Tartják a frontot a magyar számítógépek az ISS-en

Sokoldalú feladatokat látnak el a magyar kutatók által fejlesztett berendezések a Nemzetközi Űrállomáson.

Az űrkutatás eredményei a mindennapi életünk részeivé váltak, elég ha csak a műholdas tévécsatornákra, vagy a GPS helymeghatározásra gondolunk, de az időjárás jelentés, a világűrből végzett Föld megfigyelések, a mezőgazdaság termékbecslése is ide sorolandó. Magyarország gazdasági lehetőségei miatt az űrtevékenységbe nemzetközi együttműködések keretén belül képes bekapcsolódni, de ezzel együtt elmondható, hogy a hazai  űrkutatási fejlesztések jelenleg is fontos helyet foglalnak el a nemzetközi színtéren, elég, ha csak a Rosetta űrszondához kapcsolódó két évtizedes magyar közreműködést említjük.

Amint az ismert, az orosz űrkutatással együttműködve hazánk részt vesz az Obsztanovka (Környezet) projektben, aminek a célja a Föld körüli pályán az „űridőjárás” vizsgálata. A cél egy olyan fedélzeti számítógép fejlesztése volt, amelynek feladatai közé tartozik az űridőjárás paramétereit mérő műszer vezérlése, a mért jelek fogadása és tárolása, az előfeldolgozás alapján a szenzorok üzemmódjainak váltása (átkapcsolás gyorsabb mintavételre), a fedélzeti telemetria- (nagy távolságú adattovábbítást, távoli méréseket és vezérlést lehetővé tévő, jellemzően vezeték nélküli kommunikációs rendszer) csatornákon a Földről érkező utasítások fogadása végrehajtása, a 11 műszer energia ellátásának vezérlése és  ki-be kapcsolása, valamint a mért adatok lejuttatása a Földre. Az MNO a projektben dolgozó dr. Nagy János Zoltánt, Magyar Tudományos Akadémia  Wigner Fizikai Kutatóközpont, Részecske és Magfizikai Intézet munkatársát kérdezte a tapasztalatokról.

„Az Orosz Űrkutatási Intézet (IKI) részéről érkezett felkérés, majd a 2003-as alapozás és a feladatok felosztása után a tényleges munka részünkről 2004-ben kezdődött, és az úgynevezett deszkamodell az már 2005-ben elkészült, és működött is. Ezzel még voltak technológiai problémák, illetve a mi hardverünk és szoftverünk működését befolyásoló szenzorok is módosultak azóta. Több tesztpéldányt készítettünk, amelyekkel összehasonlító méréseket végeztünk Budapesten illetve Moszkvában. A repülőpéldányokat 2011-ben illetve 2012-ben szállítottuk le, ezek közül az egyiket szakaszosan, hónapokig tesztelték Oroszországban, a kint végzett tesztek közel egy éven át zajlottak. Ezzel párhuzamosan az űrhajó személyzetét is felkészítették a műszerek beüzemelésére, amit a súlytalanság állapotát szimuláló környezetben a berendezések modelljeivel sajátítottak el a Moszkva melletti Csillagvárosban” – emlékezett vissza a kezdetekre a szakember hozzátéve azt is, hogy egy ilyen projekt nemcsak technikai fejlesztésekhez kapcsolódó munkával, de hatalmas méretű adminisztrációval is jár. „Egy-egy űrprojekttel szemben igen nagy a dokumentációs elvárás. A jegyzőkönyvek, dokumentációk, komplett hardver- és szoftverdokumentációk elkészítése, a kezelő személyzet számára szükséges kézikönyvek elkészítése is része a feladatnak” – tette hozzá.

A berendezések mintegy 420 km körüli magasságban, kinn a világűrben, a Nemzetközi Űrállomás két oldalán, két konténerben, 51 fokos inklinációjú pályán keringenek, ahol az ionizációs dózisterhelés a földinek mintegy tízszerese. A pálya veszélyes szakasza a dél-atlanti anomália térsége, ahol gyengébb a magnetoszféra védőhatása, és a napkitörések esetén ebbe a térségbe jelentős számban juthatnak el nagy energiájú részecskék, amelyek a félvezetőkben, így a számítógépben is átmeneti vagy tartós hibát okozhatnak.

