Sugárzásmérő műszer az ESEO (European Student Earth Orbiter) műhold fedélzetén

Cikksorozatunk harmadik részében az ESEO műholdra felkerülő TriTel-ESEO műszer fejlesztéséről számolunk be.

A TriTel-ESEO a Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézetben (MTA KFKI AEKI) jelenleg fejlesztés alatt álló háromtengelyű szilícium detektoros űrdozimetriai teleszkóp (TriTel) diákműholdra tervezett változata. Célja az ESEO műhold pályája mentén mérhető sugárzási tér dozimetriai célú vizsgálata lesz. Az űreszköz geostacionárius átmeneti pályára (Geostationary Transfer Orbit, GTO) történő felbocsátása 2011-ben várható.

Bolygónk felszínén a nagyintenzitású kozmikus sugárzást a Föld mágneses tere és a mintegy tíz méter mély vízoszlopnak megfelelő árnyékoló hatású légkör több nagyságrenddel csökkenti. A tengerszint feletti magasság növekedésével a kozmikus sugárzás intenzitása nő, az űrállomások magasságában (300-400 km) a növekedés már a két nagyságrendet is meghaladja a tengerszinthez képest. A GTO pálya – jelentős excentricitásának köszönhetően – keresztezi bolygónk sugárzási övezeteit, az úgynevezett Van Allen-öveket, melyekben a sugárzás intenzitása a földfelszíni érték tízezerszerese is lehet. Így a TriTel-ESEO segítségével lehetőség nyílik a geomágneses tér által befogott részecskék, elsősorban a belső öv protonjai által okozott dózisok meghatározására.

Az eszköz három tengelyének teleszkópjait két-két, egymással párhuzamosan elhelyezkedő, 300 μm vastagságú és 150 mm² aktív felületű szilícium félvezető detektor alkotja. A korábban világűrben használt egytengelyű teleszkópokkal szemben a TriTel rendszer óriási előnye, hogy három ortogonális tengelyének köszönhetően a tér minden irányában érzékeny. A teleszkópokkal történő mérések során a kapuzott és a kapuzatlan spektrum egyaránt meghatározható. Előbbi esetben a teleszkóp két detektorát – mérő- és kapuzódetektor – ÉS kapuként használjuk, így csak a mindkét detektoron áthaladó, ezáltal mindkettőben jelet adó részecskéket detektáljuk. Ezáltal a készülék az elnyelt dózis – vagyis az anyag egységnyi tömegében elnyelt energia – mellett a töltött részecskék LET (lineáris energiaátadási tényező) spektrumának, illetve az átlagos sugárzási minőségi tényezőnek a meghatározására is alkalmas. Az elnyelt dózis és a minőségi tényező alapján meghatározható a sugárzás biológiai károsító hatására jellemző dózisegyenérték.

A TriTel-ESEO teleszkópjának prototípusa

A pálya egy jelentős részén – elsősorban a külső Van Allen-övben – a várhatóan nagy elektronfluxusok miatt a TriTel-ESEO analóg jelfeldolgozó rendszere telítésbe megy, így ebben a tartományban a töltött részecskék intenzitását az eszközbe beépített, ZP1301 típusú miniatűr Geiger-Müller-számlálóval mérjük.

A ZP-1301-es típusú GM cső és a befoglaló henger

A mérési adatok kiértékelése a Földön, a TriTel-ESEO ellenőrző- és mérőberendezés szoftverével történik. Ennek az egységnek a feladata többek között szimulált repülési üzemmódban a műhold központi számítógépének helyettesítése, tesztüzemmódban a TriTel-ESEO egyes paraméterértékeinek módosítása, ellenőrzése, letöltése, valamint kalibrációs mérésekhez és egyéb földi tesztekhez a tesztbeállítások (pl. mérési idők, kitöltési tényezők, stb.) megadása.

Az űrállomásra tervezett verzióktól eltérően a TriTel-ESEO nem rendelkezik a mért adatok tárolását és megjelenítését végző központi egységgel, így a mérési adatok ideiglenes tárolása és telemetriára való szerkesztése a detektoregységben található mikroprocesszoros blokk feladata lesz.

A TriTel-ESEO földi ellenőrző- és mérőberendezés (TriTel EMB) szoftverének fejlesztése (Buday Csaba, BME) és tesztelése (Nagy Viktor, BME)

Egyetemi és doktorandusz hallgatók bekapcsolódása a TriTel-ESEO fejlesztésébe nagyban elősegítheti a hazai űrkutató utánpótlásbázis megerősödését. A diákok számára az MTA KFKI AEKI Űrdozimetriai Csoportjának és egy hazai űripari cégnek (BL-Electronics) a szakemberei nyújtanak megfelelő szakmai segítséget. A fejlesztés során felmerülő anyagköltségeket az ESA-magyar PECS (Plan for European Cooperating State) megállapodás keretében kapott támogatás fedezi.

Hirn Attila (PhD hallgató)
MTA KFKI AEKI Űrdozimetriai Csoport

Kapcsolódó cikkek:
Műholdépítés közben
Műholdépítő fiatalok