteremteni. A projekt kezdetén a lehető legtöbb alkatrészből mintát rendeltek, a költségeket csökkentve. A kezdetektől fogva igyekeztek szponzorokat találni a feladathoz, később egyre kevesebb mintarendelésre volt szükség, egyre több alkatrészt tudtak saját maguk megvenni.

Az idők során a projekt sokféle támogatásban részesült, attól kezdve, hogy Franciaországból kaptak ingyen vezető ragasztót. Mostanra eljutottak odáig, hogy több, viszonylag nagyobb támogatót megnyertek az ügynek. A támogatások között két nagy lépés is volt. Az egyik az, hogy mintaként kaptak űrkvalifikált, háromrétegű gallium-arzenid napelemeket, amelyek 28 százalék hatásfokúak (ugyanilyenek találhatók a Spirit marsjárón is, vagy épp a Herschel-űrtávcsövön), szemben a normál, 6-17 százalékos hatásfokú darabokkal. Ezek megvétele több milliós tételt rótt volna a fejlesztőkre.

A másik a szerkezet megtervezésének felajánlása volt. Egy gépészeti tervező cégnél úgy gondolták, van ez egy annyira innovatív projekt, hogy érdemes támogatni. Gyakorlatilag CAD szoftverben megrajzolták az összes modult, panelt, vezetékezést, ez kicsit több, mint egy évi munkája volt egy-két mérnöknek a cégnél. Ennyi mérnöki munkaóra szintén sok millió forintba került volna. A fejlesztők tervbe vették azt is, hogy ezzel a gépészeti céggel, illetve a gépészkarral - akikkel menet közben szintén felvették a kapcsolatot - összedolgoznak, ami a cégnek munkaerőt, a projektnek pedig további segítséget nyújt. A legnagyobb anyagi jellegű szponzorációk mellett sok egyéb helyről érkeztek még felajánlások. A NYÁK-ok legyártása - mivel műholdanként öt-hat négyrétegű NYÁK-ra van szükségük - szintén milliós tétel.

A műhold elkészülte után nagyon komoly tesztprocedúrát kell végigjárni, amire szigorú előírások vonatkoznak: csak minősített teszthelyeken végezhetők el, a művelet után pedig az előírásnak megfelelő dokumentáció-sort kell benyújtani a követelmények teljesítéséről. A jelenlegi állás szerint ezeket a teszteket is el tudják végezni Magyarországon, támogatásból. Az anyagi források biztosítása az egyetemen keresztül is történhet. Tanszékeknek van arra lehetőségük, hogy szakképzési hozzájárulást szerezzenek különböző vállalatoktól. Ez a cégeknek azért jó, mert nekik gyakorlatilag nem kerül semmibe, ezt vagy az államnak fizetik be, vagy támogatnak egy arra alkalmas szervezetet. Egy másik támogatási lehetőség az innovációs járulék, amit nagyobb cégeknek van lehetőségük nyújtani. Ez egy adófajta, amit fel lehet használni saját kutatási témára. Itt különféle űrkutatási témában tevékenykedő, szakmabeli cégekről van szó. Volt olyan támogató is, aki a weblapon felsorolt támogatási lehetőségeken felbuzdulva jelentkezett, hogy hozzájárulna a költségekhez, de például a Műegyetemi Rádióklubon keresztül már a személyi jövedelemadó egy százalékos felajánlásra is lehetőség van. Annak ellenére, hogy sokszor a projekttagok sem látták előre, hogy egy adott kiadást milyen módon fognak előteremteni a következő héten, pénzbeli problémák nem akadályozták súlyosan a projekt előremenetelét. Az alkatrész- és gyártási költségekre már van fedezetük, de a starthoz és az ahhoz kapcsolódó költségekhez még keresnek támogatókat.

A Csapat
A Masat-1 nem az első projektje a társaságnak, ennek előzménye volt az ESMO (European Student Moon Orbiter) és az ESEO (European Student Earth Orbiter) projektekben való részvétel. Ezek az Európai Űrügynökség különálló projektjei voltak, a magyar csapat 2006-ban alegységekkel pályázott az ezekben való részvételre. Az ESEO-ban egy kísérlettel vesznek részt, a fedélzeti energiaellátó rendszert pedig szintén a tanszéken készíti egy másik társaság.

