Hunveyor: egyetemi gyakorló űrszondák ELTE BOLYGÓTUDOMÁNYI NAP Budapest, 2010. március 19. Hunveyor: egyetemi gyakorló űrszondák Dr. Bérczi Szaniszló ELTE Fizikai Intézet, Anyagfizikai Tanszék A program az ELTE jubileumi rendezvény-sorozatának része

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

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.

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.

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.

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.

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

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.

A Hunveyor talajmérő műszere A három kapcsoló-állás három talaj- kemény-ségi fokozatot tud meg-mérni.

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.

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.

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.

Surveyor: a tükör mozog a kamera fölött

A Hunveyor-3 spektroszkópja

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

Terepasztal a Hunveyor-1 körül

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.

Új stratégia: Pathfinder és Sejourner

Rover = mérő robotautó

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.

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.

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.

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

(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)

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.

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.

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

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

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

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.

Hunveyoros terepgyakorlatok Geológiai szempontból változatos a magyar táj.

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.

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

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.

A Hunveyor- 4 Gánton Gánt

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

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

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.

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

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.

A vulkáni folyamat leírása Szentbékkállán.

A Hunveyor-4 a Hegyestű szikláin

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

Hunveyor-2b és Husar-2b

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

Marshoz hasonló tájon két hét …

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.

A „munkatárs” kihelyezése

A rover elindul

Sziklák között halad

Különleges terepre ér

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.