Mik azok a lágy cellák, amelyekkel Kapu Tibor, Magyarország második kutatóűrhajósa is kísérletezett a Nemzetközi Űrállomáson? Miért kiáltott fel a lágy cella-kísérlet során japán kollégája, és hol lehet majd kamatoztatni a most megszerzett tudást? A Gömböc „atyjával”, Domokos Gábor professzorral beszélgettünk. Interjúnk.
Hogy fedezték fel a lágy cellákat?
A lágy cellákról 2024-ben publikáltunk egy, négy szerzős cikket, melynek szerzői Alan Goriely, az Oxfordi Egyetem Matematika Intézetéből; G. Horváth Ákos, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Matematika Intézetéből; Regős Krisztina, a BME doktorandusza; és jómagam. A Scientific American a sztorit címlapon hozta, ami óriási elismerés a magyar tudomány számára – akárcsak az, hogy a Nature magazin kiemelt témaként kezelte.
A lágy cellák olyan térbeli testek, amelyeknek nincs hegyes sarkuk, viszont a teret hézagok és átfedések nélkül képesek lefedni.
A tér átfedés- és hézagmentes kitöltése egy általános probléma, amellyel mindenki találkozik, hiszen a fürdőszoba falát is csempékkel borítjuk be. Ennél a műveletnél egyrészt azt szeretnénk, hogy a csempe ne fedje át a másikat, másrészt viszont lehetőleg ne maradjanak hézagok.
Hasonló kérdés merül fel az építészetben is: miként lehet egy falat úgy felépíteni kövekből, hogy egyrészt ne fedjék egymást a kövek, másrészt ne maradjanak hézagok. A térkitöltés elmélete tehát egyrészt gyakorlati probléma, másrészt egy hatalmas matematikai kérdéskör alapja, amelyről immár 2500 éve gondolkodnak. Bár kevesen tudják, erről Arisztotelész és Platón is vitatkozott.
Talán a legegyszerűbb térkitöltés a négyzet a síkban, illetve a kocka a térben. Ezzel mindenki találkozott, aki legóból épített már ezt-azt. A síkbeli és térbeli feladat azonban alapvetően eltér, ugyanis síkban körökkel vagy sima alakzatokkal nem lehet a falat leburkolni, mert maradnak hézagok. Síkban valami vagy sima, vagy van sarka. Kiderült azonban, hogy a térben van egy olyan lehetőség, ahol olyan testekkel lehet dolgozni, amelyek ugyan nem teljesen simák, de nincsenek hegyes sarkaik sem. Ez volt a felfedezés lényege – az ilyen, hézagmentesen teret kitöltő testeket nevezzük lágy celláknak.
Első ránézésre ezek a 3D-s makettek olyanok, mint a gerinc csigolyái.
Így van – ezt már mások is felvetették, és nem is véletlen az analógia. A lágy cellákból végtelen sokféle van. A mi munkánk lényege az volt, hogy felismertük: ezek a testek léteznek, és matematikailag elég jól körülírtuk a geometriájukat, valamint meghatároztuk, milyen típusúak lehetnek.
A lágy cellákról sokaknak rögtön biológiai analógiák jutnak az eszükbe – talán éppen azért, mert a természet mintha kerülné a hegyes sarkokat. Képzeljünk csak el egy mélytengeri csigát, amelynek a háza cellákból áll! Elképzelhetetlen, hogy annak sarkai legyenek, hiszen összeroppanna a csiga – a sarkok ugyanis kellemetlenek a feszültségek szempontjából. Talán sokan emlékeznek rá, hogy repülőgépeken kísérleteztek a kerekded ablakok helyett szögletesekkel; ennek a kísérletnek az lett a vége, hogy az ablakok a sarkoknál berepedtek, és egyes gépek le is zuhantak.
Korábban már különböző területek kutatói is láttak ilyen, éles sarkok nélküli alakzatokat, de eddig nem volt nevük ezeknek a formáknak. Most, hogy már van nevük, kicsit könnyebb azonosítani őket, és talán kicsit könnyebb megérteni azt is, hogy mi miért van, és mi mihez kapcsolódik.
Ez
hiszen a lágy cellák nanométeres léptékben is előfordulhatnak.
Ugyanakkor léteznek makroszkopikus, centiméteres léptékű, vagy akár több száz kilométeres lágy cellák is.
Miként kerültek kapcsolatba a HUNOR – Magyar Űrhajós Programmal?
Sem Kapu Tibort, sem Cserényi Gyulát nem tanítottam a BME-n. Tiborral onnan ered az ismeretség, hogy néhány évvel ezelőtt az Atlas Obscura című oldalon ő osztott meg néhány fotót és egy részletes leírást a Corvin közben található Gömböc-szoborról.
A HUNOR-program kutatás-fejlesztési igazgatóhelyettese és kommunikációs munkatársa a lágy cellákat bemutató tanulmány megjelenése után keresett meg azzal az ötlettel, hogy működjünk együtt a kutatás-fejlesztési részlegükkel, és közösen készítsünk elő egy olyan kísérletet, amelyet Kapu Tibor felvisz magával a Nemzetközi Űrállomásra.
Idővel az az ötlet fogalmazódott meg, hogy az úgynevezett f2 cellával lehetne egy vizsgálatot elvégezni. A lágy cellák geometriájának közös vonása, hogy több görbe éllel rendelkeznek, a lapjaik pedig úgynevezett minimálfelületek. Tehát ha az f2 cella vázát a Földön bemártom szappanoldatba, akkor ezek az említett felületek szappanhártyaként megjelennek. A fizikusok pedig azzal álltak elő, hogy ezt az űrben is ki kellene próbálni, ahol súlytalanság uralkodik, és megvizsgálni, miként viselkedne az f2 cella, ha nem szappanoldatba, hanem tiszta vízbe mártanánk.
Ezt is ajánljuk a témában
Milyenek voltak az Axiom–4 küldetés utáni hazai és nemzetközi visszajelzések? Milyen további együttműködési lehetőségek merültek fel az űrkutatás szereplőivel? Mikorra várhatók a kísérletek első eredményei? Többek között ezekről kérdeztük a magyar tudomány napján a HUNOR-program kutatás-fejlesztési igazgatóját, Nagy Balázst. Interjúnk.
A víz miatt nem volt ez veszélyes az Űrállomás fedélzetén? Hiszen a megannyi elektromos műszer miatt az űrhajósok tisztálkodni is elég speciális módon tudnak.
De bizony, kellő odafigyelés nélkül ez egy veszélyes kísérlet lehetett volna, amellyel Kapu Tibor és parancsnoka, Peggy Whitson is órákat töltött el. Egy olyan kísérletbe vágtunk bele, amilyet korábban még senki sem végzett. Az előkészítés hat hónapig tartott; ebben részt vett a BME, az ELTE, a HUNOR-program fizikusai – köztük külön kiemelném Balázs Boldizsárt és Nagy Balázst, a program kutatás-fejlesztési igazgatóját –, az AX-4 stábja, a NASA, valamint természetesen Kapu Tibor és Peggy Whitson is. A protokoll különböző verziói négyszer járták meg az utat Budapest és Houston között. Kijelenthetem, hogy
a NASA-nál óvatosabb szervezetet még nem láttam.
Így jutottunk el arra a pontra, amikor azt mondtuk: meg lehet próbálni – de nem tudtuk pontosan, hogy űrbeli körülmények között mindez hogyan fog kinézni. Tibor és Peggy azonban teljes mértékben felvállalták a projektet az összes ezzel járó felelősséggel és kockázattal, nem beszélve a jelentős pluszterhekről.
A víz a súlytalanság állapotában gömb formájában lebeg. S bár praktikusan nincs gravitáció, felületi feszültség viszont van, így a víz képes hozzátapadni a lágy cella műanyag vázához. Földi körülmények között ez a szappanoldatra igaz, amely membránokat képez. Mi azonban az űrben ennél sokkal merészebb kísérletet terveztünk: nagyon leegyszerűsítve a feladat az volt, hogy Kapu Tibor vízzel töltse meg ezt a vázat.
A kísérlet alatt mind Kapu, mind Whitson nyakában ott volt egy törölköző – arra az esetre, ha „elszabadulna” a víz a helyiségben, hogy azonnal el tudják kapni. Sőt,
Tibor ezért még egy ebédet is kihagyott – ami űrkörülmények között akár életveszélyes is lehet egy asztronauta számára!
