ELTE BOLYGÓTUDOMÁNYI NAP

1. ELTEBOLYGÓTUDOMÁNYINAP Budapest, 2010. március 19. Hunveyor: egyetemi gyakorló űrszondák Dr. Bérczi Szaniszló ELTE Fizikai Intézet, Anyagfizikai Tanszék A program az ELTE jubileumirendezvény-sorozatának része

2. A Hunveyor: magyargyakorló űrszonda modell. • A Hunveyor robot egy magyar egyetemi kísérleti gyakorló űrszonda modell. Célok: • az űrszonda, mint összetett rendszer építése, • tanulás a Hunveyor folyamatos használatával, • egy karral és egy kamerával már sok fontos művelet végezhető, • terepasztalon foglal helyet, • körülötte mozog és mér a Husar nevű rover, • terepgyakorlaton élethelyzetben végzett próbák

3. A Hunveyor építésének célja • A Hunveyor kisérleti gyakorló űrszonda modellt, a NASA Surveyor holdszondájának mintájára, mint összetett rendszert építjük meg. • A hallgatók az építés és a fokozatos üzembe helyezés során ismerik meg a Hunveyor rendszert és vele a bolygófelszíni terepet.

4. Többlépcsős fejlesztés és építés Minimál-űrszonda először, folyamatos fejlesztése később: • Mindvégig működő egész a már elkészült egység. • Modul elven épül az űrszonda: önállóan fejleszthető, önmagában is megálló és működő egységet építünk. • Az önálló részeket mindig összehangoljuk. • Kompatibilis részrendszerek. • Fejlesztési szintek, fokozatok beiktatása. • Előbb hálózatfüggő, majd hálózat-független, autonómváltozat. • PC alapú elektronika. • Csoportmunka.

5. A Hunveyor vázának építése • A gyakorló űrszonda tervezésének és megépítésének munkafolyamata egyúttal a fizika, a kémia, a matematika, a számítástechnika, az informatika, a geológia és más tantárgyak érdekfeszítő oktatására is alkalmas.

6. A Hunveyor műszerei: összetettrobotkar • A robotkar összetett szerkezet. • merev karrészek (1) • elmozdulásra képes izületek (2) segítségével, • mozgató egységek (hajtások, motorok) (3) révén, • a kar végén elhelyezett műszer (4) • mechanikai műveleteket végez • az űrszonda körüli sivatagi terepasztalon.

7. A Hunveyor-1-en alkalmazott kar • A Hunveyor-1 robotkarja nyitható rendszerű volt (nürnbergi olló) és két motor mozgatta.

8. Talajkeménység mérése • A fúró és a fúrófej kialakítása: • három keménységi fokozat mérése. • A fúrófejet mozgató csavarorsó függőleges irányban egy megadott szakaszon képes elmozdulni. • A fúrófej belsejébe a csavar-orsó végére illeszkedő rugót helyeztünk, melyet egy közbeiktatott hengeren keresztül nyom a csavarorsó. • A kis hengerből egy csapocska nyúlik ki a fúrófej oldalsó furatán át, s e csapocska három állásúkapcsolóként működik: • - felül a felső mikrokapcsolóval, • - alul az alsó mikrokapcsolóval zárhat egy egy jelző áramkört, míg a – • Harmadik, középső helyzetben nincsen zárt áramkör és ez jelzi a középső fokozatot.

9. A Hunveyor talajmérő műszere • A három kapcsoló-állás három talaj- • kemény-ségifokozatot tud meg-mérni.

10. Kar és kamera együttműködése • A karral végzett műveletekkel és • a kamera által adott képek segítségével • megfigyelhetjük a talaj mechanikai tulajdonságait. • Láthatjuk a talaj • -szemcsésségét • -színét, • -a kőzetek szövetét • -a kőzeteken lerakódott port, vastagságát • -az alattuk lévő talaj (másféle) színét is • -s ezekből a szél szállította porra, a kőzetek és a talaj összetételére is következtethetünk.

11. A Hunveyor-4 széliránymérője • Szélerősséget és szélirányt is mér a Hunveyor-4. • A forgólapátos műszer függ. tengelyen forog. • Mágneses érzékelők mérik a szélirányjelző helyzetét.

12. A Hunveyor más műszerei: kamera • Ma már modern kis web-kamera működik a Hunveyoro-kon. • 10 éve még a tükröt moz-gattuk a ne-héz video-kamera fölött – ahogy egykor a Surveyor.

13. Surveyor: a tükör mozog a kamera fölött

14. A Hunveyor-3 spektroszkópja

15. Energiaforrás: a napelemtábla • a Hunveyor-2 napelem-táblája: • Szintén 2 motorral • Napot érzékelő szenzor mérte a fény erősségét.

16. Terepasztal a Hunveyor-1 körül

17. A terepasztalon planetáristájformák modellezése • Holdi és Marsi mikrotájak. • A Holdon: sziklák és regolit. • A Marson: sziklák, a kőzetek elhelyezkedése: • - összetett felszíni folyamatokat sugall • Planetáris tájformák, a homokfodrok elhelyezkedése. • A szél munkája: dűnék, szélzászlók, barkánok.

18. Új stratégia: Pathfinder és Sejourner

19. Rover = mérő robotautó

20. A Nomad robot • Kisautónyi méretű, 4 kerék meghajtású robotautó volt. • Az önálló mozgás elektronikus megoldását oldották meg vele. • A Nomad földi körülmények közé szánt tesztrobot • benzinmotoros • 1 km/óra sebesség • A fedélzetén több kamera. Távirányítás, 50 km út • Arizonai sivatagban.

21. A Sojourner robot • A Jet Propulsion Laboratory fejlesztette ki • A Sojourner kiskoffer méretű • 6 keréken gördülő • 11 és fél kg tömegű. • A 6 kerék összekapcsolása • Különleges mozgékonyság • Az elektronikát az aerogél doboz védi • Ez egy igen könnyű, nagyon jó hőszigetelő anyag.

22. A Sojourner a Sagan Memorial Station körül • A Sojourner robotautó nem távolodott el messzire a leszálló egységtől. • Az MPF programban a három felé szétnyiló platform a leszálló egység. • A Sojourner tömege még jelentősen kisebb, mint a leszálló egységé.

23. A MER űrszondák • A MER szondákon megfordulnak a tömegviszonyok. • A platform már csak külső váz a leszállás során és szétnyitható burkolat a MER robotautó számára. • A MER-ek teljesműszerparkja a robotautóra került. • Az Athena rover fejlesztése

25. A CCD-vel felszerelt mikroszkóp a felszíni anyagok részletesebb vizsgálatát teszik lehetővé. A marsi talaj és a kőzetek legapróbb részleteit is ki lehet vele fürkészni. A vizsgált tárgy mikroszkopikus felbontásban is elénk tárul. Mikroszkópkamera (Microscopic Imager – MI)

26. Kőzetcsiszoló eszköz (Rock Abrasion Tool – RAT) A csiszolóeszköz mintegy 45 milliméteres átmérőjű és 50 milliméter mély lyukat vés a kőzetbe. A 750 gramm súlyú mini-fúrót a robotkar végén helyezték el. A marót külön motorok hajtják, akár kemény vulkanikus kőzeten is képes elvégezni feladatát. Feladata, hogy megtisztítsa és előkészítse a vizsgálati területet a többi tudományos eszköz számára.

27. A Husar-1 rover • A Hunveyor mellett az első HUSAR rover egy mozgó web-kamera volt • a terepasztalon mozgatni lehetett és irányítani a két kerék meghajtásával: • előre és hátra, jobbra és balra.

