Egy magyar csapat nem mindennapi cél megvalósításába kezdett: egy szondát juttatnak el a Holdra. A feladat megvalósításához egy működőképes holdjárót kell építeni, ezt eljuttatni égi kísérőnkön egy alkalmas leszállóhelyre, majd ott fényképeket és videofelvételeket készíteni a kietlen tájról. Siker esetén a Puli csapat az elismerés és a tudományos eredmények mellett egy nagyszabású nemzetközi verseny díjaira is számíthat. A szakemberek szerint a küldetés mérnökileg megvalósítható, Magyarország eddigi eredményei az űrkutatásban pedig remek példát szolgáltatnak arra, hogy hazánk is képes tenni a világűr jobb megismeréséért.

Idén júniusban indult útjára a Puli csapat kezdeményezése, amely egy kivételesen ambiciózus célt tűzött ki maga elé: a Hold meghódítását.

Eddig csak óriási állami erőfeszítéssel volt lehetséges eljutni a legközelebbi égitestre, és ez is csak a nagyhatalmak számára volt megvalósítható. Az utóbbi évtizedek technikai fejlődése azonban lehetővé teszi, hogy immár magáncégek is megpróbálkozzanak a Föld kísérőjének meglátogatásával. A korszakalkotó tudományos áttöréseket támogató X Prize alapítvány ezért versenyt hirdetett, amelyben 30 millió dolláros keretéből jutalmazza azokat a csapatokat, amelyek képesek 2014-ig saját ember nélküli szondájukat eljuttatni a Holdra. A Google Lunar X Prize (GLXP) kiírása szerint sikeres landolás után a nyertes csapatnak holdjárójával legalább 500 métert kell megtennie az égitest felszínén, közben video- és képanyagokat juttatva vissza a Földre. Egyéb különleges feladatok teljesítéséért, mint hosszabb utak megtétele a holdbéli tájon, vízjég kimutatása, vagy régebbi leszállóhelyek felkeresése, külön jutalmak járnak. A pénz mellett a nyertes csapatok egyúttal kivételes elismertségre is szert tehetnek, hiszen történelmet írnak azzal, hogy első magánkezdeményezésként juttatnak eszközt egy másik égitestre.

A Puli csapat ezt a versenyt készül megnyerni, egyúttal kihasználva a lehetőséget, hogy népszerűbbé tegye hazánkban a tudományos pályát, és bátorítsa a tehetséges fiatalokat tudományos programokba való bekapcsolódásra.

Kutyajó szonda

A csapat holdautója a magyar puli kutyafajtáról kapta a nevét, amely már hosszú idők óta megbecsült terelőkutya. Kimagasló intelligenciája, játékos temperamentuma és jó idomíthatósága miatt kiváló munkatárs, egyedi megjelenése pedig azonnal megkülönbözteti minden más fajtától.

Ezen tulajdonságokat fogja majd az épülő szonda is birtokolni, amelynek koncepcióját jelenleg több formában dolgozzák ki a csapat tagjai. A Puli – eltérően a megszokott 4-8 kerekű roverektől – gömbszerű, vagy ehhez hasonló kialakításban gondolkodik. A Holdon haladó gombolyag többféleképpen is mozoghat, miközben valamennyi műszere a holdi portól és körülményektől védetten, a gömbön belül helyezkedik el. A már elkészített Vacak nevű demorover az úgynevezett súlypontáthelyezéses holdautót mutatja be. Ez a szerkezet egy nagyobb üreges gömbből, és az annak belsejében haladni képes gépből áll. Amint a gép valamelyik irányba elindul gömbben, megváltoztatja az egész szerkezet súlypontját, így a labda elbillen a haladási irányba. Maga a motor így egy tökéletesen elzárt, védett, belülről sima labdában haladhat egyenletesen, míg a külső felszín akadálytalanul átbillen a holdi kavicsokon vagy süppedő poron.

Ez a fajta mozgás kiegészíthető intelligens anyagokból álló tüskékkel, melyek a puli szőréhez hasonlóan kívülről fedhetik a gömböt. A kiálló rudak hő hatására keménnyé válnak, hidegben pedig elvesztik alakjukat. Mivel a Holdon a napos és árnyékos helyek között extrém hőmérsékletkülönbségek is kialakulhatnak, így a terminátor közelében nem ritka, hogy a napon akár +150°C, árnyékban viszont -200°C legyen. Ezt kihasználva a Pulit sütő lenyugvó Nap a rudak mindig azonos oldali kimerevítésével és az ellenoldaliak a hidegben való leengedésével hatékonyan tolhatja az egész szerkezetet egy irányba, miközben ebbe a holdautónak semmilyen energiát nem kell befektetnie. Ez az úgynevezett napszekér modell egyenletes terepen napnyugtakor akár hosszabb utat is képes lehet megtenni, szükségtelenné téve a kerekeket vagy bármiféle meghajtást.

