Az Obsztanovka kísérlet egy éve (1. rész)
(Rovat: Hazai kutatóhelyek és űripar, Az űrállomás és Oroszország , Az űrállomás és kontinensünk - 2014.05.15 07:15.)

A magyar közreműködéssel készített Obsztanovka kísérlet már egy éve működik a Nemzetközi Űrállomáson.

Az Obszanovka (jelentése: környezet) kísérlet a Nemzetközi Űrállomás (ISS) orosz szegmensében az űridőjárást vizsgálja. A Föld körül, azaz a magnetoszférában és az ionoszférában végbemenő folyamatok kutatásához gyűjt adatokat. Tizenegy érzékelő szolgáltat mérési adatokat, amelyeket az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Részecske- és Magfizikai Intézetben készített adatgyűjtő egység vezérel és fogadja az érzékelőktől érkező mérési adatokat. Az adatgyűjtő fejlesztése során az űrbeli alkalmazás miatt fokozott megbízhatósági igényeket kellett teljesíteni. A tömeg, a méret és a teljesítmény-felvétel korlátozott, ugyanakkor extrém körülményeket kell elviselni: mechanikai igénybevételt (az indítás során fellépő rezgés, gyorsulás), vákuumbeli és széles, ingadozó hőmérsékleti tartományban (–40 °C-tól +80 °C-ig) történő üzemelést.

Az Obsztanovka kísérlet három adatgyűjtő egysége, amelyek az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban készültek.

Az érzékelőket a Nemzetközi Űrállomás orosz szegmensének külső részén, két csoportban helyezték el, az űrállomás két oldalán. A két csoportban hasonló jellegű érzékelők vannak. Az Obsztanovka érzékelőit az alábbiakban mutatjuk be.

Két CWS (Combined Wave Sensor) az ionoszférában a plazma mágneses térerősség-változásait, az ott folyó áramokat méri. Az értékek a nanotesla (nT), pikoamper (pA) és nanovolt (nV) tartományban mérhetőek. A CWS berendezések antennái kinyíltak a felszerelés után, ide vannak felszerelve az elektromos térerősséget, a mágneses térerősséget és áramot érzékelő szenzorok.

A SAS3 (Signal Analyzer and Sampler) magyar fejlesztésű műszer, amely a CWS berendezések jeleit megkapja, azokat online feldolgozza és kiértékeli. Célja a földi szeizmikus aktivitás és az ionoszférában mérhető jelek közti kapcsolat vizsgálata. A vett jeleket folyamatosan feldolgozza, azok FFT spektrumát képzi és összeveti egy tárolt referencia spektrummal. Ha az eltérés nem jelentős, akkor kis frekvenciával küld adatokat a fedélzeti adattároló berendezés felé. Ha jelentős eltérést talál a spektrumban, akkor azt eseményként értékeli és egy előre definiált ideig a mérési adatokat teljes egészében a fedélzeti tároló eszköz felé továbbítja. A SAS3 működése az ún. whistlerek terjedésének vizsgálatán alapul. A whistler angol szó, jelentése fütty, esetünkben például a villámok által előállított alacsony frekvenciás jeleket – 1 kHz és 30 kHz közé eső elektromágneses hullámokat – jelenti a Föld környezetében. Megfelelő vevővel a whistlerek hangfrekvenciás tartományban hallhatóak. A SAS3 a Föld körüli térségben fellépő whistlerek hatását vizsgálja az ionszférában mérhető mágneses és elektromos térerő változásainak megfigyelésével.

Az RFA (Radio Frequency Analyzer) kísérlet az ionoszférában a plazma tulajdonságait vizsgálja, valamint az űrállomás felszíne és a környező plazma kölcsönhatását kutatja. Az RFA méri az elektromos és mágneses mező időbeli és térbeli ingadozásait a 100 kHz-től 15 MHz-ig terjedő frekvenciatartományban.

A két Langmuir-szonda (Langmuir Probe, LP) a nevét Irving Langmuir Nobel-díjas svéd fizikus után kapta. A Lagmuir-szondákra konstans vagy változtatható potenciált kapcsolnak. Alkalmas a plazma és az űrállomás körüli plazma elektron-hőmérsékletének, sűrűségének és potenciáljának meghatározására. Az űrjárművek környezetében a plazma befolyással van a járműre. Ezek lehetnek energiaszivárgás a nagy intenzitású elektronfluxuson át, a telekommunikáció és radar alkalmazások befolyásolása, az elektromágneses hullámok visszaverődése és szóródása, és az érzékelők működését befolyásoló zaj. A Langmuir-szonda működési elve a plazmába kidugott vezető elektród, ami egy gömb és az űrhajó teste közti áramot vagy potenciált méri. Az LP-vel végzett mérések alkalmasak az űrjárművet körülvevő plazma állapotának vizsgálatára.

Két DP (Digital Potentiometer), amelyek a ±100 V-os tartományban mérik az űrhajó felületén a potenciál változásait. A Nap fotoelektromos hatása az űrállomás napsütötte oldalán néhányszor tíz voltos pozitív potenciált hozhat létre. Az árnyékos oldalon pedig negatív töltések gyűlhetnek össze. A napsütötte és az árnyékban lévő felületek között jelentős potenciálkülönbség léphet fel, ami megfelelő védelem nélkül veszélyes lehet az elektronikus eszközökre is.

Fluxgate magnetorméter (DFM1 és DFM2): ukrán, illetve orosz fejlesztésű magnetométerek, amelyek a mágneses tér nagyságát három irányban mérik és nagy pontossággal informálnak a Föld mágneses tere változásáról, a pályán történő repülés során.

Mágneses szenzortól érkező mérési adatok.

A CORES (CORrelating Electron Spectrograph) angol fejlesztésű műszer, az ion- és elektronkoncentrációt méri az űrállomás közelében, 360 fokos szögben, időben 0,1 s felbontással. A CORES elektronoptikát, MCP detektort, nagyfeszültségű tápegységet, előerősítőt és kiértékelő elektronikát tartalmaz.

(Folytatjuk a műszerek üzembe helyezésének és az adattovábbítás módjának ismertetésével!)

Dr. Nagy János
MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont