Az Európai Űrügynökség (ESA) és a teherszállítás az űrben

Az Európai Űrügynökség (ESA) Európa kapuja a világűrbe, egy nemzetközi szervezet 22 tagállammal. Küldetése, hogy úgy formálja Európa űripari tevékenységeit és a terület fejlődését, hogy az az európai polgárok és a világ javát szolgálja. Az ESA feladata, hogy kidolgozza az európai űrkutatási programokat és véghezvigye azokat. Az ESA programok célja, hogy többet tudjunk meg Földünkről, annak közvetlen környezetéről, a Naprendszerünkről és a Világegyetemről, valamint fejlesszék műholdas technológiáinkat és szolgáltatásainkat, és támogassák az európai űripart. Az ESA szorosan együttműködik Európán kívüli űripari szervezetekkel.

Az ESA tagállamai és működése

Az ESA tagállamai a következők: Ausztria, Belgium, Csehország, Dánia, Észtország, Finnország, Franciaország, Németország, Görögország, Magyarország, Írország, Olaszország, Luxemburg, Hollandia, Norvégia, Lengyelország, Portugália, Románia, Spanyolország, Svédország, Svájc és az Egyesült Királyság. Kanada is részt vesz néhány projektben korábbi együttműködési megállapodások keretében.

Bulgária, Ciprus, Málta, Lettország, Szlovákia és Szlovénia „Európai Együttműködő Államok”-nak számítanak (PECS). Az ESA hat uniós tagállammal alakított ki formális együttműködést.

Az ESA központja és struktúrája

Az ESA központja Párizsban van. Itt határozzák meg a főbb irányvonalakat és döntenek a programokról, missziókról. Az ESA alá tartozik még több - más ügynökségekkel való összeköttetésekért felelős - hivatal, például Belgiumban, az USA-ban és Oroszországban. Rendelkezik továbbá egy rakétaindítási állomással Francia Guyanában és a világ különböző részein földi műholdkövető állomások tartoznak irányítása alá.

Jelenleg mintegy 2200 alkalmazott - tudósok, mérnökök, informatikai szakemberek és az adminisztratív személyzet - dolgozik az ESA-ban.

Finanszírozás és költségvetés

Az ESA a kötelező tevékenységeit (tudományos űrprogramok, valamint az általános költségvetés) a tagállamok által befizetett pénzügyi hozzájárulásokból finanszírozza, amelyek egymáshoz viszonyított arányát az egyes tagállamok bruttó nemzeti jövedelme (GNI) alapján határozzák meg. Emellett az ESA számos önkéntes programot valósít meg, melyekre a tagállamok feliratkozhatnak, és külön pénzügyi hozzájárulással támogathatják azokat.

Az ESA költségvetése 2012-ben 4020 millió euró volt. A szervezet oly módon koordinálja az egyes tagállamok projektjeit, ipari szerződéseit, űrprogramjait, hogy az azokra kifizetett összegek nagyban megfeleljenek az egyes országok hozzájárulásainak arányához. Az európai egy főre jutó befektetés szintje igen alacsony az űrtevékenység területén. Az ESA tagállamainak polgárai évente átlagosan egy mozijegy árának megfelelő összeget költenek az adójukból az űriparra (az Amerikai Egyesült Államokban ez a befektetés polgári űrtevékenységekre majdnem négyszer ennyi).

Az ESA irányító testülete és vezetése

A Tanács az ESA irányító testülete, feladata biztosítani a megfelelő irányelveket, amelyek meghatározzák az ESA fejlesztéseket és az európai űrprogramot. Minden tagállam képviselteti magát a Tanácsban egy-egy szavazattal, függetlenül a méretétől vagy a pénzügyi hozzájárulásának mértékétől. Az ESA élén a Főigazgató áll, akit a Tanács négy évre választ. Minden egyes kutatási ágazatnak saját Igazgatósága van, és ezek közvetlenül a Főigazgatónak jelentenek.

Automated Transfer Vehicle (ATV) - Az ESA teherszállító űrhajója

Az Automated Transfer Vehicle (ATV, magyarul: „automatizált szállítójármű”) az Európai Űrügynökség (ESA) teherszállító űrhajótípusa. Ez eddig a legösszetettebb és legbonyolultabb űrjármű, amit az ESA valaha megépített. Elsődleges feladata utánpótlás szállítása a Nemzetközi Űrállomásra (ISS), de feladata ennél sokkal összetettebb: az összekapcsolódás után az űrállomás térfogatát növeli, és többek között hajtóműveivel rendszeresen megemelik az űrállomás pályájának magasságát (ezt ugyanis a Föld felső légkörével történő súrlódás miatti lassulás folyamatosan csökkenti).

