A Pille után is sikerült nagyot villantanunk az űrben – forradalmi áttörést hozhat az új magyar sugárzásmérő

A magyar űrkutatás egyik ikonikus műszere, a Pille sugárzásmérő évtizedeken át szolgált alapvető referenciaként az űrdozimetria (sugárzásmérés – szerk.) területén, miközben a technológia és az űrrepülések jellege alapvetően megváltozott. A 27G-Technology Kft. RANDAM-kísérlete és RadNano Infinity műszere ezt az örökséget nem másolva, hanem továbbgondolva viszi tovább: a legmodernebb félvezetőalapú technológiával, valós idejű mérési képességekkel és rendkívül kis méretben kínál új megoldásokat az űrhajósokat érő sugárterhelés vizsgálatára, illeszkedve az emberes űrrepülések mai és jövőbeli kihívásaihoz.

A jelentős űripari érdeklődéssel fogadott mérőegységeket a HUNOR-program keretében a Nemzetközi Űrállomáson több űrhajós is tesztelte.

***

Miképp vitte tovább a Pille dózismérő korábbi eredményeit a RANDAM?

Műszakilag a RANDAM teljes mértékben különbözik a Pille dózismérőtől; a közös pont az, hogy ugyanarra az elsődleges célra terveztük: az űrhajósok egészségvédelmét szolgáló sugárterhelés mérésére. A Pille tervezői és fejlesztői az akkori technológia élvonalában készítettek csúcskategóriájú sugárzásmérő műszereket; mi a 27G-nél ugyanezt tesszük, a korunknak megfelelő, legmodernebb, félvezetőalapú megoldásokkal.

A Pille feltalálóival és fejlesztőivel kutatócsapatunk jó kapcsolatot ápol, az elmúlt években többször is volt lehetőségünk konzultálni velük fejlesztéseink során. Emellett a Pille, valamint alkotói által készített egyéb műszerek korábbi küldetések során mért tudományos eredményeit is felhasználjuk kutatásainkban, mivel ezek fontos és hasznos referenciaadatok az űrdozimetria kutatási területén.

Miben másabb ez az eszköze, mint a Pille?

A működési elv teljesen különböző. A Pille alapvetően egy úgynevezett „passzív TLD” (thermolumineszcens doziméter), azaz a termolumineszcencián alapuló mérési elvet alkalmazó eszköz. A TLD műszerek működése során az űrhajósok által hordott eszközt érő sugárzás hatására egy speciális, sugárzásra érzékeny kristályban gerjesztett állapot alakul ki.

A kiolvasáskor ezt a kristályt felmelegítik, aminek hatására a gerjesztett állapot fénykibocsátás kíséretében megszűnik, és a kibocsátott fény mennyisége alapján utólag meghatározható, hogy az eszközt milyen mértékű, ionizáló – az emberi szervezetre káros – sugárzás érte.

A 27G Technology Kft.-nél ezzel szemben a legújabb, félvezetőalapú dozimétereket fejlesztjük és gyártjuk. Űrhajós műszerünk a vállalat „zászlóshajó” eszközére, a RadNano nevű dózismérő legújabb modelljére épül, amely a világ legkisebb és egyik legenergiatakarékosabb félvezetőalapú dózismérő megoldása.

Az eszközt több mint tíz éve folyamatosan fejlesztjük, és partnereink már a világ több mint 25 országában használják különböző műholdas küldetésekhez, valamint a nukleáris és elektronikai iparban, illetve orvosi alkalmazásokban.

Hogy kerültek kapcsolatba a HUNOR Magyar Űrhajós Programmal?

A HUNOR-program által meghirdetett nyílt felhívásra küldtük be kísérletjavaslatainkat, és nagy örömmel csatlakoztunk ehhez a lehetőséghez. Számunkra különösen nagy kihívást jelentett, hogy emberes küldetésben is kipróbálhassuk eszközeinket, hiszen bár az elmúlt években számos műholdas űrprojektben vettünk részt sikeresen fejlesztéseinkkel, a HUNOR-program keretében nyílt először lehetőségünk arra, hogy űrhajósok sugárterhelését mérjük.

Ezt a feladatot a Nemzetközi Űrállomáson végezzük, az erre a célra továbbfejlesztett eszközeinkkel. A műszer a RadNano Infinity nevet kapta; maga a kísérlet a RANDAM nevet viseli (RAdNano Dosimeter Astronaut Module), bár a gyakorlatban az eszközt is sokan így emlegetik.

 A végeredményként elkészült műszer megközelítőleg harmad akkora méretű és tömegű, mint a jelenleg is széles körben alkalmazott korábbi megoldások: mindössze 55 gramm össztömegű, és nagyjából egy gyufásdoboz méretének felel meg.

A műszerek legújabb fejlesztésű, félvezetőalapú fotonsokszorozó detektorainkat alkalmazzák, egy speciális szcintillátoros megoldással kombinálva. Ez a rendszer az ionizáló sugárzást látható fénnyé alakítja, amelyből a műszer képes következtetéseket levonni a sugárzási környezet jellemzőire.

Sugárzásmérő: emberélet is múlhat rajta

Hogy működik pontosan a RadNano?

A műszerünk nagy előnye a passzív (pl. TLD) eszközökkel szemben, hogy folyamatosan monitorozni lehet vele a változásokat, és vészhelyzet esetén azonnal jelezni tudnak az űrhajósoknak. A műszereket elláttuk kijelzőkkel is, amelyekről az űrhajósok azonnal le tudják olvasni a mért értékeket. A passzív eszközök esetén ezzel szemben csak a kiolvasásnál kapnak a felhasználók információt arról, hogy mi történt korábban. A műszerünk másodpercenként rögzítette a mérési eredményeket az egész küldetés alatt. Nagy felbontású eredményeket kaptunk, amik segítségével nemcsak az összdózist, hanem a sugárzás intenzitását is lehet tanulmányozni. 

A Nemzetközi Űrállomás keringési pályájának ismeretében az időben folyamatosan rendelkezésre álló adatok segítségével pedig térbeli információkat is ki tudunk nyerni az adatokból, vagyis 

Ezen előnyös tulajdonságok miatt nagy az érdeklődés az amerikai partnereink irányából is, mivel sokszor a rendelkezésre álló műszereik lehetőségeihez képest nagyobb felbontásra lenne szükségük a kutatásaikhoz.

A parányi, energiatakarékos műszerek az akkumulátorok újratöltése nélkül, a teljes küldetés alatt folyamatosan mérték és rögzítették a tudományos adatokat, beleértve az űrhajósok sugárterhelését és más környezeti tényezőket is, 

• például a hőmérsékletet,
• a légnyomást,
• a páratartalmat,
• a szén-dioxid-koncentrációt 
• és a fényintenzitást, 

amelyek nagyon hasznos információk a HUNOR-program számos élettani és biokémiai kísérlete számára.

Az energiatartalékos működésnek köszönhetően a műszerekben elhelyezett gyorsulásmérők képesek voltak feltérképezni a küldetés során fellépő gyorsulásokat is, amelyek a dozimetriai adatok mellett több kísérlethez hasznos tudományos adatként szolgálnak. Összesen 10 prototípus műszert küldtünk fel a Nemzetközi Űrállomásra, amelyeket több űrhajós is előszeretettel használt az Ax-4 küldetés során. Az űrhajósok a küldetés után nagyon pozitívan nyilatkoztak a műszerekről, hasznosnak találták őket, és előszeretettel javasolták a felhasználásukat más űrrepülésekhez is a jövőben. 

Milyen protokoll révén jutott fel a Nemzetközi Űrállomás fedélzetére ez a fejlesztés?

Mivel teljesen új fejlesztésű műszereket készítettünk, ezeknek több szigorú ellenőrzési folyamaton kellett sikeresen megfelelniük ahhoz, hogy az űrhajósokkal együtt eljuthassanak a Nemzetközi Űrállomásra. Az ilyen küldetések során bizonyos helyzetekben akár emberéletek is veszélybe kerülhetnek, ezért az eszközöknek rendkívül szigorú biztonsági és környezetállósági vizsgálatokon kellett bizonyítaniuk megbízhatóságukat.

A vizsgálatokat és azok értékelését a NASA szakemberei végezték el. Mivel már a tervezés során is azt a szemléletet követtük, hogy a műszereink a lehető legbiztonságosabbak legyenek, sikerrel megfeleltek ezeknek az elvárásoknak.

