„Adjatok egy szilárd pontot, hol lábamat megvethetem és kimozdítom helyéből a Földet.”

-Arkhimédész-

Az első bevezető cikk után ma egy kicsit közelebbről vesszük szemügyre a Cassini-Huygens küldetés szondáját, bemutatván néhány általánosan használt berendezést és technikai megoldást. Azért is időszerű mindez, mert ezen a héten az űrben ragadunk, lévén hétfő hajnalban minden idők legkomplikáltabb – és legelképesztőbb – leszállási manővere keretében az eddigi legnagyobb rover teszi le kerekeit a Mars felszínére. Utóbbiról a hét valamelyik hátralevő napján lesz szó, most vigyázó szemeinket a Szaturnusz felé irányítjuk!

Azt gondolhatjuk, hogy a végtelen űrben viszonylag könnyű dolgunk van, ha már sikerül a helyes irányba elindítani egy szondát, hiszen ha ráállítottuk a kiszámított pályagörbére, onnantól semmi el nem térítheti céljától. Ez nagyjából igaz is, de miként a Föld is forog tengelye körül, nem csak kering a Nap körül, úgy az űrszonda is végez más jellegű mozgásokat. Ez az elvégzendő tudományos feladatok és a kommunikáció miatt egy megoldandó probléma elé állítja a fejlesztőket, hiszen mindennemű helyzetváltoztató mozgás ellenére a távközlési antennáknak mindig a megfelelő irányba kell állniuk, miként bizonyos műszereknek is. Az űrszondát ezért stabilizálni kell, ami nem könnyű feladat, hiszen az arkhimédeszi szilárd pont nem áll rendelkezésre sem a világ kifordítására, sem az űrszonda rögzítésére. Azt is mondhatjuk, hogy az űrszonda csak „magára támaszkodhat” a szó legszorosabb értelmében. A Cassini esetében egyébként a maga nemében hatalmas berendezésről beszélhetünk 2,4 tonnás súlyával (üzemanyaggal együtt 5,6 tonna kilövéskor), 6,8 méteres magasságával és 4 méteres szélességével.

Jellemzően két megoldást lehet alkalmazni: az első a forgással történő stabilizálás. Lényegében a bolygók, holdak, egyéb égitestek lemásolásával a szonda folyamatosan forog saját tengelye körül, mely ellenállóvá teszi a kis zavaró hatásokkal szemben. Ez a legegyszerűbb megoldás, mely azonban értelemszerűen lehetetlenné teszi a napelemek alkalmazását, így viszonylag sok energia tárolására van szükség a szükségszerűen hengeres alakú műszer életben tartásához. Ezen felül gondoskodni kell az antennák forgásának kompenzációjáról, hogy azok mindig visszanézzenek a Földre. A forgási sebességben történő apró változásokat apró fúvókákkal lehet helyreállítani minimális üzemanyagfelhasználással.

A másik megoldás technikailag bravúrosabb, de sokkal kényelmesebbé és egyszerűbbé – vagy egyáltalán lehetségessé – teszi a tudományos munkát végző műszerek dolgát. A szondát 3 tengely mentén stabilizálják, tulajdonképpen a 3, egymásra merőleges tengely körüli forgását együttesen akadályozzák meg, vagy tartják a kívánt értéken. Ezt megtehetik apró fúvókák rendszerével, de nem ez a bevett eljárás, mert a hajtóművek által kibocsátott anyag sok esetben zavaró lehet a szenzorok számára (pl: Hubble űrteleszkóp, senki nem akar kibocsátott port fényképezni egy több milliárdos eszközzel). Helyette lendkerekeket alkalmaznak, melyek felpörgetésével vagy lassításával a szonda impulzusmomentuma a kívánt értéken tartható. Leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy a nem kívánt „forgásmennyiséget” átadjuk a kerekeknek a szonda törzséről.

A Cassini esetében az utóbbi megoldást választották. Meg van tehát az irány, de kell még energia (az eszközön 1630 különböző elektromos berendezés, 22000 csatlakoztatás és 14 km vezetékelés található). A Szaturnusz távolságában a Nap már csak egy halványan pislákoló labdacs az égen a földi körülményekhez képest, így a napelem nem járható út. Helyette az életet adó Joule-okat RTG (radioizotrópos termoelektromos generátor) egységek szolgáltatják. A roppant hangzatos név mögött egy tulajdonképpen egyszerű elveken alapuló eszköz rejlik. Üzemanyagként radioaktív izotópokat használ, melyek természetes módon bomlásnak indulnak. A bomlás hőt termel, amelyet elektromos árammá alakítanak. Ehhez a Seebeck-effektust hívják segítségül, amely szerencsére általános érvényű fizikai törvényként mindenütt rendelkezésre áll. Lényege, hogy ha két különböző anyagú fémlapot összekötünk egy elektromos áramkörben, és az egyiket melegen a másikat hidegen tartjuk, akkor a körben áram indul (ahogy nagy melegben az emberek megindulnak a hűvösebb strand felé, hogy egy semmilyen szempontból sem korrekt analógiával éljünk). A fedélzeten 3 RTG található, melyek együtt 6-800 watt energiát szolgáltatnak. Érdemes ezen a ponton elgondolkozni kicsit, és ránézni a lakberendezési tárgyainkra. Ez az energiamennyiség egy átlagos konyhagépet éppen csak életben tartana, ha minden más ki van kapcsolva. Ennek fényében elég figyelemreméltó teljesítményt villamosmérnöki szempontból, hogy a szonda eljut a Szaturnuszig és ott évtizedeken át működőképes marad... Utóbbi miatt a megbízhatóság kulcskérdés, mert viszonylag nehéz lenne akkumulátort cserélni. Az RTG hatalmas pozitívuma, hogy nem rendelkezik mozgó alkatrésszel, jelentősen redukálva a hibalehetőségek számát (nézzük meg, hogy hányszor romlik el egy kapa, és hányszor rotációs társa). Persze mondanunk sem kell, hogy a fedélzetre rakott hasadóanyag miatt élénk tiltakozások folytak annak idején a kilövést megelőzendő időkben.

Mire használják az előállított elektromos áramot? Temérdek különböző mérőműszer üzemeltetésére. A fedélzeten rengeteg különböző spektroszkóp, fényképező, por analizáló, stb. berendezés található, melyek részletes taglalásától itt eltekintenénk, hiszen nagyszerű leírások találhatóak róluk máshol, köztük a küldetés hivatalos honlapján. Egy dolgot kell még mindenképpen kiemelnünk: a Huygens szondát, melyet a Titánt 1655-ben felfedező holland csillagász tiszteletére neveztek el. Nem véletlenül esett rá a választás, hiszen a Huygens küldetése nem más volt, mint a Titán felszínén való landolás. Itt is érdemes egy pillanatra belegondolni, micsoda teljesítményről beszélünk: 7 év út után a Cassini a Szaturnusz körül áll pályára, és innen bocsát le szondát egy távoli holdra, először a történelem során. Mindezt lényegében automatikusan, hiszen a kommunikáció a nagy távolság miatt csak nagy késéssel lehetséges. A 319 kilós berendezést az Európai Űrügynökség fejlesztette és 7 év utazás után 2004 decemberében vált le „anyahajójáról”, hogy megkezdje 22 napos útját a misztikus Titán felé.

Hogy mit talált? Arról legközelebb lesz szó.