A Puli műszereit tekintve főleg képek és videók készítésére lesz alkalmas, melyeket akár közel élő adásban is képes lesz a földi irányító-központnak is továbbítani. Bár az elektronikai rendszer a szokásos többszörös túlbiztosítással készül, a cél a minimális tömeg és méret elérése. Egy kilogramm anyag űrbe juttatása még a NASA számára is tízezer dollárokban mérhető, nagyobb tárgyak a Holdra szállítása pedig még ennél is költségesebb. Egy kisméretű Puliból viszont akár több is készíthető, melyek különféle leszállóhelyeket kereshetnek fel, így megtöbbszörözve a sikeres küldetés esélyét. A térfogat minimalizálásában tovább segíthet, ha a gömb vagy az autó egyéb részei felfújhatóak, amely szintén költségkímélő, de meglepően hatékony megoldás lehet. A Puli egy másik tervezett formája különösen a felfújásra épít: egy nagyjából 1 kilogrammos speciális fólia felfújva akár két méter magas szerkezetté is alakulhat, amely így már akár nagyobb sziklákon is akadálytalanul továbbroboghat.

Felszállás és leszállás

Az elkészült űrszondának hosszú útja során számtalan akadályt kell leküzdenie. Első lépésként a Föld gravitációját kell legyőznie, és pályára kell állnia bolygónk körül. Innen továbbindulva el kell navigálnia a Holdig, közel négyszázezer kilométert megtéve közben. A Hold körül keringve meg kell kezdenie a leszállást a megfelelő terület felett, és a leszállóegységnek épségben le kell érnie a felszínre. Landolás után indulhat útjára maga a Puli holdszonda, amely elkezdheti felderítheti a terepet, és ezzel teljesíteni feladatát.

Mérnöki szempontból valójában a Föld elhagyása jelenti ezek közül a legnagyobb kihívást. Egy olyan rakéta kifejlesztése, amely a földfelszínről indulva képes elhagyni a légkört komoly feladat, még a legnagyobb űrhatalmak számára is. A Puli ezért – és a saját rakéta fejlesztésének gigantikus költségei miatt – helyet bérel majd egy kereskedelmi rakétában, és valószínűleg néhány felbocsátandó műhold társaságában indul útjára. Ezek a rakéták általában alacsony földkörüli pályára állítják hasznos terhüket, amely bolygónk felszínétől 200-2000 km-re húzódik.

Innen a Puli majd saját hajtóművét használva kezdi meg útját a tőlünk 385 ezer kilométerre keringő Holdig, amely körül szintén pályára áll. A Föld-Hold távolság áthidalása jelenti talán a legnagyobb technikai kihívást a csapat számára, a hajtómű kifejlesztése mellett ugyanis hibátlan pályaszámításokra is szükség van. A Hold körüli pályát néhány nap alatt elérve a szonda felkészülhet a leszállásra.

A terv jelenleg több lehetőséggel számol ezen a ponton, elképzelhető ugyanis, hogy egy keringő egység stabilan pályán marad, és átjátszóállomásként tartja a kapcsolatot a leszálló holdautó és a földi irányító-központ között. Egy másik elképzelés szerint maga a leszállóegység lehet az átjátszóállomás, azonban ez más mérnöki megoldásokat, és ennek megfelelő leszállóhelyet igényel. Szintén elképzelhető, hogy egyszerre több apró Puli is útnak indulhat a keringőegységből, más-más leszállóhelyeket célba véve.

Mivel a leszállóegység a jelenlegi számítások szerint igen nagy sebességgel fog haladni, ezért hatékony fékezőmechanizmusra lesz szükség a sima landoláshoz. Bár a Puli maga is nagyrészt rugalmas anyagokból készül, ellenálló és egy külső védőburok veszi körül, mégis szüksége lehet arra, hogy a becsapódás során elkerülje a megrongálódást.