Az ATV felépítése és képességei

Az ATV programot az EADS Astrium által vezetett konzorcium hozta létre és valósította meg. Két fő részből áll: a kiszolgáló modulból (Service Module) és az integrált teherszállító modulból (Integrated Cargo Carrier). Méreteit tekintve ez utóbbi modul teszi ki a jármű 60%-át. Az összes szállítható hasznos teher tömege 7667 kg. A két modul összeszerelt állapotban 10,3 méter hosszú, átmérőjük 4,5 méter, összsúlyuk közel 20 tonna. Az ATV körülbelül hat hónapon keresztül kapcsolódik az űrállomáshoz. Miután hasznos terhét az űrállomáson kipakolták, a rakterébe hordják az űrállomáson termelődött szemetet.

A kiszolgáló modul (Service Module - SM)

A kiszolgáló modulban található a hajtómű, az energiaellátó berendezések és akkumulátorok, a vezérlőszámítógépek, a kommunikációs és avionikai eszközök. Az SM-hez kapcsolódó, X alakban elhelyezett négy napelemtábla felülete összesen 33,6 m², egyenként 22,3 m hosszúak, átlagos összteljesítményük 4800 watt. A napelemtáblák vezérlése teljesen független egymástól.

Az integrált teherszállító modul (Integrated Cargo Carrier - ICC)

Az integrált teherszállító modul alapját az olasz fejlesztésű MPLM modul szolgáltatta. Két fő részből áll. A raktér kisebb, különválasztott részében szállítják a különböző folyadék utánpótlásokat (hajtóanyag, víz, oxigén). Ezeket a folyadékokat 22 különböző méretű és színű titánötvözet anyagú gömbben tárolják. A raktér nagyobb része nyomás alatt van, azaz az űrállomáshoz kapcsolódva az űrhajósok bejuthatnak a 48 m³-es raktérbe. Az űrhajó maximális hasznos terhe körülbelül 6,6 tonna, továbbá körülbelül 2,5 tonna saját üzemanyag. Maximum 102 kg gáznemű anyagok.

Navigáció és dokkolás

Az ATV-t egy továbbfejlesztett orosz dokkolóegységgel látták el. Az eredetileg az 1960-as években kifejlesztett rendszert a mai napig is használják az orosz Progressz űrhajó és Szojuz űrhajókon. A különbség az oroszok által használt és az európai mérnökök által továbbfejlesztett dokkoló egység között az, hogy amíg az eredeti radart használ a távolság méréséhez, addig az európai változat lézeres technikát alkalmaz, így sokkal nagyobb pontosságot képes elérni.

Az ATV kezdetben GPS segítségével kezdi meg a megközelítést. Amikor az űrhajó 250 méterre megközelíti az űrállomást, akkor az irányítást átveszi az új európai rendszer - az ún. videométer. A rendszer lézerfénysugarat kibocsátó egysége az ATV „elején” található. Az innen kibocsátott lézersugarat az ISS Zvezda moduljára szerelt két tükörrendszer, az úgynevezett retroreflektorok verik vissza. A visszavert fénysugár egyedi mintát alkot, és ezt a mintát elemzi az ATV navigációs számítógépe, ami így meg tudja határozni az űrhajó helyzetét az űrállomáshoz képest. A mérés pontossága ±3mm 300 méteres távolságból. A biztonság érdekében egy másik rendszert is használnak a videométer mellett. Az telegoniométer szintén lézer segítségével állapítja meg a távolságot, de ez a radarhoz hasonlóan működik, tehát nem a visszavert fénynyaláb mintázatából határozzák meg a távolságot, hanem a lézerfény kibocsátása és visszaverődése között eltelt idő alapján. A telegoniométer az ATV helyzetét nem tudja meghatározni, kizárólag a távolság mérésére használható.

Az ATV küldetések áttekintése

Az első ATV, a Jules Verne nevet viseli, és 2008. március 9-én indult. Az ATV program keretében számos küldetés valósult meg, melyek mindegyike sikeresen szállított utánpótlást az ISS-re és emelte meg annak pályáját.

Űrszemét és a fenntartható űrhasználat

Az Európai Űrügynökség (ESA) Space Debris Office 2017 óta évente kiadja a világűr aktuális állapotának megismerését szolgáló jelentését. Az éves összefoglalók részletes és széleskörű képet tárnak a világűr környezetéről az olvasó elé a jelen állapotról és a korábbi években megállapítottakról egyaránt. A világűr fenntartható felhasználása a telekommunikáció, helymeghatározás és egyéb fontos műholdas technológiák által biztosított szolgáltatások révén mindenki érdeke.

Összehasonlítva a 10 évvel korábbi adatokat, napjainkban az űrobjektum felbocsátások száma tízszeresére nőtt, az emberiség 1957 óta körülbelül 50 000 tonna mesterséges anyagot juttatott a világűrbe, amelyből ma legalább 10 000 tonna kering a Föld körül. A témával több okból is fontos foglalkozni. Egyrészt, az ún. Kessler-szindróma elkerülése miatt, az elmélet alapján az űrszemét (space debris) mennyisége megállíthatatlanul növekszik, ha elér egy bizonyos kritikus mennyiséget. Már a jelen sorok írásakor fennálló űrszemét mennyiségének csökkentése is óriási kihívást jelent, a jövőben egy megállíthatatlan folyamat elindulása pedig beláthatatlan következményekkel járhat, így ennek elkerülése esszenciális jelentőséggel bír.

Zero Debris Approach és a nemzetközi szabályozás

Az ESA 2022-ben ösztönözte a szereplőket, a Zero Debris Approach megfontolására, amely vállalások a Zero Debris Charter-ben és a Space Debris Mitigation-ben foglaltakon keresztül válnak kézzelfoghatóvá. A Space Debris Charter sarkalatos elveket tartalmaz, amelyben kitűzött célok megvalósulását a Space Debris Mitigation Requirements-ben részletezett ajánlások konkretizálják. Például a Zero Debris Charter 1. para 2. pont alapján minimalizálni kell az űrszemét légkörbe történő visszatérésekor annak negatív hatásait, viszont a Space Debris Mitigation Requirement 5.4.1.1. pontja részletezi, hogy az űrhajók és hordozórakéták Föld körüli pályán történő sikeres megsemmisítésének általános valószínűségét 0,9 fölött kell tartani az élettartam végéig.

A célkitűzések alapja két fontos irányszám, amelyeket az űrtevékenységek tervezésekor szem előtt kell tartani. Az első, hogy az űrobjektumok orbitális pályán töltött tervezett élettartamát 25 évről 5-re csökkentsék. A másik cél pedig az, hogy az 1 cm-nél nagyobb törmelékek visszatérésekor az ütközés kumulált valószínűsége kevesebb legyen 0,001-nál.

A nemzetközi jogi szabályozási hátteret továbbra is két nagy jelentőségű dokumentum adja, a Space Debris Mitigation Guidelines, amelyet immár 23 éve adott ki az IADC (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee) és az ENSZ UNCOPUOS (Committee on the Peaceful Uses of Outer Space) égisze alatt született 2019-es Long-Term Sustainability Guidelines. Az útmutatók soft law jelleggel bírnak, ennek ellenére nem szabad azonban jelentőségüket alábecsülni, az államok a gyakorlatban néha éppen a merev kötelezettségvállalások hiányából fakadóan vállalnak lelkesebben önkéntes alapon megfelelést. Ennek hátterében állhat, hogy az állam kevésbé érez lemondásra való kötöttséget szuverenitásából és nagyobb mozgásteret érez saját jó gyakorlatának megvalósításakor.

Az űrszemét eltávolítására irányuló projektek

2023-ban az Aeolus műhold, amely időjárási adatokat globális mértékű léptékkel volt képes szolgáltatni, üzemanyagát kimerítve 320 km-es magasságú pályáról irányított visszatéréssel semmisítette meg önmagát. A fenntarthatóság jegyében a Föld magnetoszféráját kutató Cluster-program műholdja 2024-ben szintén irányított visszatérést hajtott végre. A Salsa (Cluster-2) műhold az atmoszférát elérve, 80 km-es magasságon körülbelül egy perc alatt elégett. Az űrszemét csökkentésére irányuló újabb fejlesztések továbbra is folyamatban vannak. 2028-ban az ESA Clear Space csapata újabb mérföldkövet jelenthet az űrszemét eltávolításának rögös útján. A 95 kg-os PROBA-1 műhold eltávolítása pályájáról újfajta kihívást kíván legyőzni. Az ESA műholdja ugyanis nem lett előre felkészítve a műveletre, így az nem viselkedik majd kooperatív módon.

Pályák és forgalom

A LEO (Low Earth Orbit) és GEO (Geostationary Earth Orbit) pályák forgalmát vizsgálva többféle szempontból (objektumok mennyisége, mérete, hasznos teher, pályán töltött idő) tartalmaz grafikonokat a jelentés. A LEO pályák a Föld felszínétől mérve 2000 km-es magasságig terjednek, és a műholdas forgalom legnagyobb része itt található. Űrhajók, űrállomások, földmegfigyelő és egyéb célú műholdak egyaránt üzemelnek ezeken a pályákon. A GEO pálya különlegessége abból fakad, hogy azon a magasságon (kb. 36 000 km az Egyenlítőtől) elhelyezett űrobjektumok keringési ideje a Föld forgási idejével éppen megegyezik. Az pálya adottságának egyedi értéke olyan technológiákban érvényesül igazán, amelyek folyamatos műhold-Föld kapcsolatra épülnek, például a távközlés. Megállapítható, hogy mindkét tartományban nőtt az űrobjektumok száma, és annak ellenére, hogy a LEO és GEO is védettként vannak számon tartva, a forgalom nagy része továbbra is keskeny sávokban zajlik. A LEO pályákon a természetes légköri fékeződés hatása, bár jóval lassabb ütemben, de természetes úton minden objektumot eléget. A GEO pálya magasságában azonban már nem beszélhetünk olyan légköri súrlódásról, amelynek ilyen tisztító hatása lenne.

