Ismét nagy naphoz érkezett a hazai űrközösség. Ma landolhat a 67P/Csurjumov–Geraszimenko üstökösre a Rosetta Philae nevű leszállóegysége, melyre az energiaellátó és szétosztó egységet a Műegyetem Űrkutató Csoportjának tagjai készítettek. Sikeres landolást kívánunk Nekik!

A misszió részleteiről: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta
A misszió hivatalos blogja: http://sci.esa.int/rosetta/

A mai napon az eddigi egyik legnagyobb megtiszteltetés érte a Masat-1 alkotói csapatát. A Magyar Nemzeti Múzeum műholdunk 1000. sikeres napja alkalmából elhelyezte a Tudománytörténeti Tárlatába a Masat-1 makettjét. Az eseményről készült fotók megtekinthetőek a galériánkban.

Az előrejelzési eljárás

Előrejelzésünket az AGI STK 10.1.0 szoftverrel és az általa elért műholdpálya- és űridőjárás-adatbázisok felhasználásával készítettük. A szimulációs jelenet (scenario) felépítése a következő lépésekből állt:

1. Előállítottuk a Masat-1 észlelt pályáját a műholdpálya adatbázisokból elérhető TLE-k alapján az SGP-4 algoritmussal a 2014. július 1. és 2014. október 31. közötti időszakra.
2. Lemásoltuk a műhold észlelt pozíció- és sebességadatait az észlelési időszak kezdetének időpontjában.
3. Az észlelési időszak kezdeti időpontjából a fenti kezdeti pozíció- és sebességadatokkal egy újabb műholdat indítottunk, amelyet a HPOP fizikai modell, az NRLMSISE 2000 légkörmodell és az észlelt űridőjárás-adatok adatbázisának segítségével szimuláltunk.
4. Ábrázoltuk a két műhold földközeli- és földtávoli pontjának alakulását az észlelési idő-szakban. A mért és a szimulált adatokat az észlelési időszakban fedésbe hoztuk a szimulált műhold ellenállás-tényezőjének hangolásával. Ennek során az észlelési időszak végén mért és szimulált földtávoli pontok magasságának egyezésére törekedtünk.
5. Extrapoláltunk az észlelt műholdpályát az utolsó elérhető TLE alapján 2014. október 31. és 2015. február 1. között.
6. Végül az észlelési időszakra illesztett fizikai szimulációt tovább futtatva előrejelzést végeztünk a műhold várható pályájának alakulására az előre jelzett űridőjárás-adatok fel-használásával.

Az előrejelzés eredménye 2014. 10. 31-én

Az 1. ábrán látható az észlelt, ill. előre jelzett földközeli és földtávoli pontok alakulása. A fekete és zöld vonalak a TLE-k alapján, míg a cián és ciklámen vonalak a fizikai szimuláció alapján készültek. A vonalak vastagsága az ábrázolt adatok rövid periódusidejű, egy keringésen belüli ingadozásából adódik.

A TLE-k alapján ábrázolt adatsorok az észlelési időszakban a félnaponta frissülő TLE-k alapján készültek, ezért lényegében észlelési adatok, így megbízhatónak tekinthetők. Az előrejelzés időszakában viszont a TLE-k alapján ábrázolt adatok néhány napon túl már nem tekinthetők megbízhatónak. Ennek oka, hogy a TLE-k feldolgozásához való SGP-4 algoritmus csupán nagyon egyszerű „légkörmodellt” tartalmaz, amely inkább az észlelési adatokra való hatékony illesztést, mint a fizikailag reális modellezést szolgálja, előrejelzésre csak korlátozott időtartamig használható. Az a tény, hogy az észlelési időszakban a TLE-k félnaponta frissültek, jelzi, hogy a műhold észlelt pályájában olyan – elsősorban a légkör fékező hatásának tulajdonítható – változások történtek, amelyeket a TLE-k és az SGP-4 fél napnál hosszabb távon nem voltak képesek visszaadni. Ezért az utolsó félnapra vonatkozó TLE felhasználásával kb. három hónapra előrevetített előrejelzés fizikailag irreális adatokat szolgáltat, a visszatérés tényleges időpontjának megbízható előrejelzésére nem használható.

A HPOP szimuláció egy fizikai modellen alapul, amely a műhold pályáját a rá ható erők időbeli integrálásával számítja ki. A HPOP egy részletes gravitációs modellt, valamint az elérhető legfrissebb, NRLMSISE légkörmodellt és a napi frissítésű észlelt űridőjárás-adatokat használja fel. A légkörmodell az észlelt űridőjárás erőssége, valamint az évszak, napszak, földrajzi hely, és magasság függvényében szolgáltatja a légkör sűrűségét, mely elsődleges hatású a pályamagasság alakulására. A modell ezért képes a műhold ellenállás-tényezőjének behangolása után „hozzányúlás nélkül” a 4 hónapos észlelési időszakon keresztül reprodukálni az észlelési adatokat.

