„Na de drága akadémikus úr, minek adjak én neked pénzt?”
A koronavírusos online idők után idén már másodszor rendezték meg élőben a CEU Határtalan tudás sorozatának soron következő epizódját péntek este. Ember az űrben – a világűr meghódítása címen ezúttal a világegyetem kutatásának és az űr meghódításának legfrissebb eredményeivel ismerkedhetett meg a Nádor utcai auditóriumban összegyűlt, illetve az online közvetítésbe bekapcsolódó közönség.
Az előadók és azt követő kerekasztalbeszélgetés résztvevői a Széchenyi-díjas Kiss László, a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont főigazgatója, Hirn Attila, az Energiatudományi Kutatóközpont Űrkutatási Laboratóriumának vezetője és Arnócz István, a Magyar Asztronautikai Társaság főtitkára voltak.
Kozmológia és praktikum
„Na de drága akadémikus úr, minek adjak én neked pénzt?” – szólíttatta meg magát az államkincstár képzeletbeli őrzőjével Kiss László. A főcsillagász ezzel szemléltette, milyen nehéz megértetni a döntéshozókkal, mi a gyakorlati értelme annak, hogy az asztrofizikusok rendkívül drága eszközökkel olyan kérdésekre keresik a választ, mint hogy mi történt az univerzum létrejöttét követő milliomod másodpercben. Illetve hogy miért is kell dollár- vagy euró-százmilliókat olyan űrtávcsövekre költeni, amelyek még rendes fotókat sem készítenek arról, amit vizsgálnak.
„A csillagászat alapkutatás, fölfedező tudomány. Nem várhatunk azonnali hasznosulást, ugyanakkor meggyőződésem szerint az a jó tudományos kérdésfelvetés, amihez technológiát kell fejleszteni. A csillagászatban ez évszázadokra visszanyúlóan igaz” – indokolta tudományterülete létjogosultságát a pár éve Ausztráliából hazacsábult szabadkai születésű főigazgató, akivel a Qubit egyébként három éve hosszabb interjút is készített.
Kiss szerint a 17.-18. században a távcsövek, a lencsék és tükrök tökéletesítésével épített optikák célja a Jupiter és holdjainak vagy a Szaturnusz gyűrűjének vizsgálata volt, meg egyáltalán annak kiderítése, hogy mi van kint a Naprendszerben. „Cook kapitány egy csillagászati megfigyelés, a Vénusz-átvonulás miatt hajózott a Csendes-óceán déli felére, és aztán történesen felfedezte Ausztráliát” – szemléltette a praktikumot a főcsillagász. Hozzátéve, hogy a csillagászatot mint alkalmazott tudományt a földrajzi helymeghatározástól a hadviselésig számtalan területen bevetették az idők során.
Nincs ez másként manapság sem. „A GPS-es helymeghatározás csak annak köszönhető, hogy évszázadokig kutattuk, és ma már értjük a bolygómozgásokat, a földi gravitációs mező görbületét, hogy alkalmazzuk a newtoni égi mechanikát” – mondta Kiss. A jelenben pedig a minél precízebb mérésekhez szükséges tökéletes műszerek fejlesztése és a nagy adatokkal való foglalkozás igénye facsar ki újabb és újabb, máshol is bevethető alkalmazásokat és algoritmusokat a mérnökcsillagászok és az asztroinformatikusok agyából. Tehát, fogalmazott a főigazgató, „a csillagászatból igenis kijöhetnek hasznos dolgok, csak néha ez kétszáz évig is eltart”, ezt viszont a döntéshozók nehezen emésztik meg.
Exobolygók és a világ legunalmasabb kutatása
A jelenleg a világon főállásban dolgozó húszezer csillagászt és asztrofizikust továbbra is a kozmológia fő csapásiránya foglalkoztatja, vagyis az univerzum keletkezése, a miből, a mikor és a hogyan kérdéseinek megválaszolása. A kozmikus struktúrák, a galaxisok, csillag- és bolygórendszerek keletkezésének és működésének megértése szintén klasszikus kutatási terület. Ugyanakkor sokáig csak a sci-fi-írók és a Földön kívüli intelligenciát elméleti síkon keresők fantáziáját mozgatta meg az elmúlt negyedszázad legfontosabb témája, a Naprendszeren kívüli, más csillagokhoz tartozó exobolygók keresése. „1995 novemberében a svájci Michel Mayor és PhD-hallgatója Didier Queloz bejelentettek egy nagyon furcsa felfedezést a Nature-ben. Az Egy Jupiter-tömegű társ a Naphoz hasonló csillag körül című közlemény az 51 Pegasi nevű forró, Jupiter-szerű exobolygót írta le. Ez 2019-ben egy fél fizikai Nobel-díjat ért, vagyis jelentős felfedezésnek kellett lennie” – fogalmazott Kiss.
