November végén az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetében magyar−japán−szlovák együttműködés keretein belül elkészült az első magyar vezetésű, kimondottan asztrofizikai kutatásokat végző műhold. A tudományos világ a gravitációs hullámok 2015-ös felfedezése óta fokozottan érdeklődik az Univerzum legenergikusabb kitörései iránt. Ám a gravitációs hullámok forrásának megtalálása és beazonosítása a mai napig kihívást jelent, hiszen a gravitációshullám-detektorok a források irányát nem igazán tudják beazonosítani, jóllehet a jelenség hátterében álló objektumok – pl. összeolvadó fekete lyukak vagy neutroncsillagpárok – méretét pontosan meg tudják mérni. Az irány meghatározásárának egyik egyszerű módja azoknak a látható tartományba eső, vagy más elektromágneses hullámoknak a megfigyelése lehet, amelyek a neutroncsillagok összeolvadásakor keletkeznek: a helymeghatározás legjobb eszközét talán a gamma-sugárzás észlelése jelenti.

A magyar műhold szerelésének pillanatai a detektor kiolvasó moduljának rögzítése az adatgyűjtő egységhez.

Noha magukat a gamma-kitöréseket már az 1960-as évektől kezdve észlelik, a hozzájuk kapcsolódó jelenségek a – gravitációs hullámoktól függetlenül is – sok nyitott kérdést hordoznak magukban. Ezeknek a kutatásoknak az elősegítésére indult ez a hazai fejlesztés, azzal a céllal, hogy a későbbi, műholdflották fejlesztésére irányuló projektek alapjait is megvethesse. A Csillagászati Intézet munkatársainak vezetése mellett, a Hirosimai Egyetem, illetve az ELTE TTK Fizikai Intézetében dolgozó kollégák bevonásával tervezték és építették meg azt a detektort, mely képes ilyen kis méretű, az úgynevezett CubeSat szabványhoz illeszkedő rendszeren belül is megvalósítani a gamma-sugárzás mérését. – „A detektor lelke egy cézium-jodid kristály, amely a gamma-sugárzás hatására látható fényt bocsát ki. Ezt érzékeny, fotonszámlálónak nevezett szenzorokkal érzékeljük, majd a jel erősítése és digitalizálása után a csillagászati szempontból gyanús jeleket helyben letároljuk, vagy közvetlenül egy rádiómodul felé továbbítjuk” – mondta Pál András, aki a rendszer fejlesztését vezeti a Csillagászati Intézet részéről.

Csoportkép a majdnem elkészült műholddal, balról jobbra: Mészáros László − ELKH CSFK Csillagászati Intézet; Masanoni Ohno – Hirosimai Egyetem, ELTE Fizikai Intézet; Pál András – CSFK Csillagászati Intézet

„A projekt rendkívül jó példája annak a nemzetközi együttműködésnek, amelyben japán és magyar kutatók egy olyan csillagászati műszert fejlesztenek közösen kisműholdra, amely azelőtt csak nagy műholdakon repülhetett” – nyilatkozta Masanori Ohno, aki a projekt miatt egyenesen Hirosimából (Japán) költözött Budapestre. – „Nagy kihívás volt a teljes detektort úgy megtervezni, hogy ebben a kis térfogatban is elférjen” – egészítette őt ki Mészáros László, aki többek közt a detektor mechanikai vonatkozásaiért volt felelős. – „A kristályfóliákba történő csomagolás és összeszerelés során sokszor hihetetlenül óvatos kézi munkára volt szükség” – tette hozzá Jakub Řípa asztrofizikus.

Ez a kisműhold méreteit tekintve megegyezik az első, teljesen magyar építésű műhold, a MaSat-1 méreteivel: a mintegy 10x10x11 centiméteres kis „kockában” található a tápegység, a rádióadóvevő-modul, a fedélzeti számítógép, és a pontos időmérést lehetővé tévő GPS-vevő mellett maga a detektor is. Noha a detektor a műhold térfogatának körülbelül egyharmadát teszi ki, súly szempontjából azonban majdnem a felét, hiszen a gamma-detektorokban alkalmazott kristályok nagy sűrűségűek, emellett a fényérzékelő szenzorokat is védeni kell egy kis extra ólomborítással. A kisműhold fedélzeti rendszereit a szlovák Spacemanic és a Needronix cég készítette a Kassai Műszaki Egyetem Repülőmérnöki Karának munkatársaival és a magyar csoporttal együttműködésben – a szintén 10x10x11 centiméter méretű, sikeres SkCube projekt továbbfejlesztéseként.

Az elkészült GRBAlpha kisműhold, tetején a gamma-detektorral.

Ez a magyar kisműhold az első lépés egy későbbi műholdflotta megvalósítása felé. Amennyiben a detektorkoncepció sikeresnek bizonyul, a nagyobb – mintegy 10x10x34 centiméter méretű –, de a CubeSat szabványnak továbbra is megfelelő műholdakon nemcsak a precízebb mérés lesz lehetséges, hanem a források irányát is nagyon pontosan meg lehet majd határozni a flotta egyes tagjaihoz beérkező sugárzás észlelési időpontjának a különbségéből.

„Ezzel új út nyílik meg az asztrofizikában, és a miénk lehet az első olyan CubeSat-detektor, amely gamma-felvillanást érzékel” – mondta Werner Norbert, az ELTE és a brnói Masaryk Egyetem munkatársa, aki a detekor műholdvázba történő beépítését koordinálja. – „ Ezért is lett a műhold neve GRBAlpha” – tette hozzá Kiss László, a CSFK főigazgatója.

Így tehát a nanoműholdak hamarosan felvehetik a versenyt a klasszikusnak mondható nagyműholdas projektekkel is, amelyek időközben már a tervezett élettartamuk vége felé közelednek. Frei Zsolt, az ELTE most alakuló Űrtudományi Centrumának vezetője, az ELTE LIGO-tagcsoportjának vezető kutatója, kijelentette: – „A magyar műholdflotta teszi majd képessé a LIGO-t a következő években a neutroncsillagpárok mint gravitációshullám-források helyének meghatározására, azaz a sokcsatornás csillagászat következő kulcsfontosságú lépésének a megtételére”.

A projektet bemutató szakcikk elérhető: https://arxiv.org/abs/2012.01298