Kockák után vékony műholdak (1. rész)
(Rovat: Kis űreszközök nagy szerepe, Korszerű oktatás - 2020.04.15 07:15.)

A CubeSat és PocketQube után újabb elnevezést érdemes megjegyeznünk: ThinSat.

Twiggs professzor 10 cm-es kockái átütő sikert hoztak. Kezdetben egyetemi hátteret céloztak meg, űrirányú érdeklődést keltve a fiatalokban. Ma már szinte nincs olyan élvonalbeli egyetem, amelyik oktatási keretbe illesztve ne próbálkozott volna űrbe küldeni 10 cm-es (1U méretű) kockát, vagyis CubeSatot. Ebbe a kategóriába tartozik Masat-1, az első magyar műhold is. A professzionális világ is hamar rájött előnyeire. A kisebb méret segítségével gyorsan és költséghatékonyan végezhetők űrbeli körülményeket igénylő mérések, kísérletek. A pályára juttatásuk mára szabványosítottá vált.

A pénz okozta korlátok

Az 1U méretű kocka előállítási költsége mellett jelentős a pályára állítás költsége is. A kiadások csökkentése (az egyetemek általában pénzszűkében vannak) gyakran a kockák minőségének rovására valósítható meg. A másik véglet a túlbonyolítás, mely párosulva a gyakran elmaradó, vagy nagyon leegyszerűsített, lerövidített tesztekkel, általában 50%-nál rosszabb kihozatalhoz vezet. A professzionális fejlesztésű kockák tömeges megjelenése befagyasztotta, nem engedte csökkenni a startköltségeket. Megingott, vagyis a költségek okozta korlátokba ütközött a célkitűzés, miszerint az oktatás színvonalának emelése az űrirányú motiváció beindításával érhető el, úgy, hogy a motiváció célzott korosztálya az egyetemi hallgató.

(Kép: NASA)

Az életkori korlát

Közismert, hogy a fiatalok többsége egyetemista korában már kiforrott életcéllal rendelkezik, vagy meghallott valamilyen csábító ajánlatot, melyet alkalmasnak talált pályája elindításához. Ettől kezdve már nehezen lehet a fiatalt a pályakezdő éveiben eltéríteni. Lejjebb kell szállítani az űr iránti érdeklődés felkeltésének időpontját. Sokáig azt hitték, hogy a középiskolás fiatalok a leginkább motiválhatók. Tapasztalatunk szerint a Masat-1 bemutatóinak során a legélénkebb érdeklődést a 10–14 éves korosztály mutatta. Tehát a befolyásolás helye inkább az általános iskola lehet.

A CanSatok az 1000 méterre emelő rakétáikkal nem tudják helyettesíteni a világűrbe juttatás élményét. A 18 év alatti korosztályhoz kötött megvalósítás, ha komolyan megvizsgáljuk a követelményszintet, irreális. A CanSatok kis mérete komoly kihívást jelent a megvalósító számára. A dobozba kerülő elektronika tervezése, megvalósítása messze a tananyagon túlmutató tudást igényel, valamint szakmailag motivált (és tisztességesen megfizetett) vezető tanárt kíván. Nem véletlen, hogy az ESA versenyekre elkészített szerkezetek működési aránya rosszabb, mint az CubeSatoké, általában 20–30% körül mozog. Hazai körülményeink között a középiskolák nem tudják vállalni a versenyre utaztatás költségeit sem. Szponzorok támogatására szorulnak.

Próbálkozás az 5 cm-es (PQ) kockákkal

Twiggs, látva a pénzügyi korlátokat, előállt az 5 cm-es kocka ötletével. Kétségtelen, hogy olcsóbbá vált a pályára juttatás, és nem kapott rá a professzionális világ. Évekig kellett várni, amíg megszületett a szabványosított kidobószerkezet. Kis műhold, kis haszon a rakétatulajdonosok számára – nehezen kivitelezhető startot jelent. Az utóbbi öt évben tízet sem érte el a pályára tett PQ-k (PocketQube, zsebműhold) száma.

Az ok a megvalósítás nehézségében rejlik. Ahogy Twiggs némi önkritikával le is írta, a kisebb méretű kockát nehezebb megtervezni, megvalósítani, mint a nagyobbakat. Gyakorlott szakember segítsége nélkül nem sikerülhet. Előfordul a másik véglet is: a túlbonyolítás. A végeredmény a kudarc. Az előzőek alapján nyilvánvaló, hogy ezzel a megoldással nem lehet középiskolás korú fiatalokat bevonni, akik esetleg azt sem tudják, melyik végén kell a forrasztópákát megfogni, nem hogy a nyomtatott áramköri lemez beültetéséről lenne fogalmuk. További nehézség számukra a pályára állás utáni üzemeltetés. Földi állomás kell hozzá, amely a legegyszerűbb kivitelben is sok pénzt kíván. Hol találhat időt egy középiskolás tanuló arra, hogy esetleg hónapokig/évekig figyelje munkája eredményét? Érdemes megfigyelni néhány iskolai környezetben készült műhold sorsát: jön az iskolai szünet, felügyelet nélkülivé válnak a műholdak. A másik helyzet, amikor az egyetemi környezetben készülő műholdnál a készítők befejezik tanulmányaikat, munkába állnak. SMOG-P és SMOG-1 fejlesztése több mint négy évet vett igénybe. Ebből ered a többszörösen ismételt tanulság: ne legyen hosszú élettartama egy az oktatást segítő műholdnak. Ez segít az űrszemét elleni küzdelemben is. Viszont fontos szempont: az űrbe kerülő konstrukciók lehetnek csak igazán motiváló tényezők a fiatalok megnyeréséhez.

Az új irány: vékony műholdak (ThinSat)

Összefoglalva a fiatalok megnyeréséhez szükséges műholdkonstrukcióval kapcsolatos kívánalmakat: rövid idő alatt olcsón, lehetőleg forrasztópáka nélkül, dugdosásos (legó) elven megvalósítható, rövid élettartamú, űrszemetet nem képező legyen, és ne igényeljen földi vevő-/vezérlőállomást. Ellenben biztosítson lehetőséget új, Föld körüli mérések megvalósítására, szabad utat nyitva a fiatalok fantáziagazdag ötleteinek. A lényeg: rövid idő alatt (egy tanév) maradandó, űrhöz kapcsolódó sikerélményhez való jutás biztosítása. További igény: a kifejezetten űrirányultság mellett adjon természettudományos ismereteket, tegye holisztikussá a szemléletet.

(Folytatjuk!)

Dr. Gschwindt András
c. egyetemi docens, BME