A Plútó felé száguld az első
atomhajtású űrszonda!
(Rovat: New Horizons, Korszerű oktatás - 2006.01.20 16:06.)

...röpítette világgá pénteken az egyik hírtelevízió az információt (melyet valószínűleg a jereváni rádiótól vett át). Nos (a Kádár-korszakban divatos viccek második mondatát idézve) a HÍR IGAZ, DE... Ugyanis NEM ATOMHAJTÁSÚ, és ha már atom, akkor NEM AZ ELSŐ...

Lássuk tehát, hogy mit is írt pontosan az egyik hazai hírtelevízió (nem tévedés, nem bulvárlap) portálja:

"Útnak indult a világ első atommeghajtású űrszondája

Többszöri halasztás után tegnap este útnak indult a világ első atommeghajtású űrszondája.
Az Új Horizont a NASA reményei szerint minden eddiginél gyorsabban, tíz év alatt éri el a naprendszer legtávolabbi pontját. A szonda útja során kihasználja a nagyobb bolygók gravitációját is. A NASA szerint az Új Horizont áttörést hoz az űrutazásban, mivel a nukleáris energiát eddig sosem használták a világűrben.

(if)"

Nos eddig az idézet, melyhez ma délben nevezett televízió élő adásban (tehát immár nem a neten) még azt is hozzátette, hogy "az atomhajtóműnek köszönhető a nagy sebesség". Nos a fentiek "több sebből is véreznek". Lássuk sorban:

1. NEM IGAZ, HOGY A PLÚTÓHOZ ÉS A KUIPER-ÖVBE INDÍTOTT ŰRSZONDÁT NUKLEÁRIS RAKÉTA INDÍTOTTA!

A szondát egy hagyományos elveken működő nehéz hordozórakéta (az amerikai Atlas-V) állította Föld körüli pályára. Ehhez a(z USA-ban, Oroszországban, Európában és Japánban egyaránt) már évtizedek óta használt hagyományos, KÉMIAI HAJTÓMŰVET használt. Ennek tüzelőanyaga kerozin, oxidáló anyaga pedig (hűtött) folyékony oxigén volt. (A képünkön a rakéta középső, aranyszínű részén látható páralerakódás (hó!) a bizonyítéka a belül jelen lévő szuperhideg oxigénnek. Ez hűti a rakétát ilyen alacsony hőmérsékletűre.)

A rendszer második lépcsőjében már hidrogén hajtóanyagú rakéta (a Centaur nevű gyorsítófokozat) működött. Ennek azonban már az volt a feladata, hogy a rendszert továbbgyorsítva, azt kiszakítsa a Föld körüli térségből, és Nap körüli pályára állítva "ellökje" a Naprendszer peremvidékei felé. Ahogy azt az ŰRVILÁG-ban korábban meg is írtuk, a Centaurban 50 000 liter folyékony HIDROGÉN VOLT AZ ÜZEMANYAG. Ez a két rakéta biztosította, hogy a szonda olyan pályára álljon, melyen ELINDULHATOTT A PLÚTÓ ÉS A NAPRENDSZER PEREMVIDÉKEI FELÉ.

Az Atlas-V felépítése.

2. IGAZ, HOGY NAGYON GYORS, - DE NEM IGAZ, HOGY EHHEZ ATOMHAJTÁST HASZNÁL!

Akkor mitől gyors? - kérdezheti bárki. Mindenekelőtt hagsúlyozni kell, hogy a szondának már a Centaur kiégésekor is 11 km/másodperces (igen egyetlen másodperc alatt 11 km!) sebességgel kellett repülni (és repült is) ahhoz, hogy "elszakadjon a Föld körüli pályáról" és "elinduljon kifelé". Nyilvánvaló, hogy már ez is, egy emberi ésszel nehezen felfogható sebesség, de megint csak igaz, hogy ebben semmi új nincs! Ilyen sebességgel kellett repülni minden olyan űrszondának az elmúlt néhány évtizedben, melyek pl. az óriásbolygókhoz repültek (pl. a két-két Pioneer és Voyager, valamint a Galileo, és a - magyar részvétellel is gazdagított - Cassini).

Az Atlas-V első fokozatában használatos
(orosz gyártmányú!) RD-180-as hajtómű.
Nem éppen úgy néz ki mint egy atomhajtómű...