Az első, saját csillaga előtt áthaladva napfogyatkozást okozó fedési exobolygót aztán 2000-ben fedezték fel, azóta viszont több mint ötezret, köszönhetően a műszaki fejlesztéseknek és műholdas technológiának. Ehhez Kiss szerint nem árt tudni, hogy egy Naphoz hasonló csillag előtt egy Jupiter méretű bolygó áthaladásakor 1 százalékos fényességcsökkenést észlel a szerencsés megfigyelő, egy Föld méretű bolygó esetében ez csupán alig tízezrednyivel csökkenti a csillag fényességét. „Ez olyan picike effektus, amit a Föld felszínéről a légkör zavaró hatása miatt nem lehet megmérni. Ehhez űrtávcsövek kellenek. A 600 millió dollárba kerülő Kepler 2009 és 2013 között szimultán észlelt több mint 150 ezer csillagot, megmérve azok fényességváltozásait. A világ legunalmasabb kutatásaként négy éven át félóránként készítve a fényképeket az összes észlelt csillagról” – így a főigazgató. A több ezer bolygó felmérésével mindenekelőtt kiderült, hogy hihetetlenül változatos rendszerek működnek a világegyetemben. A Keplernek köszönhetően derült fény arra is, hogy a csillagkeletkezéssel együtt jár a bolygók születése. De ezek a kutatások tették nyilvánvalóvá, hogy „a leggyakoribb bolygótípus a mi Naprendszerünkben nincs is, ezek a szuperföldek vagy minineptunuszok, de azért minden ötödik-hatodik csillagnak van egy Föld méretű bolygója is. Vizsgálatukhoz azonban jól oda kell nézni, ez kergeti a pontosság bűvöletébe a csillagászokat. A pontosság növeléséhez a fényességmérési technológiát kell fejleszteni, és ezért kell a távcsöveinket az űrbe telepíteni.”
A fejlesztésekben magyar csillagászok és mérnökök is részt vesznek, méghozzá meglehetősen aktívan. Kiss kitért arra, hogy a 2018-ban üzembe helyezett 100 millió dolláros amerikai TESS, valamint a tavaly óta működő 100 millió eurós európai CHEOPS mellett a 2026-2027-ben pályára állítandó fél-fél milliárd euróba kerülő PLATO és ARIEL űrtávcső csapataiban is dolgoznak a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont munkatársai. „A CHEOPS építésében magyar ipari partner is közreműködött, a miskolci Admatis cég eszköze az űrteleszkóp keringő egységének 56 kilójából 1,2 kilogrammot tesz ki” – zárta előadását a főcsillagász. A miskolci kft olyan speciális radiátort fejlesztett, amely megvédi az űrtávcsövet a működését egyébként lehetetlenné tevő nagy hőingadozástól.
Új űrkorszak és műholdas technológia a méhészetben
Hogy mennyire nem ritkaság a magánszféra részvétele az űrkutatásban, arra Arnócz István világított rá. A Magyar Asztronautikai Társaság főtitkára szerint 2015-ben történt jelentős fordulat, akkor a magánűrcégekbe fektetett összegek megduplázódtak. „A kockázati tőkebefektetők felfedezték, hogy lehet profitábilis szolgáltatásokat az űrbe telepíteni” – fogalmazott.