Hogy zajlott pontosan a lágycella-kísérlet?
Kapu Tibor fecskendőkkel próbálta a vizet a vázba juttatni úgy, hogy az ne szivárogjon ki. Ennek során olyan felvételek készültek az áramló víz dinamikájáról, amilyeneket emberi szem korábban még nem látott. Például van egy olyan videó, amelyen
a vázban egy víztömeg található; ehhez Tibor még igyekszik plusz vizet hozzáadni, mire a test másik oldalán kiszökik a folyadék, és mint egy nyelv, kinyúlik, majd visszahúzódik. Ilyet korábban még senki sem látott.
Ez az alapvetően demonstrációs céllal tervezett kísérlet tehát olyan jelenségeket mutatott meg, amelyekre korábban nem volt példa. Amikor az űrállomáson szolgáló japán űrhajós meglátta a felvételt, felkiáltott:
Ez a tudomány művészete!”
A projekt célja ugyanakkor az is volt, hogy a magyar középiskolásoknak megmutassuk, milyen szép tud lenni a fizika és a geometria. Valóban több ezer diákot sikerült elérnünk azzal, hogy szimultán kísérletezhettek a Nemzetközi Űrállomáson tartózkodó magyar kutatóűrhajóssal. Azóta több iskolától is kaptunk levelet, hogy küldjünk nekik lágy cellákat – ezeknek a kéréseknek pedig eleget is tettünk. Rövidesen a HUNOR is forgalmazni kezd olyan mágneses játékokat, amelyek a lágycella-kísérletek alapján készültek.
Az a szerencse ért minket, hogy Kapu Tibor és parancsnoka elérték, hogy azokat a lágy cellákat, amelyek megjárták az Űrállomást, Tibor haza tudta hozni – nem égették el őket, mint más kísérleti eszközöket. Bevallom, meghatódtam, amikor ezt a csomagot az egyetemi előadóban a kezembe nyomta. Azóta is mutogatom a hallgatóknak az előadásaimon.
Az egyetemen és a közoktatási intézményekben továbbra is zajlanak a bemutatók és az előadások, miközben a háttérben új együttműködésekről is folynak egyeztetések – többek között az Európai Űrügynökséggel (ESA), valamint amerikai magáncégekkel. Mind a tanulmány, mind a kísérlet híre elterjedt a nemzetközi tudományos világban, így ma már külföldi kutatók is érdeklődnek iránta.
Nyitókép: HUNOR-fotó
A Demján Sándor Tőkeprogram (DSTP) az egyik legígéretesebb finanszírozási lehetőség a hazai cégek számára. A konstrukció fedezet és önerő nélkül, fix – évi 5 százalékos – hozamelvárás mellett ad tőkeforrást fejlesztésekre. A program előnyeiről Kovács Bálinttal, a Stradamus Zrt. partnerével beszélgettünk.
Milyenek voltak az Axiom–4 küldetés utáni hazai és nemzetközi visszajelzések? Milyen további együttműködési lehetőségek merültek fel az űrkutatás szereplőivel? Mikorra várhatók a kísérletek első eredményei? Többek között ezekről kérdeztük a magyar tudomány napján a HUNOR-program kutatás-fejlesztési igazgatóját, Nagy Balázst. Interjúnk.
„Magyarország nem csupán szövetségese, hanem barátja is Izraelnek” – jelentette ki Hankó Balázs Yoav Kisch izraeli oktatási miniszterrel folytatott találkozóján.
Az izraeli történész első kurzusát a résztvevők egy része bekiabálásokkal megzavarta, ezért az előadást fel kellett függeszteni.
Illusztris névsor: Kapu Tibor, Bán Mór, Obádovics J. Gyula. Átadták az MCC égisze alatt működő Highlights of Hungary díjakat – íme, a győztesek!
Ezután ugyan megilletődött a srác, de láthatóan elgondolkodott a dolgon.
Frappáns választ adott a kormányfő a hazafelé tartó úton.
A BBC vezetői a 2021 január 6-i események félrevezető ábrázolása miatt mondtak le.