Mitől volt tehát gyors? Nos attól, hogy felszereltek még egy gyorsító-rakétát (jele: Star 48B) mely a (már amúgy is "kifelé" repülő) szondát tovább gyorsította! Persze EZ A RAKÉTA SEM ATOMRAKÉTA! Ez egy szilárd hajtóanyagú rakéta volt, ilyeneket is már évtizedek óta használnak... Ennek köszönhetően a szonda tehát nem a 11 km/mp-es sebességgel "poroszkál" (mint a korábbi űrszondák), hanem "valamivel" gyorsabban repül. Ennek persze igazából nem is most veszi hasznát, hanem már csak akkor, amikor eléri a Jupiter. Ezt az óriásbolygót fogja ugyanis (korábban szintén már többször kipróbált módon) felhasználni arra, hogy tovább gyorsuljon. A szonda az ún. "hintamanővert" használja, azaz a Jupiter óriási gravitációs terével "lendítteti" magát tovább, még gyorsabban.

(A hintamanővert úgy képzelhetjük el, hogy mondjuk van két tökéletesen azonos testfelépítésű baseball játékos, akikhez azonos tömegű labdák, azonos irányból érkeznek, majd ezeket mindkét játékos azonos erővel és irányban üti meg (lendíti tovább). Mindenki el tudja képzelni, hogy a két labda közül ez esetben az fog jobban továb gyorsulni és nagyobb sebességgel "távozni" az ütőről, amely már az ütőhöz is nagyobb sebességgel érkezett. Nos itt a labda az űrszonda, és a lényeg (az újdonság) csak az, hogy a korábbiknál egy kicsit gyorsabban érkezik a szonda, melyet így a Jupiter majd erősebben tud gyorsítani...
Másképp: Ha a gyerekünket hintáztatjuk, ő is egyre nagyobbakat lendül, pedig mindig azonos erővel lökjük meg, ám már minden egyes érkezésekor eleve gyorsabb volt, így már arról a sebességről gyorsíthattuk tovább...)

Persze a sikeres hintamanőverhez a szonda pályáját a Jupiterig időnként korrigálni kell, kisebb gyorsításokkal és fékezésekkel. Ehhez a szondán is van egy rakéta, ám ez sem atom-meghajtású, hanem hidrazin gázt használ (sok korábbi űrszondához hasonlóan). Ez egy ún. "hideg gázos" ("láng nélküli") rakéta a gáz egyszerű "kilehelgetésével" végez térbeli tájolást és PARÁNYI sebességmodosítást. A munka dandárját azonban – mint láttuk – a Star-48B végezte el, illetve majd a Jupiter végzi el 2007 elején!

3. AZ SEM IGAZ, HOGY – AHOGY AZT A TV ADÁSA SUGALLTA – A SZONDÁT AZ ATOMENERGIA "HAJTJA"!

Lássunk megint egy példát. Mindenki el tudja képzelni, hogy ha autóját egy adott sebességre felgyorsítja, majd leveszi a lábát a gázról és üresbe teszi a váltot (azaz nem gyorsít tovább), attól az autó még nem áll meg! Halad tovább, és gyakorlatilag az idők végezetéig "szaladna", ha nem lenne
* a kerekek gördülési,
* az alkatrészek súrlódási és
* a légkör súrlódási
ellenállása. Ez azonban jelen van, ezért az autó folyamatosan lassulna, majd egy idő után megállna. Amikor tehát nem "rugdossuk" a gázt, de folyamatosan rajta tartjuk a lábunkat, akkor ezzel már nem gyorsítjuk az autót, hanem csak a káros ellenállásokat gyűrjük le és fenntartjuk a sebességet!

Mi a helyzet az űrszondával? Nos, van egy lényeges különbség az előző példához képest! Az űrszonda légüres (légköri súrlódás nélküli) térben halad! Ez azt jelenti, hogy sebességét megtartva mozog, sebességének fenntartásához nem kell folyamatosan gyorsítani!!! Azaz, a szonda akkor is el fog repülni a Jupiterhez, majd a Plútóhoz, ha békén hagyják (pl. ha megszakad vele minden kapcsolat és számítógépe is meghibásodik)! Az ehhez szükséges sebességgel ugyanis már rendelkezik! NINCS TEHÁT SEMMIFÉLE FOLYAMATOS HAJTÁS!

Az ábrán semmiféle komoly hajtómű nem látszik. Az alsó (talán rakétának látszó) gyűrűhöz illeszkedett a végső lökést adó (azután leváló) szilárd fokozat, a Star-48B. A THRUSTER felirat a hidrazinos stabilizáló rendszer parányi fúvókáit jelöli.

4. MOST AKKOR VAN-E RAJTA NUKLEÁRIS RAKÉTA VAGY SEM?

A válasz, nagyon egyszerű: Sem az Atlas-V/Centaur rakétarendszernek, sem a New Horizons űrszondának NEM VOLT ÉS NINCS SEMMIFÉLE NUKLEÁRIS RAKÉTÁJA, VAGY ATOMERŐMŰVE!

5. ...DE AZÉRT VALAMI "ATOM IZÉNEK" CSAK LENNIE KELL...