Előrejelzéskor a szimulációt tovább futtattuk a behangolt légellenállás-tényezővel, amely azonban éppen a hátralévő, 300 km-es magasság alatt eltöltött szakaszban jelentősen változhat. Ennek oka a megnövekedő légerők miatt a műhold forgásában bekövetkező változás, valamint a légkör kémiai összetételének változása. Ezen kívül a légkör előre jelzett sűrűségében és az űridőjárási adatok előrejelzésében is van bizonytalanság. Mindezek miatt ökölszabályként elmondható, hogy a hátralévő élettartamban mindig +/- 15%-os bizonytalanság van, függetlenül a hátralévő élettartam mértékétől. az ez alapján számított értékeket az 1. táblázat tartalmazza.

Az előrejelzés dátuma:	2014.10.31
A visszatérés várható dátuma:	2015.01.19
A várható élettartam +15%:	2015.01.31
A várható élettartam -15%:	2015.01.07

A bizonytalanság nagysága jelentős többletmunkával kismértékben leszorítható akkor, ha figyeljük és feldolgozzuk a velünk együtt felbocsátott műholdak, köztük elsősorban az 1U-os CubeSat-ok pályáját, melyből a jellemző felszíni borítottságú CubeSat ellenállástényező-változását tudjuk előre jelezni a magasság csökkenésével. A bizonytalanság azonban nagyságrendileg nem csökkenthető, mert azt az általunk elérhető légkörmodell, és az űridőjárás-adatok előrejelzésében lévő bizonytalanságok korlátozzák.

a Masat-1-el egyszerre felbocsátott műholdak listája

Várhegyi Zsolt

November 10-én nagy megtiszteltetés éri Csapatunkat: a Masat-1 makettje elhelyezésre kerül a Magyar Nemzeti Múzeum tudománytörténeti tárlatában. Minden érdeklődőt szeretettel várunk, részvételüket a http://vik.bme.hu/masat címen 2014. november 6-ig jelezni szíveskedjenek.

A Masat-1-et 2012. február 13-án, több műholddal együtt, az Európai Űrügynökség Vega-1 nevű hordozórakétája 1450 km földtávolpontú (apogeum) és 310 km földközelpontú (perigeum) ellipszis pályára helyezte.

Az Európai Únió egy direktívájának megfelelően, melynek célja az űrszemét keletkezésének megakadályozása, kerültek erre a pályára. Ilyen magasságban a műhold várható élettartama 1-4 év a felső-légkör állapotától függően, mivel jellemzően a CubeSat osztályba tartozó műholdak oktatási illetve technológiai kísérlet célzattal készülnek (bár ez a tendencia mára megváltozott, mivel egyre több épül kereskedelmi, üzleti céllal), így a fejlesztők célkitűzései 3 hónap – 1 év alatt teljesülnek.

A műholdak magasságának csökkenése ilyen magasságban elsődlegesen a légköri súrlódás miatt következik be. 300-400 km magasságban ugyan nagyon ritka a légkör (közel tökéletes vákuum), de a műhold 27-28 ezer km/óra sebessége miatt ezen ritka légkör is jelentős fékező hatást fejt ki.

Az 1. ábrán a Masat-1 apogeuma és perigeuma van ábrázolva a Föld felszíntől mérve 2012. február 13-tól 2015. január 15-ig. A 2. ábra ugyanazt ábrázolja 2014. szeptember 1-től 2015. január 15-ig.

Ezen ábrák az AGI STK 10 program ingyenes változatával készültek. A program a pálya adatokat TLE-kből számolja. A program ezen verziója nem használ semmilyen légkör modellt, a műhold süllyedését a TLE-ben található drag-term (süllyedési faktor) alapján számolja. Az adott időponthoz tartozó perigeum és apogeum mindig az időben legközelebbi TLE-vel számolja ki a program. Tehát 2014. szeptember 1-ei időponthoz a szeptember 1-i TLE-t használja a szeptember 2-ai időponthoz a szeptember 2-ai TLE-t használja és így tovább. A görbe alapján úgy tűnhet, hogy a műhold időnként emelkedik, ezen jelenség abból adódik, hogy a NORAD bizonyos pontossággal tudja meghatározni a műhold pozícióját továbbá a TLE adatait feldolgozó algoritmus sem tudja tökéletesen visszaállítani a pálya adatokat a TLE-ből.

A műhold, akkor lép be a légkörbe, mikor eléri az úgynevezett Kármán-vonalt, mely 100 km-es magasságban van. Ez a Masat-1-nél 2014. október 29-ei TLE-vel számolva 2014. december 23-án következik be. Ahogy közeledik a légkörbe lépés, úgy ez az időpont változni fog. Jelenleg azt lehet mondani, hogy a Masat-1 2014. december 15. és 2015. január 15. között fog belépni a légkörbe és elégni. Addig a Masat-1 tovább készít a Földről fényképeket és gyűjtjük a fedélzeti rendszerek adatait.

Hödl Emil Viktor