2007-ben a CubeSat-projekt egyik jelenlegi tagja, Marosy Gábor társaival megpályázta az ESMO - vagyis a Hold körül keringő egység - fedélzeti számítógép hardver és szoftver elemeinek elkészítését. A pályázat sikerrel zárult, a munka jelenleg is folyik. A projekt folytatásához szükség volt résztvevőkre, ezért többek közt előadásokon is hirdették a lehetőséget. Így jött létre a csapat magja. A toborzás során csatlakozott hallgatók első körben egy képzésen vehettek részt, hogy a szükséges ismereteket megtanulhassák. Ezek után egyfajta pilot projekt keretében összeraktak programozható mikrovezérlős paneleket, kipróbálták különféle perifériákkal, meghajtóprogramokat írtak hozzájuk, mindezt egy öt kredites tárgy keretében, önálló laboratórium-szerűen. Ekkor jött a Masat-1 építésének ötlete, és mivel látszott, hogy van elég lelkes ember, elkezdődött a tervezés.

A tagok szinte mindannyian villamosmérnökök, informatikusok, de a csapathoz tartozik egy gépész hallgató (akinek korábban már ugyancsak volt köze az űrkutatáshoz) és egy matematikus is. Alakult egy négyfős sajtócsapat is, Bacsárdi László vezetésével, ők a Masat-1 médiamegjelenéseit fogják össze, hogy a mérnökök csak a szakmai résszel foglalkozhassanak. A résztvevők nevei megtalálhatók a http://cubesat.bme.hu oldalon.

Földi állomás
A műhold építésével párhuzamosan fontos szerepet kapott a földi állomás kialakítása is. Ennek legfőbb feladatai közé tartozik a szatellitet vezérlő parancsok sugárzása, a műhold pályájának követése, illetve az érkezett jelek fogadása és feldolgozása. Az állomás jelenleg a BME V2 épületében van, és az épület tetején található antennaforgatót illetve a Műegyetemi Rádió Klub rádió-berendezéseit használja. A műholddal való kommunikáció két Yagi antenna segítségével történik, melyek két különböző sávon (400 MHz és 140 MHz) működnek. A földi állomás hálózata egy MHT-MRC nevű routeren keresztül alkot hálózatot, amely egyrészt egy vezérlő számítógépből (Mission Control Computer), és egy szerverből (Ground Station Server) áll, melynek fő feladata az antennák és a rádió vezérlése. Mindezek mellett a hálózatban található még egy adatbázis szerver (Public Database Server) is.

Az irányítási parancsok egy kliensen keresztül érkeznek a központi szerverhez. Ezt a megoldási módot az indokolta, hogy erre a belső hálózatra VPN-en keresztül rá lehessen csatlakozni, és ezáltal a fejlesztők internet segítségével el tudják érni a teljes belső elektronikát, beleértve az antennákat, a rádiókat, illetve a szervert is. Így, ha a földi állomáson be van kapcsolva az erősítő, a végfok, az antennaforgató és a rádió, akkor a műholdirányítás teljes mértékben megvalósulhat távolról is.

A szerver vezérlési feladatai több komponensből állnak, ezek egyik legfőbb része a V2 épület tetején található antennák irányítása. Az ehhez szükséges antennaforgató elektronikát a csapat szintén saját maga készítette, mind a fizikai megvalósítás, mind pedig a vezérlő szoftver tekintetében. Az antennák már korábban fent voltak a V2 tetején, de egy villámcsapás következtében a hozzájuk tartozó elektronika használhatatlanná vált. Az irányítás lényeges eleme az űreszköz aktuális helyzetének megállapítása, ez egy már meglévő program segítségével történik, amely a NORAD adatbázisából előre letöltött és adott időnként frissített pályaadatokból kalkulálja ki, hogy egy adott időpillanatban pontosan hol tartózkodik az objektum, és ekkor a Föld mely pontjaiból látható a horizont felett. A kiszámított koordinátáknak köszönhetően a program megadja azt, hogy a Földön egy adott ponton elhelyezett rádióantenna milyen magásság és azimut értékek mellett néz a megfelelő irányba. Az antennaforgató elektronika számára egy saját fejlesztésű szoftver segítségével dolgozzák fel ezt az információt a működés során. Az így kapott pályaadatokat használja a központi szerver bizonyos kiegészítő számítások (mint például a Doppler-korrekció) kiszámítása után az antennák hangolásához és irányításához.