Nos, ez ÍGY VÉGRE IGAZ! Az űrszondán ugyanis található egy ún. radioizotópos termoelektromos generátor (RTG), amely, egy izotópfűtéssel működő termoelektromos energiaátalakító. Magyarul, egy RTG az ELEKTROMOS ENERGIÁT SZOLGÁLTATÓ rendszer része, mely az atommagok TERMÉSZETES bomlása során keletkező hőt alakítja elektromos árammá. Azaz, egy elektromos áramot termelő egység, de NEM ATOMERŐMŰ ÉS NEM a meghajtást biztosító ATOMRAKÉTA!

Miért van erre szükség? Nos azért, mert az űrszonda a Naptól olyannyira eltávolodik, hogy ott a napelemek már nem lennének használhatóak. Az RTG-k viszont több évtizedig is használhatóak.

Mit lehet még tudni róla?

A Plútóhoz és – a program meghosszabbítása esetén – a Kuiper-övezet még ki nem választott égitestjeihez indítandó szonda radioizotópos termoelektromos generátorához magával szállítja a plutóniumot. (A berendezés a plutónium-238 atommagok bomlása során keletkező hőt alakítja elektromos árammá.) Ehhez az RTG-be a start előtt 11 kg plutónium-dioxidot töltöttek be. Miután a fedélzeten lévő anyag folyamatosan bomlik, a szonda rendelkezésére álló elektromos teljesítmény is folyamatosan csökken. A startnál nagyjából 230 watt áll rendelkezésre, de a Plútó bolygóhoz érve (2015-ben) is lesz még kb. 200 watt.

Az ábrán jól látszik a jobbra kinyúló RTG, és az is, hogy egy külön zárt, masszív rekeszben van.

6. AKKOR A HÍR NYILVÁN ARRÓL SZÓL, HOGY MOST HASZNÁLNAK ELŐSZŐR ILYEN TECHNOLÓGIÁT...

Nos ez a technológia megintcsak NEM ÚJDONSÁG! Az első RTG-t (még Föld körüli pályán) az amerikai SNAP kísérlet keretében már 1961-ben (!) kipróbálták. A cél pedig az volt, hogy a hold- és bolygóutazásokon ezzel biztosítsák az elektromos áramot. Az eszköz bevált, és azóta több űreszközön (pl. a már említett Voyagerek, Galileo és Cassini esetében is) használták, használják.

Mennyire veszélyes ez?

Ez semmivel nem veszélyesebb mint az űrkutatás önmagában. Az egyetlen veszély az lett volna, ha a rakéta a startnál felrobban, mert akkor - elvben - a plutónium-dioxid szétszóródhatott volna Florida, vagy az Atlanti-óceán felett. Ehhez azonban az eszköz "megfelelően volt csomagolva". (Ne feledjük, már kipróbált technikáról van szó.)

S azt, hogy mennyire megbízható a rendszer, nem csak több űrszonda startja bizonyítja, hanem az is, hogy anno még a három fős SZEMÉLYZETTEL REPÜLŐ Apollo holdűrhajók rakományában is volt RTG, ez biztosította ugyanis a Hold felszínére helyezett ALSEP műszercsomag energiaellátását! Nyilvánvaló, hogy a szakemberek akkor is mérlegeltek, és arra a következtetésre jutottak, hogy a rendszer védelme megoldható.

7. VAN KONKLÚZIÓ?

Igen. A konklúzió az, hogy ha sok félmondatból, és tőmondatból összerakunk egy összetett mondatot, az nem biztos, hogy helyes! Szerintük a cikkünk elején említett rövid hír helyesen valahogy így hangzik:

Útnak indult a világ első űrszondája a legtávolabbi bolygóhoz!

Többszöri halasztás után tegnap este útnak indult a világ első Plútó-szondája, melynek áramellátását -- a nagy naptávolság miatt -- nem napelemek, hanem izotóp bomlása biztosítja.
A New Horizons (Új Horizont) a NASA reményei szerint minden eddiginél gyorsabban, tíz év alatt éri el a Naprendszer legtávolabbi pontját. A szonda útja során kihasználja az óriási Jupiter bolygó gravitációját is további sebességnöveléséhez. A NASA szerint az Új Horizont áttörést hoz az űrkutatásban, hisz
* meglátogatja az egyetlen helyszíni (in-situ) módszerekkel még nem vizsgált bolygót (a Plútót),
* sőt továbbrepülve talán eljut a Kuiper-övnek nevezett "kisbolygó- és üstökösbölcsőbe" is.

Az ŰRVILÁG szerzői és szerkesztői szerint ez így, ebben a formában is elég szenzációs! Ráadásul még igaz is.

Fotók, ábrák: Lockheed Martin, NASA-archív, NASA-KSC.