A Holdnak légköre nem lévén, ereszkedés közben a súrlódás nem segít az eszköz lassításában, így a lehetséges fékezőmechanizmusok közül fékezőrakétákkal, esetleg ellensúlyokkal vagy légzsákokkal tompítható a becsapódás ereje. Ugyanakkor a holdi gravitáció a földinek mindössze egyhatoda, tehát a gyorsulás mértéke is kisebb, mint egy a Földet megközelítő tárgy esetében. A fékezés nélküli landolás azonban még ilyen esetben is több ezer kilométer per órás sebességről való lassítást jelent talajtéréskor, melyet egy különlegesen kiképzett egység is csak szerencsés körülmények között képes átvészelni. Egy fékezőrakéta alkalmazása már lényegesen biztonságosabb és nagyon megbízható – nem véletlenül használta ezt valamennyi eddigi puha leszállást végző holdszonda. Ez a módszer ugyanakkor a legköltségesebb és a legbonyolultabb megoldás is, ezért a fékezőrendszer valószínűleg több megoldás ötvözésével készül majd.

A cél a Viharok Óceánja?

Egy űrszonda küldetésének a megtervezésében lényeges elem a leszállóhely kiválasztása is. Nem mindegy, hogy hova és hogyan száll le, az adott területnek van-e valami jellegzetessége, a legfontosabb azonban a biztonság, akár a különlegességekről való lemondás árán is.

Mivel a Puli a kivitelezés jelenlegi fázisában több lehetséges végeredménnyel is számol, a terv kilenc leszállóhelyet tartalmaz. Ezek nagy része szabad szemmel vagy egy egyszerű távcsővel is látható a Földről. Néhány potenciális leszállóhely ugyanakkor a Hold túlsó oldalán van. Ahhoz, hogy a szondákat ott működtetni tudjuk szükség lesz a keringőegységre is.

Az űrkutatás történetéből már ismertek az úgynevezett „mare” területek, hiszen a legtöbb szonda, a szovjet Luna 9-től az amerikai Apollo 11-ig, ilyen terepen szállt le. Fiatal területek ezek, amiket egy meteorbecsapódás utáni lávaöntés formált mai képére. Ennek megfelelően a krátersűrűség viszonylag kicsi és néhány kilométeres távot szemlélve nincsenek nagy szintkülönbségek. Ilyen célterület az Oceanus Procellarum (Viharok Óceánja) legfényesebb krátere, az Aristarchus-kráter keleti törmeléklejtője, valamint a Plato-kráter, a Mare Humorum, a Mare Cognitum és a Mare Humboldtianum. Ehhez hasonló, úgynevezett „mare-jellegű” de idősebb, a megnyúlt alakú Schiller-krátertől nyugatra található síkság.

Vannak ugyanakkor olyan területek, amik valamilyen szempontból kiemelkednek a többi közül. A csapat egy másik tervezett leszállóhelye az egyik leghíresebb űrkutatóról, a nem mellékesen magyar származású Kármán Tódorról elnevezett kráter. Ez a lehetséges célpont geológiai és felszínalaktani sajátosságait tekintve mare terület, igazi különlegességét a neve adja.

Jó célponttá tehet egy helyet a geológiai sajátossága is. A Kármán-krátertől nem messze található Thomson-kráter például az egyetlen hely a Holdon ahol már barlangot is találtak – igaz, csak űrfelvételeken. A déli pólushoz közeli Moretus-kráter viszont segíthet a holdi vízjég felfedezésében is. Egy jövőbeli holdbázis számára nélkülözhetetlen a vízjég, az azonban égi kísérőnk felszínén nagyon ritka, hiszen amint fény éri, elszublimál. A pólusokhoz közeli, mély kráterek ugyanakkor állandó sötétségben vannak, így ott komoly esélye van annak, hogy a jég tartósan megmarad. 2009-ben az LCROSS amerikai becsapódó-egység a déli pólus egyik kráterében, a Puli egyik célpontjától nem messze található Cabeus-kráterben ezt igazolta. Mindezek ellenére a legfontosabb szempont a biztonságos leszállás, a jelenleg kiválasztott területek közül pedig a végső célpont csak a holdautó valamennyi paraméterének ismeretében dől majd el.

A Puli csapata bár még a küldetésnek csak korai fázisában jár, szándéknyilatkozatát a GLXP máris elfogadta, a feladatban részt vevő fiatal magyar mérnökök és tudósok pedig a szovjet és európai űrprogramokon már bizonyított szakemberek irányítása alatt gőzerővel dolgoznak a feladat megvalósításán. A csapat legújabb híreiről folyamatosan tájékoztat honlapján, ismeretterjesztő programjaival pedig az ország számos pontján jelentkezik.

Élet és Tudomány, 2010 október

http://www.eletestudomany.hu/