Kezdetben voltak az apró műholdak. Ennek igen prózai oka volt: az első hordozórakéták egyszerűen nem voltak képesek néhány tíz kilónál nagyobb terhet Föld körül pályára állítani. A Szputnyik a maga hatvan centi átmérőjű, 84 kg-os gömbjével valóságos óriás volt az első amerikai próbálkozásokhoz, a másfél kilós, grépfrút nagyságú (és annak is csúfolt) Vanguard 1-hez vagy a 14 kg-os Explorer 1-hez képest. Aztán persze a kapacitás rohamosan növekedett, pár éven belül már egy élő embert is magában foglaló űrhajó felbocsátása sem okozott gondot. A műholdak, űrszondák egyre bonyolultabbak és nagyobbak lettek, a nyolcvanas évekre már egész űrállomások keringtek odafent. De mindig megmaradtak az apróságok is, melyek egy-két speciális feladat vagy vizsgálat elvégzésére születtek.

A méreten túl azonban nem különböztek egymástól: legyenek kicsik vagy óriásiak, hosszú idő alatt és igen költségesen, gyakran körülményes menedzsmenttel is súlyosbítva készültek el. Ahhoz pedig, hogy a befektetett pénz megtérüljön, speciális, űrbéli körülményekre optimalizált, épp ezért drága hardvereket használtak fel, amelyek akár 10-15 évvel is elmaradtak kapacitásban az egyébként forgalomban lévő általános eszközöktől. Felmerül viszont a kérdés, van-e más, gyorsabb és olcsóbb út az űr elérésére?

Az OSCAR-1, az első rádióamatőr műhold 1961-ben állt pályára. Más elsőségekkel is büszkélkedik: magántőkéből épült és potyautasként (másodlagos hasznos teherként) utazott a Discoverer 36 kémműhold mellett.

A változáshoz vezető utat az amatőr műholdépítők jelölték ki. (Itt az amatőr jelzőt nem a hozzá nem értés, hanem a szűk szakmán kívüli réteg jelzőjeként értsük.) Már a hőskorban is készültek például rádióamatőr szatelliták, kezdve a mindössze 63 dollárból összehozott OSCAR-1-el, ami nem volt több egy rádióadónál és pár elemnél, de az első magántőkéből megépült űreszköz volt. A rádióamatőrök után a következő lépés a műholdépítő egyetemek megjelenése volt az állami és magáncégek mellett, melyekből két kezdeményezést emelnék ki. 1981-ben az angliai Surrey University-n elkészült az UoSat-OSCAR 9, majd pár évvel később az UoSat-2 is, és a tapasztalatokkal jól sáfárkodtak: 1985-ben megalakult a Surrey Satellite Technology Ltd. (SSTL). A kisméretű műholdakra szakosodott cégnek jelentős szerepe volt például a igencsak nehezen megvalósuló európai helymeghatározó rendszer, a Galileo első tesztműholdjának megépülésében. Ugyanakkor bár az SSTL megreformálta a kisműholdak piacát, például a COTS (commercial off-the-self, vagyis általános kereskedelemből beszerezhető) alkatrészek jelentős mértékű használatával, az igazi forradalom nem Surrey-ből indult, hanem egy másik egyetemről.

A CubeSat projekt elődjei a Stanfordon épült OPAL és Sapphire mikroműholdak voltak. Az OPAL hat pikoműholdat (1 kg alatti szerkezet) is magával vitt a hasában, majd pedig pályára állította őket. (Credit: Stanford SSDL)

A kilencvenes évek végén a kaliforniai Stanford University-n két műholdas projekt folyt. A Sapphire újonnan fejlesztett, kisméretű infravörös szenzorokat tesztelt, az OPAL pedig még kisebb műholdak pályára állítására készült. Bár voltak problémák és a hat tenyérnyi apróságból sem mindegyik működött végül, az OPAL-lal szerzett tapasztalatok igen gyümölcsözőek lettek: 1999-ben Bob Twiggs, az OPAL megalkotója a Stanfordról és Jordi Puag-Suari a California Polytechnic State University-ről (Cal Poly) megalkották a CubeSat szabványt. Ez egy egységesített nanoműhold-kialakítást takar, egy 10x10x10 cm-es kockát, melybe a megrendelő tetszőleges kísérletet zsúfolhat bele, feltéve hogy az össztömeg nem lépi túl az 1,33 kg-ot, és betartja a biztonsági és egyéb előírásokat. Nagyravágyók két vagy három kockát egyesíthetnek is. Talán még fontosabb a rendszer másik fele, a szinte bármely hordozórakétára felszerelhető P-POD tárolórekesz, mellyel levették az integrálás terhét is a fejlesztők válláról.

