Az Európai Űrügynökség (ESA) JUICE nevű űrszondájának feladata a Jupiter és három, felszín alatti óceánnal rendelkező jeges holdja – a Ganymedes, a Callisto és az Európa – kutatása. A szonda fedélzetén ott van a Wigner Fizikai Kutatóközpont űrkutatóinak közreműködésével fejlesztett berendezés is, amely a küldetés kezdete óta meghibásodás nélkül működik.
A Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) program megvalósításában 23 ország 18 kutatóintézetének és 83 cégének több mint kétezer kutatója, mérnöke és munkatársa vesz részt. Magyarországról a Wigner Fizikai Kutatóközpont, az Energiatudományi Kutatóközpont, és a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont járult hozzá a JUICE misszióhoz.
Az ESA JUICE nevű szondája 2023 áprilisában indult az ESA francia-guyanai űrbázisáról, és várhatóan 2031-ben érkezik a Jupiterhez. A JUICE szonda útja során gravitációs hintamanővereket hajt végre, ezért 2024-ben elrepült a Föld és a Hold mellett, majd 2025-ben a Vénusz közelében fog elhaladni, ezt követően 2026-ban és 2029-ben ismét elrepül a Föld mellett, végül 2031-ben éri el a célját, a Jupitert.
Jelentős sugárterhelést kell a műszereknek elviselni
Az űrszonda tíz tudományos műszert tartalmaz, amelyek között távérzékelő és helyszíni méréseket végző (in situ) mérőműszerek is vannak. A Wigner FK kutatói az in situ méréseket végző részecskedetektor-rendszer (Particle Environment Package – PEP) áramellátó egységének úgynevezett alacsony feszültségű egyenáramú átalakítóját (Direct Current Converter – DCC) fejlesztették. A DCC biztosítja a PEP műszereinek energiaellátását.
„DCC elektromos makettjéből több példányt is kellett készíteni a részecske érzékelő egységek fejlesztői számára. Az űrkutatási műszereknek igen szigorú követelményeknek kell megfelelni, és a megbízhatóságukat többszörösen ellenőrizni kell, megfelelve az ESA előírásainak” – árulta el Nagy János, a Wigner FK projektjének vezetője, hozzátéve, a fejlesztőmérnökök Szalai Sándor jelenlegi kutató professzor emeritus vezetésével számos korábbi űrprogramban közreműködtek, amely a mérnöki hozzáértést biztosítja.
A tervezett részecskedetektorhoz az alkatrészeket az European Preferred Part List (PPL) listáról kellett kiválasztani, amely az űrutazásra minősített alkatrészeket tartalmazza. Azzal is számolniuk kellett a tervezés során, hogy az utazás közben és a Jupiter környezetében jelentős sugárterhelést kell a műszereknek elviselni, ennek megfelelően sugárzásálló alkatrészeket kellett használni. Fontos kritérium, hogy a műszerek az indításnál fellépő vibráció, valamint a bolygóközi tér szélsőséges hő- és vákuum hatásai ellenére is működőképesek maradjanak. A kutatóinak nem volt egyszerű dolga, ugyanis a szerelést csak az ESA szerelési tanfolyamaiból vizsgázott technikus végezheti, ESA által minősített laboratóriumban, a szerelés minden fázisát dokumentálva.
Az indítás óta figyelemmel kísérik a rendszer működését
Bolygóközi űrmissziók esetében a szonda hosszú időn át utazik a céljához, ami akár tíz évig is eltarthat. Ezért rendkívül fontos, hogy a teljes misszió idejére biztosítani lehessen a projekteken dolgozó kutatók és mérnökök szaktudásának, így a hardver és szoftver ismereteknek a megőrzését. „A JUICE projekt hosszú átfutása miatt nélkülözhetetlen a kutatói utánpótlás kinevelése, hiszen a 2031-es érkezéskor (és utána) a mai egyetemisták lehetnek majd a vezető kutatók. A programban való részvételünk elősegíti, hogy magyar kutatók a jövőben is fontos szerepet kapjanak a Naprendszer kutatásában” – hangsúlyozzák a kutatók.
A jelenleg a Energiatudományi Kutatóközpontban dolgozó mérnökök az indítás óta figyelemmel kísérik a PEP rendszer működését, illetve a DCC működési paramétereit. A telemetria adatok szerint az elmúlt két évben a DCC megbízhatóan és meghibásodás nélkül, nyolcvan százalékos energiahatékonysággal működött.
Az űrkutatás és eredményei nemcsak a jövőbeni alapkutatás miatt fontosak, hanem azért is, mert a műszaki kihívásokra adott megoldások már számos területen a mindennapok részévé váltak. „Sosem tudhatjuk előre, melyik alapkutatási eredményből lesz a későbbiekben innováció” – emelik ki a kutatók.
