Újdonságok az Obsztanovka kísérletről
(Rovat: Hazai kutatóhelyek és űripar - 2009.10.21 15:00.)

A KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet (KFKI RMKI) és az SGF Kft. az elmúlt évben az Obsztanovka kísérlet adatgyűjtő és vezérlő számítógéprendszerének a mérnöki példányát (engineering model), 2009-ben pedig a minősítő példányát (qualification model) szállította ki a moszkvai Űrkutatási Intézetbe (IKI).

A számítógéprendszer három beágyazott processzoros számítógépből áll: BSTM, DACU1 és DACU2. A BSTM az űrállomás fedélzeti kabinjában működő nagykapacitású adattároló és telemetria egység, a DACU1 és DACU2 az űrállomás külső két ellentétes oldalára van szerelve, és ezek kezelik az öt illetve hat detektoregységet. A beágyazott processzorokon valósidejű sokfeladatos (real-time multi-tasking) Linux alapú operációs rendszer fut. A rendszer kernelét az SGF Kft. fejlesztette. A földi elektromos ellenőrző berendezés (Electrical Ground Support Equipment – EGSE) is az SGF Kft. fejlesztése.

A minősítő példány a leendő repülő példányokkal azonos kivitelben készült. Ez a BSTM példány már tartalmazza az NTP (Network Time Protocol) szabvány programjainak használatához az RKK Enyergija cég által biztosított időalap fogadásához szükséges hardvert. Az RKK Enyergija cég végzi az orosz űrprogramok számára számos űrkutatási berendezés tervezését és kivitelezését, valamint a Nemzetközi Űrállomás orosz szegmensének felelőse. A DACU1 és DACU2 egységek a világűrben működnek, ezért hő-vákuum kamrában vizsgálatuk 10^-6 bar nyomáson a két számítógép hőviszonyát működés közben. A vákuumban működő műszerek hőviszonyait az űrszonda tervezői a dobozok rögzítési pontjaiban határozzák meg. A műszerek fejlesztőinek a belső konstrukció megfelelő kialakításával az elektronikus alkatrészeken keletkezet hőt a hővezető alkatelemekkel kell az űrszonda testéhez elvezetni. Az Obsztanovka műszer esetében az űrállomás hőtervezői „garantálták”, hogy a DACU1 és DACU2 rögzítési pontjaiban nem lesz 40°C-nál magasabb hőmérséklet. A mérnöki példány tesztjei után javítottunk a hőkivezetésen (pl. sárgaréz helyett vörösréz hőkicsatoló elemeket alkalmaztunk). A minősítő példányon így a vákuumkamrában 42°C platform hőmérsékletnél a következő értékeket mértük a DACU egységben, processzor 68,9°C; tápegység 46,4°C; analóg-digitális konverter 48,8°C; DACU-ház 44,5°C. Mivel az alkalmazott alkatrészek ipari minősítésűek, így a működésük +80°C -ig garantált.

Az idei év elejétől az IKI-ben rendelkezésre áll az Obsztanovka kísérlethez a résztvevők által készített tizenegy detektoregység. Az Obsztanovka két külső mechanikai egységből áll, és mint alrendszer kerül az űrállomás oldalára. Az asztronautáknak így nem kell egyenként tizenegy detektor plusz a két kültéri számítógép szerelésével foglalkozni, és a két alrendszer felszerelése a világűrben lényegesen kevesebb időt igényel. A két alegység (CWZ1 és CWZ2) összeszerelését az IKI munkatársai végezték. Ezekbe kerültek a DACU1 és DACU2 egységek.

Balajthy Kálmán és Valerij Grusin az integrált teszt közben. A kép jobb oldalán két EGSE és mögöttük a CWZ1 és CWZ2 látható (felülete alodine bevonatú, „arany” színű).

A DACU1 által vezérelt kísérletek, két bolgár detektor a Langumier Probe LP1 és a Spacecraft Potential Monitor DP1, az orosz Fluxgate Magnetometer DFM1, az ukrán Combined Wave Sensor CWS1. A DACU2 által vezérelt kísérletek, a két bolgár detektor a Langumier Probe LP2 és a Spacecraft Potential Monitor DP2, két ukrán érzékelő a Fluxgate Magnetometer DFM2 és a Combined Wave Sensor CWS1, a lengyel-svéd Radio Frequency Analyzer RFA, az angol Correlating Electron and Ion Spectrograph CORES. A magyar Signal Analyzer and Sampler SAS3, amely Ethernet buszon a kabinon lévő BSTM egységhez, illetve a két ukrán detektorhoz, a CWS1-hez és CWS2-höz csatlakozik.

A berendezések összekapcsolása az RKK Enyergija cég által készített kábelekkel történt. Az összeállítás során az Obsztanovka berendezés minden eleme beépítésre került. Mivel a fedélzeti berendezések az RKK Enyergija cégnél állnak rendelkezésre, a fedélzeti kommunikációs csatornákat (ISS-Ethernet kapcsolat, amatőr rádió, analóg telemetria, ún. BITS) az SGF Kft. által szállított EGSE berendezéssel szimulálták, illetve a fedélzeti tápellátást laboratóriumi tápegységekkel modellezték. Az Obsztanovka rendszer integrálása először a BSTM és DACU-k mérnöki példányaival, majd májustól a minősítő példányokkal történt. Az IKI munkatársai által elvégzett tesztek sikeresek voltak. Az integrált tesztben több alkalommal mi is részt vettünk. Az IKI-beli eredményes teszt után kerülhetett az Obsztanovka kísérlet az RKK Enyergija céghez, ahol az űrállomáson lévő fedélzeti berendezésekkel azonos műszerekkel vizsgálják az Obsztanovkát.

A CWZ1 kültéri szerelési egység, baloldalt látható a BSTM adatrögzítő.

A Nemzetközi Űrállomás működő földi makettje és fedélzeti berendezései az RKK Enyergijánál rendelkezésre állnak, és ezekkel végzik a beszállítók által készített kísérletek repülés előtti bevizsgálását. Az Obsztanovka kísérletet két hónapig, 2009 júniusától szeptemberéig vizsgálták az űrállomás makettjében, a fedélzetivel azonos telemetria berendezésekhez kapcsolva. Ezen a hosszú időtartamú és részletes tesztelésén sikeresen átment az Obsztanovka berendezés minden részegysége. Az orosz fél a részletes mérési eredményeket megküldte műszerek fejlesztőinek.

Dr. Nagy János a rendszer integrálás során a CWS1 érzékelő tesztelését végzi.

Az IKI-ben és az RKK Enyergijában elvégzett integrált teszt sikere a résztvevők többéves munkájának eredményességét jelenti, ami után a repülő példányok gyártása kezdődhet el. A fejlesztés azonban mégsem zárult le, mert az orosz fél az NTP időalap előállításában változtatást tervez, és egy bemenő jel helyett négy fedélzeti GPS vevő által szolgáltatott jelet kell fogadnunk a korábbi egy helyett. Ugyancsak az űrállomás belsejében lévő BSTM-et érinti annak rögzítési módjának módosítása. Így GPS jelek paramétereinek pontosítása után és a mechanikai gyártási rajzainak módosítása után kezdhetjük csak meg a repülő példány gyártását.

A CWS1 egység ellenőrzése során kapott eredmények megjelenítése.

Dr. Nagy János (KFKI RMKI) és Dr. Szalai Sándor (SGF Kft.)