A SMOG-P „vesszőfutása”
(Rovat: Hazai kutatóhelyek és űripar, Kis űreszközök nagy szerepe , Masat-1 - 2020.02.19 06:15.)

Már a start utáni napokban feltűnt, analizálva a SMOG-P-ről érkező telemetriát, hogy néhány alegység – akkor még talányos okból – a biztonságot szolgáló tartalék egységre váltott.

Később, ez a „váltás-állapot” átterjedt a fedélzeti számítógépre is, mely gyakran „reset” móddal indult újra. Az alábbi kis eszmefuttatás a jelenség feltételezett okát szeretné megvilágítani.

A pálya

Nem volt lehetőségünk optimális pályát keresni. A „nem kereskedelmi mennyiség” jelzőt kaptuk a legtöbb rakétaüzemeltetőtől. Végül az Electron rakéta orrában került fel a SMOG-P a világűrbe. A pálya megválasztásakor csupán kettős cél lebegett előttünk. Az egyik, hogy ne kerüljön túl magasra, ne legyen sokáig űrszemét. A másik, hogy a pálya ne legyen olyan alacsony, hogy néhány nap–hét alatt elégjen, legalább néhány hónapunk legyen a tervezett mérések elvégzésére. Ez az Electron rakétával teljesült, hiszen a pálya magassága két hónap űrben töltött idő után 339 km × 390 km. A várható, „jósolt” elégés valamikor 2020 őszén következhet be.

A pálya környezete

A SMOG-P pályája az ionoszféra felső részében helyezkedik el, ahogy a mellékelt ábra mutatja.

Az ionoszféra nappali (balra) és éjszakai (jobbra) szerkezete. A vízszintes tengelyen az elektronsűrűség, a függőlegesen a felszín feletti magasság. (Kép: Space Weather Services, Ausztrália)

Az ionoszféra F rétegében elektronok vannak, ahogy gyakran nevezik, elektronfelhő. Ezek sűrűsége, függőleges kiterjedése (vastagsága) alapvetően a napszaktól és a Nap tevékenységétől függ. Nagy sebességgel, mint áramlás érkeznek az elektronok az F rétegbe, mely nappal két rétegre – az F1-re és F2-re – szakad szét. Az ábrán folytonos fekete vonal tünteti fel az elektronsűrűséget. Jól látható, hogy maximuma az F réteg környezetében van. Ne feledjük, a réteg vastagsága változó. Érdekessége a nagy intenzitású elektronáramnak, hogy leggyakrabban a napaktivitás minimumának éveiben alakul ki és a koronalyukakhoz kapcsolódik. Jelenleg épp a napaktivitási ciklus minimumának közelében vagyunk. A Spacecast projekt oldalán követhető a Nap műholdakra veszélyes viselkedése.

Az ionoszféra hatása a műholdakra

A SMOG-P egyre mélyebbre süllyed az elektronfelhőbe. Sebessége hatalmas, több mint 7 km/s. Az elektronokkal ütközve, azok közül a kisebb energiájúakat a műhold falán lévő napelemek befogják. A műholdunk PCB lemezből készült fala könnyen átjárható számukra. A nagyobb energiájúak áthatolnak a falon, és a műhold belsejében lévő elektronika áramköreibe jutnak. Megzavarják az áramkörök működését, műholdas zsargonnal kisebb „stroke”-ot kapnak, ez különösen a félvezetőket érinti. Ennek hatása lehet múló jellegű, de maradandó meghibásodások is létrejöhetnek. Az áramkörök tervezésénél erre a hatásra lehet gondolni. A műholdakat üzemeltetők között vannak, akik nagy intenzitású elektronáram érkezésekor kikapcsolják a műholdat. A Masat-1 pályája szerencsésebb volt, mert az elliptikus pálya nagy része az ionoszféra fölött helyezkedett el, magasabban repült. Ott már jóval kisebb az elektronok hatása, de a kozmikus sugárzás ellen ott sem volt védve. A fejlesztésnél rendelkezésre álló pénzügyi háttér nem tette lehetővé űrminősített, a különböző űrbeli igénybevételnek jobban ellenálló alkatrészek alkalmazását a SMOG-ok készítésénél.

SMOG-P és SMOG-1 környezetének különbsége

Terveink szerint a SMOG-1 600 km magasságú pályára kerül, ami jóval kedvezőbb lesz, mint a jelenlegi SMOG-P pálya. Szerencsés lesz, mert a magasabban lévő Van Allen-övezet alá, de az ionoszféra elektronokkal telített része fölé kerül.

Összefoglalva: a Masat-1 esetében az élettartamot a pálya jellemzője határozta meg. Elektronikája a felső légkörbe érésig, elégéséig kifogástalanul működött. Ez a SMOG-P esetében is kívánatos lenne, azonban a bemutatott helyzet miatt bekövetkezhet a fedélzeti elektronika végleges meghibásodása, mielőtt a műhold elégne a légkörben. A SMOG-1 szerencsésebb helyzetben lesz a pálya szempontjából. Van esély arra, hogy a Masat-1-hez hasonlóan akár évekig is jól működjön, azzal együtt, hogy nem űrminősített alkatrészekből készül.

Dr. Gschwindt András
(A SMOG projekt vezetője)