28. A Husar-2 rover legóból • Mozgó mérő egység a Hunveyor körül a HUSAR: • Hungarian University Surface Analyser Rover.

29. A Husar-5 NTX rover Sopronban: pH-t mér

30. Összefoglalás az építésről • A Hunveyor: céljai: • 1. Oktatási eszköz (és összetett robot): • -Műszerek, összehangolt munkájuk. • -Az összehangolást a fedélzeti elektronika, számítógép, interfészek, stb. biztosítják. • 2. Kutatási eszköz: • Új műszerek, új mérések • Új kihívások (pl. Jég-Hunveyor) • 3. Rendszerszemlélet: • Technológiák és környezetük. • 4. Terepgyakorlat

31. Planetáris analógiák terepen • 2005-ben célul tűztük ki azt, hogy látogassunk meg olyan planetáris analóg helyszíneket Magyarországon, amelyek mind a geológiai terepi munka szempontjából, mind a Hunveyor fejlesztése, a mérések fejlesztése és kipróbálása szempontjából sok haszonnal járhatnak a fejlesztők számára.

32. Hunveyoros terepgyakorlatok • Geológiai szempontból változatos a magyar táj.

33. Terepgyakorlati szempontok • A planetáris analóg táj legyen autóval megközelíthető • Anyagvizsgálati vagy bolygófelszínmorfológiai hasonlóság álljon fönn • Összehasonlítható anyagok vagy formációk fölkeresése a feladat az első szemlén • Egy tipikus mérés előkészítése a terepen (pl. talaj tulajdonságok, szemcsézettség, kőzetszövet, pH mérés, kőzetszövet mérés, stb.) • Teljes végrehajtási idő fölmérése.

34. Marsi homokdűnék: Fülöpháza • A marsi felszín egyik jellegzetes tájformája a homoksivatag. • Fülöpházán 2005, augusztus 31-én, alkonyatkor jártunk a Hunveyor-4-gyel.

35. Gánt • Gánton, a külszíni fejtés bányagödrénél. • A vörös sziklasivatagi táj vízmosásai, kőzetkibúvási és más felszíni formái teszik a terepet szintén a marsi analóg tájjá. • A meredek falak sokszor szinte kráterszerűek voltak.

36. A Hunveyor- 4 Gánton

37. Éles kavicsok Nógrádon a várhegynél • A jégkorszaki szelek háztetőlapúkavicsokat formáltak a földön is. • A marsi analógiákat például a Spirit útja mentén figyelhettük meg.

38. Látogatás a béri andezitnél • Nem csak a bazalt lehet oszlo-pos elvá-lású.

39. Oszlopdarab letörötten • A bal oldali kép Béren készült, 2005-ben, a jobb oldali kép a Marson a Guszev-kráterben, 2004-ben és a MER Spirit készítette.

40. Hosszúhetény • Egy másik terepgyakorlatot tartott a Hunveyor-2-vel a pécsi csoport Hosszúhetényben, ahol a vénuszi kőzetekkel is rokon fonolitot bányásszák.

41. A Balaton-felvidéken • Bazaltokat kereső szimulációs terepgyakorlatunk volt a szentbékkállai és a hegyestűi látogatás. • A bazaltok interplanetáris kőzetek, csaknem minden szilikátfelszínű égitesten előfordulnak. • Szentbékkállán a tufában zárványok találhatók • A peridotit zárványok és a bazalt analóg a marsi eredetű shergottitos meteoritekkel • Magmás kőzet-sorozatot alkotnak.

42. A vulkáni folyamat leírása Szentbékkállán.

43. A Hunveyor-4aHegyestű szikláin

44. A Husar-2aSzentbékkállán • A terep-gyakorlato-kon kipróbáltuk a Hunveyor és a Husar robotokat. • Itt a Husar-2a pécsi rover látható

45. Hunveyor-2b és Husar-2b

46. Utahi terepgyakorlaton • Hargitai Henrik egy űrhajóstársával Utahban teszteli a Husra-2b-t.

47. Marshoz hasonló tájon két hét …

48. A lakóházuk • A terepgyakorlaton 6 űrhajós vesz részt két hétig. • A lakóházuk egy 8 méter átmérőjű hengeres konténer épület. • Előtérben a Husar-2b rover látható.

49. A „munkatárs” kihelyezése

50. A rover elindul