A műszaki kialakítást többek között vákuumban is teszteltük, mivel ez az új eszköz azon kevés létező dózismérők egyike, amelyek közvetlenül az űrben – akár egy űrséta során is – használhatók.

Mely kísérletek során alkalmazták a dózismérőt?

Tíz műszerünk utazott Kapu Tiborékkal a Nemzetközi Űrállomásra. Ezek közül négy példányt a RANDAM-kísérlethez használtak, amelyek az űrhajósok sugárterhelésének megfigyelésére voltak kijelölve, míg a további eszközöket más HUNOR-kísérletek monitorozására helyezték el az űrhajósok.

A NASA szabályzata szerint, mivel kísérletünk a Human Research, azaz emberi alanyokat érintő kategóriába tartozik, a kutatásban részt vevő űrhajósok személyazonosságát szigorú orvosetikai szabályok védik, ezért azt nem hozhatjuk nyilvánosságra. A fennmaradó hat műszerről azonban elmondható, hogy valamennyi érintett hazai kutatócsoport számára hasznos tudományos adatokat rögzítettek.

Minden olyan magyar kísérlet közelében elhelyeztek egy dózismérőt, amely a sugárzás hatásait vizsgálta, vagy ahol fontos volt a környezeti paraméterek folyamatos nyomon követése. Ennek köszönhetően 

Mikorra várhatók az első eredmények? Ezek mely tudományterületek munkáját tudják majd segíteni?

A világon elsőként sikerült egy ilyen űrküldetést a rakéta indításától egészen a visszaérkezésig végigkísérnünk hordozható dózismérőkkel, az akkumulátorok újratöltése nélkül. Úgy gondolom, ez már önmagában is jelentős műszaki eredmény. Január első hetében be is nyújtottunk egy tudományos publikációt az eddig feldolgozott eredmények alapján.

A küldetést követően jellemzően több hónapot vesz igénybe az adatok részletes feldolgozása és a tudományos cikkek elkészítése. A benyújtást követően az eredményeket és következtetéseket független szakértők ellenőrzik, és csak jóváhagyásuk után jelenhetnek meg nyilvánosan.

Számos kutatócsoport várja már a műszerek által szolgáltatott adatokat; a legtöbb érintett számára a saját vizsgálataikhoz szükséges mérési eredményeket előzetesen már el is juttattuk. A sugárzással kapcsolatos adatok kiértékelése a legösszetettebb feladat, mivel több referenciamérést is terveztünk annak érdekében, hogy a lehető legpontosabb következtetéseket tehessük közzé.

Szerencsére jelentős támogatást kapunk hazai kutatóintézetektől, ugyanakkor sok esetben külföldre is utaznunk kell, hogy speciális berendezésekkel – például részecskegyorsítókkal – kalibrációs méréseket végezhessünk.

Az Axiom-4 küldetés összesen hatvan kísérletének majdnem a fele magyar vonatkozású volt. Mennyire lett most helye a magyar tudományos élet szereplőinek a nemzetközi űrkutatásban? Milyen szerep várhat hazánkra a jövőbeli Hold- és Mars-küldetések során?

A hazai űrtevékenység eddig is komoly és rendkívül színvonalas eredményeket ért el, hiszen 

Kétségtelen, hogy Kapu Tibor útja és az Ax-4 küldetés az eddigi egyik legkiemelkedőbb mérföldkő ebben a folyamatban.

Mind a HUNOR szakemberei, mind mi, kutatók rendkívül értékes tapasztalatokat szereztünk, különösen az emberes űrrepülések területén, és ezek a tapasztalatok a jövőben is közvetlenül hasznosulhatnak. Már most is több hazai kutatócsoportnak – köztük nekünk is – vannak a Hold- és mélyűri kutatásokat célzó, világszínvonalú nemzetközi projektjei.

Az űrkutatás egyre hangsúlyosabb szerepet tölt be az emberek mindennapjaiban, és úgy gondolom, hogy ezen a területen Magyarország számára kifejezetten kedvezőek a jövőbeli kilátások, legyen szó akár tudományos, akár technológiai vagy ipari együttműködésekről.

Nyitókép: Axiom Space