Hunveyor: egyetemi gyakorló űrszondák

Az előadások a következő témára: "Hunveyor: egyetemi gyakorló űrszondák"— Előadás másolata:

1 Hunveyor: egyetemi gyakorló űrszondák
ELTE BOLYGÓTUDOMÁNYI NAP Budapest, március 19. Hunveyor: egyetemi gyakorló űrszondák Dr. Bérczi Szaniszló ELTE Fizikai Intézet, Anyagfizikai Tanszék A program az ELTE jubileumi rendezvény-sorozatának része

2 A Hunveyor: magyar gyakorló 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, autonóm változat. 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: összetett robotkar
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 állású kapcsolóként 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-ségi fokozatot 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 szélirány mérője
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 planetáris tájformák 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 teljes műszerparkja a robotautóra került. Az Athena rover fejlesztése

24

25 (Microscopic Imager – MI)
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 bolygófelszín morfológiai 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 Gánt

37 Éles kavicsok Nógrádon a várhegynél
A jégkorszaki szelek háztetőlapú kavicsokat 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-4 a Hegyestű szikláin

44 A Husar-2a Szentbékkállán
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

51 Sziklák között halad

52 Különleges terepre ér

53 Összefoglalás a Hunveyor-Husar modell-rendszeről
A Hunveyor-Husar rendszer két fontos célja: Egyrészt oktatási eszköz: összetett robot. Rajta a műszerek együtt dolgoznak, ami megkívánja összehangoltságukat. Ezt az összehangolást a fedélzeti elektronika, számítógép, interfészek, stb. biztosítják. Másrészt kutatási eszköz, amin a már meglévő műszerpark fejleszthető, kiegészíthető. Terepgyakorlatokon környezettani eszköz is.