Az elmúlt hat évben a „maszekok” innovációban átvették a vezetést a területet addig uraló olyan állami űrügynökségektől, mint az amerikai NASA vagy az orosz Roszkozmosz, amelyek korábban legfeljebb egyedi eszközöket rendeltek meg a privátszférából. A nemzetközi szakirodalomban New Space néven emlegetett legújabb űrkorszakban ma már az olyan vállaltok viszik a prímet, mint az Elon Musk alapította SpaceX, a Jeff Bezos-féle Blue Origin vagy Sir Richard Branson űripari magáncége, a Virgin Galactic. Arnócz szerint az űrutazás élményét kínáló turisztikai szolgáltatások mellett a magánszféra komolyabb feladatokat és az állami ügynökségeknél nagyobb kockázatot is vállal. Az amerikai Axiom Space például az első magánűrállomást építi. A korábban hosszú évekig a NASA kötelékében, a Nemzetközi Űrállomás mérnökcsapatában dolgozó cégalapítók olyan bázist hoznának létre, amely ugyan turisztikai célpontként is működne, ugyanakkor űrlaborhátteret is biztosítana a legkülönfélébb kutatásoknak az anyagtudománytól a genetikáig.
A New Space másik területét az űreszközök földi hasznosítása jelenti. A műholdas távérzékelés évek óta szolgálja például a légi, vízi és szárazföldi közlekedést vagy a mezőgazdaságot. Az utóbbi területen a terménybecslés vagy az aszály-előrejelzés mellett azonban másra is használhatók az egyre tökéletesebb felbontású és egyre gyakrabban élő (real-time) képek. Arnócz ezek közül egy általa is fejlesztett szolgáltatást is megemlített, amely a méhészek dolgát könnyíti meg. A műholdas megfigyelés ebben azzal segít, hogy valós időben térképezi fel a gyűjtési időszakban a kaptárak környezetét, felmérve, hogy a dolgozó méhek által berepült területen milyen a virágzó vegetáció, akad-e veszélyes, vélhetően rovarirtóval kezelt növénykultúra, de arról is tudósít, hogy milyen fázisában jár a virágzás.
Kockázatok és mellékhatások
A Föld légkörén kívüli emberi tevékenység jelentős veszélyekkel jár – hívta fel előadásában a figyelmet Hirn Attila. Az Energiatudományi Kutatóközpont Űrkutatási Laboratóriumának vezetője szerint miközben a világűr egyre többek számára válik elérhetővé, egyetemi kutatócsoportok üzemeltetnek például apró, cubesatnak nevezett kockaműholdakat, magáncégek szerveznek civileknek légkört átlépő turistautakat, és egyre több vízió születik a Hold mellett a Mars és még távolabbi égitestek kolonizálásáról, a világűr továbbra is rideg környezet. A napkitörésektől az űrszeméten át a kisbolygókig számos veszélyforrást rejt a kozmosz, de ezek közül a kozmikus sugárzás jelenti az egyik legkomolyabb kockázatot. Ez a Föld felszínén mért értéknek akár többszázszorosa is lehet.
A Föld körül keringő űreszközöket érő kozmikus sugárzásnak alacsony földkörüli pályán három fő összetevője van: a Naprendszeren kívülről érkező galaktikus kozmikus sugárzás (főként protonok, alfa-részecskék, kisebb részben elektronok és nehezebb atommagok); a Napból érkező szoláris sugárzás (protonok és elektronok); valamint a Föld mágneses mezeje által befogott töltött részecskék (protonok és elektronok), amelyek sugárzási övekben vannak jelen a Föld körül. Ezek az elsődleges részecskék az űrjárművet alkotó anyagokkal kölcsönhatásba lépnek, és másodlagos részecskéket generálnak (neutronok, protonok, nehezebb ionok). A fentiek mellett észlelhető a kozmikus sugárzás nem részecskékből álló része is, ez a gammasugárzás.
Az Energiatudományi Kutatóközpont munkatársai először 2001-ben, a Nemzetközi Űrállomás első állandó legénységének felbocsátásakor kaptak meghívást, hogy passzív detektorokkal részt vegyenek a Nemzetközi Űrállomáson zajló sugárzásmérési és űrdozimetriai programokban, amelyek mindmáig folynak. Hirn előadásából az is kiderült, hogy a magyar fejlesztésű dózismérő szerepet kap a későbbi, emberes Mars-küldetések előkészítésében is.
A Határtalan tudás Ember az űrben – a világűr meghódítása című epizódja az alábbi videóban tekinthető meg teljes terjedelmében:
A CEU Határtalan tudás sorozatának korábbi epizódjairól itt olvashatsz.
Korábbi kapcsolódó cikkeink:
