Magyar vízszimatoló megy a Holdra, az Európai Űrügynökség már előre le is csapott az adataira

Ha minden jól megy, március elején már magyar műszer fogja keresni a vizet a Hold felszínén: a Puli Space Kft. Puli Lunar Water Snooper nevű eszköze, vagyis röviden csak vízszimatolója február végén indul az Intuitive Machines IM–2 küldetésének keretein belül, hogy aztán az Európai Űrügynökségnek (ESA) gyűjtsön adatokat. Az ESA ugyanis előre megvásárolta a Pulitól a begyűjtendő információkat: ezzel az IM–2 lesz az első olyan mélyűri kereskedelmi misszió, aminek az ESA megveszi a mért adatait.

A vízszimatoló, ahogy azt a nevéből nem nehéz kitalálni, vizet fog keresni a Hold felszínén és az alatt. Azt már korábbi mérésekből tudjuk, hogy az égitesten jég formájában van víz, ezeket azonban Hold körüli pályáról végezték, így az adatok térbeli felbontása nem elegendő a potenciális bányászati helyek meghatározásához. Ezért szükség van a vízjég helyi koncentrációinak feltérképezésére a felszínen. A mérések hiányosságának egyébként legalább részben az az oka, hogy a Holdra mintegy ötven éve magasról tesz az űrkutatás.

Mégsem olyan haszontalan a Hold

Az 1960-as években az Egyesült Államok és a Szovjetunió közötti űrverseny lényegében arról szólt, hogy kinek sikerül majd előbb elérnie a Holdat emberes űrmisszió keretein belül. Egy ideig úgy tűnt, hogy a Szovjetunió technológiailag előrébb tart, aztán Kennedy felpörgette a fejlesztéseket, és 1969-ben embert juttatott az égitestre. Ez inkább technológiai demonstráció és a műszaki fölény igazolása volt, mint tudományos munka, de azért a tudomány is profitált a begyűjtött információkból.

A hetvenes évek után aztán volt egy 15 éves periódus, amikor a Hold egyáltalán nem érdekelte a kormányokat. Ekkor kizárólag űrügynökségi programok futottak, az ESA még csak ébredezett, és Kína is épphogy elkezdte kóstolgatni az űrkutatást. A kilencvenes években aztán újra megindultak az expedíciók, de jellemzően az olyanok, amik csak elrepültek a Hold mellett vagy pályára álltak körülötte – a felszínre továbbra sem készült senki.

Hamar kiderült viszont, hogy a Hold azért mégiscsak jó pár dologra: például elég közel van, űrkutatási léptékben könnyen és gyorsan el tudjuk érni, és sok olyan technológiát tudunk rajta tesztelni, ami akár egy Mars-expedícióban is hasznos lehet. A Marsra ugyanis lényegesen nehezebb eljutni: messze van, és még az induláshoz is kedvező együttállásra van szükség, ami jellemzően kétévente történik csak meg. A Holdon ráadásul rosszabbak a körülmények, mint a Marson, így ha ott működik valami, esélyes, hogy a bolygón is fog.

A Hold remek hely technológiai demonstrációra, de valószínűleg nyersanyag- és erőforrás-bányászatra is az lesz, legalábbis az előzetes mérések azt mutatják, hogy potenciálisan lehetnek ott olyan nyersanyagok, amikből a Földön véges mennyiségű áll rendelkezésünkre. „A Föld kincsei végesek, a Naprendszer pedig nagy, lehet benne olyan erőforrásokat és nyersanyagokat bányászni, amit később tudunk hasznosítani – mondta Pacher Tibor, a Puli Space alapítója. – Az egyik ilyen erőforrás a víz, ami a Holdon fagyott állapotban van jelen. Ha megtudjuk, hogyan keletkezhetett a vízjég, az segíthet abban, hogy megismerjük, hogyan alakult ki pontosan a Hold. Ha van elég belőle, és ki is tudjuk nyerni, akkor egy jövőbeli űrhajós bázis számára nem úgy kell odavinni a Földről. A vizet elektrolízissel szét lehet választani hidrogénre és oxigénre, ez lényegében rakéta-üzemanyagot állít elő. Ha találunk belőle eleget, fel tudjuk vele tankolni a szondákat.”

Ez a víz valószínűleg azokon a sarkvidéki területeken van nagyobb mennyiségben, amik soha nem kapnak napfényt. Ezeket állandóan árnyékos krátereknek (permanently shadowed crater) nevezik, és azt kell tudni róluk, hogy nagyon hideg, nagyjából -200 Celsius-fok van bennük. „Ha itt van vízjég, akkor nagy eséllyel meg is marad, nem olvad el. Kérdés még persze, hogy hogyan fogunk ott bányászni, ilyen hőmérsékleten fúrni, tehát vannak azért még kihívások” – mondta Pacher Tibor.

Nemcsak vízjég, de ritkaföldfémek is vannak a Holdon, amiket a távolabbi jövőben bányászhatunk. Ezeken kívül a hélium–3 is elég erős versenyző a legértékesebb erőforrások területén: ez a fúziós energia aranybányája – lenne, ha tudnánk már hélium–3-mal fúziót csinálni, egyelőre azonban sem a technológia, sem a know-how nincs meg hozzá. „A Holdon van ebből elég, hiszen a Napból jövő sugárzás hatására keletkezik a felszínén, nem nagy koncentrációban, de értelmes mennyiségben. Vannak, akik azt mondják, hogy a hélium–3-at érdemes lesz elsődleges célként bányászni” – mondta Pacher Tibor.

Jelenleg egyébként a gyakorlatban sugárzásmérésre használják a hélium–3-at, de még nagyon drága, mert nehéz hozzájutni: az atomerőművek működésének melléktermékeként keletkezik. Mivel nagyon jól lehet hűteni, az adatközpontok hőmérsékletének csökkentéséhez is hasznos lehet, ami most még a teljes energiaigény 1,5 százalékát viszi el globálisan, de a következő években az előrejelzések szerint már 3–4 százalékot harap le a tortából.

Azóta is a NASA polcán porosodnak a prototípusok

A Puli viszont nem hélium–3-at, hanem vizet fog szimatolni, és a Hold déli sarkvidéki területén vízjégre vonatkozó adatokat fog gyűjteni. A Földről a SpaceX egy Falcon–9 rakétáján fog elindulni Floridából, majd az Intuitive Machines rakétameghajtású drónján, a Micro Nova Hopperen fog megérkezni a Hold felszínére.

A projektet részben a NASA finanszírozza: az amerikai űrügynökség kiadta a holdkutatás bizonyos részét, nem hajt ugyanis végre robotikus missziókat, ehelyett megbíz amerikai cégeket, hogy általa összeállított csomagokat vigyenek el a Holdra pénzért. „Olyan, mint egy charterjárat. Ez a kereskedelmi holdküldetések koncepciója náluk, így szeretnék támogatni az amerikai ipart. A kiválasztott cégek viszont eladhatják a maradék lehetőségeiket bárkinek” – mondta Pacher Tibor.

Ez a módszer egyébként a Google Lunar X Prize-ból nőtte ki magát: egy olyan kezdeményezésből, ami során magánerőből kellett holdjárót készíteniük a versenyzőknek, és eljuttatniuk azt a Holdra. A versenynek ugyan nem lett győztese, mert a Google rájött, hogy nagyobb falat eszközt juttatni az égitestre, mint gondolta, de mindenképpen egy olyan megmérettetés volt, ami megmozgatta a Holdra jutás magánoldalát. Ebben a versenyben egyébként a Puli is részt vett. „Ezután 2020–2021-ben jött képbe egy amerikai nyílt pályázat, a NASA Honey I Shrunk The Payload pályázata, amin a NASA kicsi mérőeszközöket akart megvalósítani” – mondta Pacher Tibor. (A pályázat neve egyébként a Honey, I Shrunk the Kids, azaz a Drágám, a kölykök összementek! című 1989-es filmre utal.)

A vízjég detektálására is alkalmas, módosított CMOS-érzékelőjük koncepciójával elhozták a NASA díját. „A második körben azt mondták annak a 14 cégnek, akik díjat kaptak, hogy ha tudnak olyan ajánlatot adni, hogy egy éven belül meg is valósítják fizikailag a koncepcióikat, akkor adnak rá pénzt. Ez nagyon gyors fejlesztésnek számít a szakmában – mondta a Pacher. – A Puli megkapta a 260 ezer dollárt [mai árfolyamon bő 104 millió forintot], ennek az eredménye a vízszimatoló. Ez egy új technológia, még senki nem keresett vízjeget ezzel a módszerrel.”

Az eszköz 10×10×3,4 centiméteres, és mindössze 380 grammot nyom, ami megfelelt a NASA pályázati előírásainak. Le is szállítottak hármat a prototípusból az űrügynökségnek, de ezek azóta is valahol a Jet Propulsion Laboratory polcán porosodnak.

Amikor azonban a NASA-hoz szállították a prototípusokat, betértek az Intuitive Machineshez is, ami a NASA holdprogramjában akkreditált cég. Véletlenül betévedt a megbeszélésre a holdküldetésekért felelős szakember, akivel nagyjából félóra alatt megegyeztek, hogy a szimatolót felviszik a NASA megbízásából induló holdmissziójukkal.

„Azt mondták, hogy ha adunk műszert, akár elviszik az expedíción ingyen”

– mondta Pacher Tibor. Ez azért is érdekes, mert a kereskedelmi missziók során a NASA adott pénzért megrendeli az expedíciót, a cég viszont a többi rakományát eladja. Általában 1,5 millió dollár kilogrammonként az ára annak, ha valaki vinni akar egy ilyen eszközt a Holdra. A szimatoló fuvarköltsége 1,2 millió dollárt tett ki.