A földi állomás éles tesztje is lezajlott már, egyrészt a Nemzetközi Űrállomáson tartózkodó Charles Simonyival kommunikáltak többször is, másrészt nemrég a Masat-1 rádióját is kipróbálták. Egy hőlégballonra erősítve felvitték jó magasra és vették a jeleit.

Tesztek
Mint minden rendszert, a Masat-ot is tesztelni kell indulás előtt, méghozzá az űrbeli körülményekhez. Korábban már írtunk róla, milyen kellemetlen odafent az „időjárás", ezt idelent egy termálvákuumnak nevezett teszt képviseli. Az általános ajánlások három órát írnak elő, amit az űrnél is ritkább vákuumban kell eltöltenie az eszköznek, miközben a hőmérséklet felfut 70°C-ra, egy óra múlva lehűl szobahőmérsékletre, majd vissza 70°C-ra. Ha ezalatt a vákuumkamra belső nyomása nem emelkedett meg 25 százaléknál jobban (a műhold anyagának kigőzölgései miatt), akkor stabilnak tekinthető a szerkezet, és ezzel egy tesztet máris letudott a csapat. Persze ez csak egy ajánlat, ahhoz, hogy huzamosabb időn át működjön az eszköz, ennél jóval többet kell kibírnia.

Aztán vannak a mechanikai vizsgálatok. A rakéta belsejében komoly igénybevételnek van kitéve a szállítmány, kezdve a néhány g-s gyorsulástól a rázkódáson át a hirtelen erőhatásokig. Ezekre is tesztelni kell az előírások szerint, tudományos kifejezéssel élve a kvázistatikus gyorsulásteszt képviseli a felbocsátást (ahhoz hasonló, mint amit a filmekben láthattunk az űrhajósok kiképzésekor, bár egy ilyen rakéta sokkal erősebben, sokkal nagyobb erőhatásokat keltve indul). Van ezen kívül a véletlenszerű és a szinuszos rázkódás, melynek során meghatározott amplitúdóval, frekvenciával és ideig való rázást kell kibírnia az összeállított rendszernek. Ha nem szenved tartós alakváltozást, valamint az alkatrészek sem hullanak alá, újabb pipa kerülhet a tesztelési jegyzőkönyvbe. Az utolsó kötelező teszt a sokkhatásokat vizsgálja, ez körülbelül annak felel meg, mintha a műholdat alulról ütnék meg, nagy erővel és hirtelen. Ez hivatott szimulálni a rakéta egyes fokozatainak begyújtásakor tapasztalható erős, de rövid ideig tartó lökést.

A specifikáció ezeket a teszteléseket írja elő konkrétan, de a vizsgálatok paramétereit csak ajánlásként fogalmazza meg, amiken a startot szervező cég tetszőlegesen szigoríthat. Ami viszont soha nem változik, azok a méretek, amik a CubeSat szabványban kerültek rögzítésre. Ezek tized milliméterre megszabják a műhold kiterjedését, emellett a rendszer tömege és a tömegközéppont elhelyezkedése is kötött (ezeknek a paramétereknek hőtágulás esetén sem szabad lényegesen megváltozniuk). Vannak további megkötések is, a legváltozatosabb területeken, mint például a vezetősínek anyagára, az élek lekerekítésére, rugók elhelyezésére, vagy akár az akkumulátorok töltöttségére vonatkozóan. Amennyiben ezeknek a feltételeknek nem felel meg az űreszköz, akkor szó sem lehet pályára állításról.