A CubeSatok általában csak pár hetet-hónapot tartanak ki, de hogy mennyire sikeres a műhold, talán nem is legfontosabb, hiszen az igazi „kísérlet” általában az, hogy iskolások, egyetemisták első kézből szerezhetnek tapasztalatokat a műholdak és az űrrepülés világából. A program hatalmas népszerűségre tett szert, főleg mivel a korábbi lehetőségeknél jóval olcsóbban, 50-100 ezer dollárból már végigvihető egy teljes projekt. Rengeteg egyetem, sőt középiskolák is dolgoznak velük, és a „nagyok” sem maradnak ki: a NASA által fejlesztett NanoSail-D napvitorlás is a CubeSat szabványt használta, és az amerikai hadsereg is egy ilyen mikroműholddal lépett be újra az űrbizniszbe tavaly (ami tradicionálisan a légierő felségterülete), sőt még a National Reconnaissance Office (hírszerzés) is rendelt többtucatnyi műholdat kutatás-fejlesztési célokra. Végül, de nem utolsó sorban az első magyar űrszonda, a BME-n épülő MaSat-1 is ebbe a sorozatba tartozik.

CubeSatok egymás között: az AeroCube-2 a pályára állás után készítette ezt a felvételt miniatűr kamerájával a Cal Poly CP4-éről. (Credit: Aerospace Corp.)

Hogy sikerült a CubeSatoknak így lenyomni a műholdkészítés árát? Kellett hozzá a szabvány kidolgozása, és az aranyáron mért, überbiztos űrhardverekről való áttérés olcsóbb, bárhol beszerezhető alkatrészekre. Ezek talán valamivel nagyobb kockázatot jelentenek (bár a kudarcoknak eleve meglepően kis részét okozzák alkatrész-hibák), de cserébe jóval fejlettebb technológiát is biztosítanak, és például a komolyabb számítástechnikai kapacitás okán több funkciót lehet szoftveresen megoldani. Továbbá az egész projektet képes egy kis, akár csak néhány főből álló csoport végigvinni, méghozzá néhány év alatt, ahogy egy egyetemekre szabott programtól elvárható. De lehet-e még ennél is olcsóbbá tenni a dolgot?

Az Interorbital Systems szerint igen, megalkották hát a CubeSatnál is kisebb TubeSatot. A 75 dekás, sörösdoboznál valamivel nagyobb szerkezetet 8000 dollárért lehet megrendelni, és ennyiért a pályára állítást is megkapjuk tőlük. Az IOS ugyanis a szereld-magad műhold mellett hordozórakétát is fejleszt, a Neptune moduláris rakétacsaládot. A rendszer a hetvenes évekbeli OTRAG projekt unokatestvére, vagyis azonos felépítésű, relatíve egyszerű, kisebb rakétákból (Common Propulsion Module) sokat egy csokorba kötve állna össze a rendszer. Például a legkisebb, Neptune 30 névre hallgató esetén négy CPM fogná körbe a második fokozatként szolgáló ötödiket, majd egy apró harmadik rakétahajtóművel érné el a végleges, 310 km-es pályát a 30kg-nyi hasznos teher (innen a szám a névben). A bökkenő, hogy a következő hónapokban kerül csak sor az első éles CPM tesztrepülésre, majd az év folyamán az első Neptune startjára, vagyis még nem tudjuk, mennyire működőképes a rakétarendszer. Ettől függetlenül, hála a CubeSatoknál is egy nagyságrenddel olcsóbb árnak, számos TubeSatra érkezett már megrendelés, köztük a Google Lunar X-Prize-ban résztvevő több csapattól is. Hadd tegyem hozzá, hogy az IOS maga is tagja az egyiknek, név szerint a Synergy Moon-nak.

A Neptune 30 éppen elhagyja a tongai indítóállást ezen a fantáziaképen. (Credit: IOS)

Az első Neptune repülésre már sokan be is jelentkeztek, köztük számos GLXP résztvevővel. A Synergy Moon, a Part-Time Scientists és a STELLAR csapatok egy-egy TubeSatot készítenek, míg az EuroLuna egy dupla CubeSatot, a Romit-1-et tervezi Föld körüli pályára állítani. Ezek az olcsó, gyorsan elkészíthető mikro- sőt nanoműholdak ugyanis óriási tapasztalatokhoz juttathatják a csapatokat űreszközök építésének és kezelésének terén, ugyanakkor nem túl időigényesek, és nem vonnak el komoly erőforrásokat a fő céltól, vagyis a Holdra való eljutástól. Éppen ezért a Puli Space is csatlakozni kíván hozzájuk egy saját TubeSat projekttel, a csapat jelenleg egy megvalósíthatósági tanulmányt készít. De erről majd később!

És mit hoz a jövő? Egyrészt remélhetőleg sikeres küldetéseket a GLXP csapatoknak a Hold felé vezető úton. Másrészt viszont továbbra is fennáll a kérdés: vajon meddig lehet kicsinyíteni a műholdakat? Technikailag teljesen reális, hogy igazi zsebműholdként egyetlen, pár dekás nyomtatott áramkörre rápakoljunk egy processzort, napelemet, rádióadót meg valami detektort, amiket aztán egy rakétából vagy űrhajóból kidobjanak az űrbe. Kérdés ugyanakkor, hogy ennek az ára leesik-e valaha odáig, hogy zsebpénzből megvalósítható legyen, mint ahogy történt az OSCAR-1 idején.

Molnár László