A jelentés külön kitér a több száz vagy akár ezer objektumból álló konstellációk által LEO pályán okozott megterhelésre is. A kialakult zsúfolt állapotot az űrszemét jelenléte tovább nehezíti. Az űrtevékenységek szempontjából kifejezetten értékes alacsony Föld körüli pályákon az űrszemét mennyisége már a működőképes űrobjektumok számával összevethető. A jelentés a környezet jellemzésében kitér a konjunkciós és fragmentációs események statisztikai elemzésére is. Konjunkciós esemény alatt két űrobjektum geometriai közeledését értjük. A fragmentáció pedig olyan Föld körüli pályán végbemenő eseményekhez kapcsolódik, amelyek hatására űrszemét termelődik, ilyenek különösen az ütközések, robbanások, leszakadások. 2024-ben a jelentés alapján több mint 3000 új törmelék került a nyilvántartó adatbázisokba fragmentációs esemény következményeként.

Magyar részvétel az európai űriparban

Magyar vezetéssel készül el Észtország első kereskedelmi műholdja. A projektben a magyar C3S Kft, az észt Spaceit OÜ, és a szintén észt Golbriak Space OÜ cégek vesznek részt. A magyar C3S Kft, valamint az észt Spaceit OÜ és Golbriak Space OÜ cégek nemrégiben együttműködési megállapodást írtak alá az Európai Űrügynökséggel (ESA), hogy közösen elindítsák egy új műhold fejlesztését. A küldetés neve OPS-SAT ORIOLE (Optical Relay and Infrared Optics for LEO Experiments).

A műhold egy infravörös sávban működő hőkamerát és egy optikai kommunikációs terminált tartalmaz, amely az űr és a Föld közötti kommunikációt valósítja meg. A küldetés fő célja a duplex optikai kommunikáció demonstrálása, amely a jelenleg használt kommunikációs eszközöknél gyorsabb adatletöltést biztosít, például földmegfigyelési vagy tudományos adatok számára. A C3S Kft. űripari vállalat, tevékenységének középpontjában olyan 3-16U méretű, nagy megbízhatóságú platformok és robusztus, redundáns alrendszerek tervezése és gyártása áll, amelyek a kereskedelmi vagy tudományos célú IoT konstellációs és földmegfigyelési igényeknek egyaránt megfelelnek. A cég a kisműholdak teljes életciklusát végigköveti a felbocsátástól a küldetés végéig. A C3S olyan nagyműholdas megoldások és technológiák kis méretű megvalósításával vívott ki előkelő helyet, amelyek garanciát jelentenek a hosszú élettartamra és a nagy megbízhatóságra. A Spaceit OÜ egy észt vállalat, amely műhold üzemeltetési és űrbiztonsági szoftvermegoldásokat kínál. A Golbriak Space OÜ pedig a miniatürizált űrbeli optikai kommunikációs technológiák és fejlett optikai rendszerek fejlesztésére szakosodott.

Kibertámadások az ESA ellen

Kibertámadás-sorozat érte az Európai Űrügynökséget (ESA), melynek során több száz gigabájtnyi potenciálisan érzékeny adat szivárgott ki a dark webre, írja a Space.com. Az ESA háza tájáról karácsony másnapján több jelentés is megjelent, miszerint napvilágot egy olyan adathalmaz, amely az ügynökség saját fejlesztésű szoftvereit, engedélyezési adatait, hozzáférési kódjait és bizalmas projektdokumentációit tartalmazta. Az ESA ekkor még azt kommunikálta, hogy a behatolás korlátozott volt. Egy héttel a nyilatkozat után azonban a The Register felfedte, hogy a Scattered Lapsus$ Hunters néven ismert kiberbűnözői csoport további 500 gigabájtnyi adatot lopott el az ügynökségtől, jelezve, hogy a biztonsági rés még mindig nincs befoltozva. Clémence Poirier, az ETH Zürichi Biztonságtudományi Központ kiberbiztonsági kutatója jelezte, hogy az űrügynökségek elleni kibertámadások nem ritkák.

tags: #europai #urugynokseg #teher