„A működés közben adódtak problémák, egy ideig nem kapott tápellátást az egyik egység a háromból, de az orosz kollégák elhárították ezt a hibát. A beüzemelt 11 szenzorból jelenleg 7 működik. Két meghibásodásról tudok, aminek során összesen 4 szenzor esett ki az üzemből. Az egyik meghibásodás – feltehetően a naptevékenységgel összefüggésben – a beüzemelés után mintegy két hónappal történt. Ettől kezdve 3 szenzortól hibás adatokat kapunk. 2013 június 3-án 1 óra 2 perckor minden rendben működött még – ezt az úgynevezett „housekeeping” adatokból tudjuk – 2013 június 3-án 1 óra 4 perckor az egyik számítógépünk újraindult, minta „reset” jelet kapott volna, és az újraindítás után három szenzor kiesett. Feltételezésem szerint esetleg egy nagy energiájú részecske – ami ellen elég nehéz védekezni – okozhatta a tápegységben a hibát, aminek a következménye lehetett az újraindulást, és az állhat összefüggésben a szenzorok kiesésével.  A másik hiba 2013 novemberében a svéd-lengyel RFA nevű szenzor lassan túlmelegedett, így sajnos az 2013. december 5-e óta nem működik. A mi három fedélzeti számítógépünk viszont jelenleg is üzemel” – tért ki a nehézségekre dr. Nagy János Zoltán.

A Nemzetközi Űrállomásról a mérési adatokat két különböző adatcsatornán küldik le a Földre. A központi kommunikációs csatorna kapacitása korlátozott, és ezen az űrhajó működésével kapcsolatos alapvető adatok, az űrhajósok egészségi állapotának monitorozásából származó adatok, más kísérletek által előállított információk  továbbítása is történik, így az Obsztanovka kísérlettől érkező mérési adatoknak csak kis része küldhető le a központi telemetriacsatornán. Az időjárásfigyelő projekt ezért a BITS nevű csatornát használja, de ennek a „láthatósága” korlátozott, mivel a földi vevőállomások Oroszország területén találhatóak. Ebből adódóan másfél óránként nagyjából 15 perc a láthatóság, és az adatátvitel minősége ez alatt sem folyamatosan jó minőségű.

A „láthatóság” alatt az űrhajó az északi vagy a déli félteke felett repül. Az északi feletti repülés alatt jó minőségű adatátvitel 5,5-6 percnyi időtartamig, a déli félteke feletti repülés alatt pedig 3,5-4 percig áll fent. A „láthatóság” kezdetén és végén a BITS csatornán az adatátvitel minősége romlik, ami hibákat eredményez a küldött adatokban. A telemetriacsatornákon leérkező adatokat folyamatosan kiértékelik a projektben résztvevő kutatók. Az adatátviteli csatornák korlátozott kapacitása miatt a hosszabb időszak alatt mért adatokat cserélhető HDD-n maguk az űrhajósok hozzák le a Földre.

„Az első HDD csere megtörtént, és május végén hordozó konténerben sikeresen megérkeztek az első évben tárolt mérési adatok. A fizikus kollégák azonnal meg is kezdték az adatok feldolgozását, kiértékelését. Azóta is folyamatosan érkeznek le a telemetrián át az adatok, ezekben is találtunk érdekes információkat. 2014 elején egy alkalommal Dél-Amerika felett szokatlan nagy mágneses térerő ingadozást észleltek, aminek az oka máig ismeretlen. Felmerült, hogy a jelenséget esetleg egy földi rakétaindítás okozhatta” – mondta el a tapasztalatait dr. Nagy János Zoltán, aki az általuk fejlesztett műszerek további sorsára is kitért. „Mivel a gépek tervezett élettartama legalább két év, így a berendezések továbbra is fenn maradnak az űrállomáson, és használják azokat. A meghibásodott műszereket, ha le lehetne hozni az űrből, az nagyban segíthetne a hiba okának behatárolásában, de mivel ez elég drága művelet, sajnos nem kerül rá sor” – mondta el az MNO-nak a kutató.