Újabb nagy eseményre készül – természetesen a tudományos világ és az érdeklődők mellett –  a 67P/Csurjumov–Geraszimenko-üstökösre küldött űreszközzel nemrég nagy sikert bezsebelő Európai Űrügynökség (European Space Agency – ESA), ugyanis egy másik hasonló szervezettel, az orosz Roszkozmosszal együttműködésben végrehajtott projekt érkezik fontos állomásához: a tervek szerint október 19-én leszáll a Mars felszínére a Giovanni Virginio Schiaparelli olasz csillagászról elnevezett szonda.

A teljes küldetés neve ExoMars, célja az élet jelei utáni kutatás a szomszéd bolygón. A szállító Proton rakétát március 14-én lőtték fel, ez két egységet hordozott, az említett leszállóegységet, a Schiaparellit (Entry, Descent and Landing Demonstrator Module – EDM), illetve egy keringőegységet (Trace Gas Orbiter – TGO).

Odalent

A háromtonnás TGO energiáját egy 20 m²-es napelemtábla biztosítja, a kibocsátásig a hátán hordozza az EDM-et. A Schiaparelli a Marshoz érkezve, október 16-án, vasárnap válik le a TGO-ról, és lép be a bolygó légkörébe, majd várhatóan 19-én landol. A leszállásra a Meridiani Planum térségében kerül sor, méghozzá a porviharos évszakban – az MTA szakértője elmondta, hogy korábban ebben az időszakban nem mertek leszállni a Marson, mivel a légköri paraméterek igen élénken változnak, ugyanakkor meteorológiailag kifejezetten érdekes mérésekre nyílik így lehetőség.

[+]

A 2,4 m átmérőjű Schiaparelli a leszállás után akkumulátorról üzemelve még közel 8 napig fog statikus mérőállomásként szolgálni, és a meteorológiai mérések mellett a mágneses tér jellemzőit is vizsgálja. Fő célja nem is annyira a tudományos mérések végzése, véli a magyar kutató, mint inkább annak technológiai demonstrációja, hogy az ESA első alkalommal hajt végre sikeres landolást a vörös bolygón.

Odafönt

A TGO-nak is fontos a feladata: a Mars légkörében alacsony koncentrációban jelen lévő gázok előfordulását, azok térbeli és időbeli változásait kutatja. Ehhez több eszköz is a rendelkezésére áll: a NOMAD infravörös és ultraibolya spektrométer, az ACS, mely a fenti műszerrel együtt napkeltekor és napnyugtakor is méri a gázok koncentrációját, a CaSSIS, mely a Mars-felszín részleteit 4,5 méter felbontással képes megörökíteni, illetve a FREND, ami az epitermális neutronok mennyiségét érzékeli, ezáltal a felszínt borító törmeléktakaró (regolit) felső méterében lévő hidrogéntartalmat (és ezzel összefüggésben a H₂O-tartalmat) méri.

[+]

A földinél sokkal változékonyabb marsi légkörben aktív kémiai átalakulások zajlanak, évszakosan és váratlanul is módosul a benne lévő por, vízjég és különféle egyéb aeroszolok mennyisége. Több instabil gáz is előfordul az atmoszférában, viselkedésük az őket létrehozó folyamatokra utal. De a TGO űrszonda küldetésének fő célja a Mars légkörében lévő metán vizsgálata. A metán a Nap ultraibolya sugárzásának hatására könnyen lebomlik, ezért rövid az élettartama. Légköri jelenléte tehát arra utal, hogy ma is kiáramlik a marsi atmoszférába.

A metán fontos nyomjelző, ugyanis vulkáni és biogén eredetű is lehet. Utóbbi esetben két folyamat jöhet szóba. Vagy egykor élt mikrobák termelték meg a gázt, és az most is szivárog a felszín alatti gázzárványokból, vagy ami még izgalmasabb lehetőség: ma is aktív élőlények tevékenysége során keletkezik. A Földön a metán elsősorban biológiai eredetű, és nem kizárt, hogy a Marson is hasonló a helyzet – ennek eldöntésében segíthetnek a TGO mérései.

Magyar közreműködés

Magyar szakemberek a TGO CaSSIS műszerének elkészítésében játszottak szerepet. Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban működő SGF Kft. mérnökeinek eredménye jó példa arra, miként tud az akadémiai szféra technológiai kisvállalkozásokkal együttműködni úgy, hogy a háttértudás a gyakorlatban eladható termékként jelenjen meg. A Szalai Sándor vezette kutatócsoportból Tróznai Gábor szolgált részletekkel a munkával kapcsolatban.

„A Berni Egyetem szakembereivel, a CaSSIS detektor vezető kutatóival dolgozunk együtt, akiknek a műszeréhez fedélzeti szoftvert fejlesztettünk. A TGO szonda elhúzódó készítése során többször is cserélődtek a nemzetközi résztvevők, ezért végül viszonylag rövid idő alatt kellett elkészíteni magát a programot – gyakorlatilag 2014 végén kerestek meg bennünket, és mindössze 10 hónapunk volt a feladat elvégzésére” – mondta el Tróznai Gábor.

[+]

A széles körű nemzetközi részvétel a CaSSIS műszeren belül is tetten érhető. A detektort és az azt közvetlenül kezelő elektronikát egy olasz, a DC/DC konvertereket pedig egy lengyel cég, a teleszkóp mechanikáját és a műszer központi számítógépének hardverelemeit a Berni Egyetem és a projektbe bevont svájci ipari partnerek készítették. Az SGF Kft. feladata az ezen a számítógépen futó, a műszert vezérlő és a szondával kapcsolatot tartó, beágyazott szoftver kifejlesztése volt.

Mindennek megvalósítását természetesen hosszú évek tapasztalata segítette. Itt egy olyan hardverkörnyezetbe (LEON3, 2 magos SPARC architektúrájú processzor) kellett beágyazott szoftvert fejleszteni, amely viszonylag új, és folyamatos fejlődés alatt áll, ami új kihívásokat jelentett. Az űrkutatási projekteknél alkalmazott szoftverekkel szemben támasztott követelmények (nagy megbízhatóság, redundancia, alacsony fogyasztás stb.) azonban csak kis mértékben változnak, így a korábbi tapasztalatok felhasználhatók. A műszerhez az EGSE (Electrical Ground Support Equipment), azaz a földi ellenőrző berendezést is létre kellett hozniuk a magyar szakembereknek.

„A hardvertesztelést a Berni Egyetem végezte. Az ilyen jellegű, beágyazott rendszerhez készült szoftvernek képesnek kell lennie a műszer saját »létfenntartó« rendszerének a vezérlésére is a folyamatosan mért paraméterek alapján (hőmérséklet, áramfelvétel, feszültség, teleszkóppozíció). A szoftver kezeli továbbá a hardverbe tervezett és integrált redundanciát. Amennyiben valamilyen hiba lép fel, a szoftver feladata azt felismerni, és hibajelzés mellett szükség esetén aktiválni a tartalék rendszereket, alkatrészeket” – magyarázta Tróznai Gábor.

A magyar mérnököknek a fejlesztésnél mindvégig szem előtt kellett tartaniuk a megbízhatóságot és az alacsony fogyasztást. Ez utóbbi persze kisebb számítási kapacitást is jelent, ami a számításigényesebb műveleteknél (pl. képtömörítés) komoly kihívás. Bizonyos műveleteket szigorú időzítéssel kell végrehajtani, ami valós idejű operációs rendszer alkalmazását tette szükségessé. Mindezek megvalósításában elsősorban Sódor Bálint, dr. Szalai Sándor és Tróznai Gábor működött közre.