A felbocsátás
A Masat-1 építői a holland ISIS nevű szervezeten (International Subrack Interface Standard) keresztül szervezik a hordozórakétára való felkerülést. Erre több országban is lehetőség nyílik, a lehetséges választások: az Orosz Űrügynökség, egy kínai kísérleti rakéta, az ESA programjai, az indiaiak űrprojektje, valamint az amerikai NASA. Ezeket kellett számba vennie a fejlesztőknek. A Masat-1 esetében a választás az indiai lehetőségre esett. Az indítást intéző cégnek is lehetnek egyedi elvárásai az Acceptance Test-tel (Elfogadási, végső teszt, amely már a repülő példány paramétereit vizsgálja) kapcsolatban, hiszen a rakétájuk is egyedi. Ezzel kapcsolatban mindent részletesen leírnak a szerződésben, mely rögzíti, hogy a rakéta indulási dátumáig szállítani kell a műhold repülő példányát (vagy azzal egyenértékű, azonos súlyú, méretű, úgynevezett dummy modellt, mely egy üres fémkocka), valamint a kiegészítő földi csomagot (Ground Support Equipment). Erre például azért is van szükség, mert a becsomagolt műholdakat egy bizonyos ideig tárolják, a startkor a felélesztéshez szükséges energiaigény miatt az akkumulátort fel kell tölteni. A rakéta pályára állásakor először a hasznos teher, a fő műhold indul el, majd ezek után indítják a P-POD-ban sorban ülő CubeSatokat (úgy lehet elképzelni, mint tyúkanyót a kiscsibéivel). A holdak közti induló távolságot rugós indítókkal biztosítják, ez a távolság az idő előrehaladtával egyre nő. Ha letelt az előre rögzített, rakétáról leválás óta eltelt időintervallum, a műhold feléledhet, kinyithatja az antennáját és megkezdheti a sugárzást. Ha minden jól megy, a kommunikáció három hétig fenn is marad (a csapat ezt tűzte ki célul, a szimulációk alapján ennyit biztosan bírnia is kell), de az élettartam ennél több is lehet, leginkább a felhasznált alkatrészek minőségétől függ.

A jövő
A csapat tagjai már most is tele vannak ötletekkel és tapasztalatokkal, amik egy Masat-2-t már meg tudnának tölteni. A projekt célja, mivel hallgatók végzik, egy minőségigényes és bonyolult rendszer megtervezése és építése. Éppen ezért az első lépés, a Masat-1 csak egy ugródeszka, egy pilot projekt, amelynek folytatódnia kell. Az Európai Űrügynökség is szeretné, ha folytatódna, hiszen ezen a területen országunkban úttörő a tevékenység.

Magyarország egyelőre csak az ESA együttműködő tagja. A teljes jogú tagországok nagyobb tagsági díjat fizetnek, amelynek nagy részét ugyanakkor „visszapályázhatják". Ebben a hazai ipar is részt vehet, ami gazdasági szempontból is óriási lehetőség lenne országunknak.

Tervek szintjén létezik egy Constellation program is, melyben több ország együttműködve építene több kisműholdat, ezek aztán formációban repülve monitoroznák az űridőjárást. Ehhez már az ügynökség pályázati pénzeit is igénybe lehetne venni, de mindenképpen jó lenne előzménynek egy sikeres Masat-1.

A későbbiekben megnyílhat az út az 1U-s CubeSatoknál nagyobb műholdak építési lehetősége előtt is, egy 3U-s, vagy esetleg egy 6U-s műholdon már sokkal több a napelemekből kinyerhető energia. Ha a Masat-1 kísérlete sikeres lesz, vagyis az ADCS (Attitude Determination and Control Subsystem - a stabilizációért felelős alrendszer), ami egy normál műhold esetében az alaprendszer része, tud stabilizálni, akkor irányított antenna telepítése is lehetővé válik. Ebben az esetben értelemszerűen megnő az adatsebesség, szóval egy optika, egy kamera által készített képet is le lehetne hozni, így a jelenleg meteorológiai, vagy mezőgazdasági célú fényképezésre fordított súlyos összegek is határainkon belül maradhatnának.