A taxi tehát biztosított volt, most már csak arra kellett rájönni, mit kezdjen a Puli a szimatolóból összegyűjtött adatokkal. Először a NASA-t keresték meg, akik azt mondták: ezeket megvenni nincs pénzük. Az ESA-nak is jelezték, hogy van ilyen eszközük, de ők sem lelkesedtek, egészen addig, amíg el nem jutottak James Carpenterhez, az ESA holdkutatás-vezetőjéhez. „Így jött létre az első adatvásárlási szerződés. Ez egy féléves folyamat volt, decemberben írtuk alá” – mondta Pacher Tibor. A Pulinak is jut a kifizetett összegből, de a fuvarköltség is benne van, amit így végül az ESA fizetett ki az Intuitive Machinesnek. Föld körül mozgó eszközök esetében van már ilyen adatvásárlás egyébként, de ez az első mélyűri küldetés, amihez az ESA így betársul.

Ugrál a szöcske a Holdon, és közben szimatol

A jelenleg megcélzott indulási dátum február 27-e, és ha minden a tervek szerint megy, március 7-én landol majd a szimatoló a Hold felszínén. Az eszköz már az odafele úton becsekkol, az első fontos méréseket pedig akkor fogja elküldeni, amikor a Hopper, vagyis a szöcske oldalára erősítve leválik a leszállóegységről, és ugrik egyet. Az első táv valóban egy ugrás lesz, hogy az Intuitive Machines lássa, minden jól működik-e az eszközön, és jól tudja-e kalibrálni a landolási helyét – azt ugyanis, hogy egészen pontosan hova ugorjon, ő dönti el az éppen aktuális felszíni körülmények alapján, az Intuitive Machines csak nagyjából adja meg neki, hogy milyen területet kell elérnie.

Az első és a második ugrás között nagyjából egy nap fog eltelni. A második ugrás már inkább repülés lesz: nagyjából száz métert tesz meg a Hopper. A harmadik ugrás lesz az, amikor egy folyamatosan árnyékban lévő kráterbe ugrik be – bár a vízszimatoló a korábbi ugrások után is mér, ez lesz az, ahol a leghatékonyabban tud dolgozni. Itt 45 percet fog eltölteni a Hopper. A tervek szerint az utolsó ugrással kirepül majd a kráterből, és ha még marad benne spiritusz, továbbra is küldi az adatokat, amíg bírja.

A szimatoló egy vízspektrométer, ami azt jelenti, hogy neutronok alapján próbálja meg megmondani, mennyi víz van a Hold felszíne alatt. „Ez tulajdonképpen azon alapul, hogy a neutronok körülbelül akkora tömegűek, mint a proton, és tudjuk, hogy a hidrogén atommagja egy proton. Ha a kozmikus háttérsugárzás bejut a holdi talajba, többek között neutronokat generál. Ezeket albedóneutronoknak hívják. Ezek különböző energiasávban keletkeznek: a lassúakat úgy hívják, hogy termikus neutronok, a kicsit gyorsabbak, nagyobb energiájúak az epitermikusak, és vannak még ennél gyorsabbak is. Ha egy hidrogénatommaggal ütközik a termikus neutron, rugalmas ütközés keletkezik, és energiát veszít. Ha sok hidrogén van, akkor a lassú és a közepesen gyors neutronok száma meg fog nőni, mert energiát veszítenek a sok hidrogén mellett. A neutronspektroszkópiában a termikus és az epitermikus neutronokat kell nézni, mert ebből lehet következtetni arra, hogy mennyi hidrogén van a talajban” – mondta Pacher Tibor. A neutronokat az általuk okozott kis fényvillanások segítségével ismeri majd fel a szimatoló.

A Hopperen egyébként lesz olyan eszköz is, ami egy méter mélyen belefúr a holdi talajba, a szimatoló méréseit össze lehet majd hasonlítani az itt kapott kőzetminták vizsgálatával.

Adatszolgáltató lesz a Puli Space

Az eszköz által gyűjtött adatok a Pulihoz érkeznek meg először, a magyar csapat dolgozza fel őket, és standardizálja olyan formában, amilyenre az ESA-nak szüksége van. Az adatokat nagyjából egy év múlva nyilvánossá teszik, hogy bármilyen kutató dolgozhasson velük, de addig csak az ESA birtokában maradnak. Furcsának tűnhet, hogy egy félig a NASA által finanszírozott misszióból az ESA fölözi le az adatokat, de az amerikai űrügynökség célja inkább az volt, hogy segítse az ipart, ami aztán utána mehet magától. „A három működőképes tesztert és a szoftvert a végtelenségig használhatja a NASA, a szellemi termék viszont a miénk, mind az ESA-nál, mind a NASA-nál. Ők csak örökös használati jogot kapnak, maga a termék a fejlesztő cégé marad” – mondta Pacher Tibor.

Az adatok az ESA-é lesznek, de a Puli is megkapja a jogot a használatukra, és mivel az űrügynökség állami pénzekből működik, egy idő után nyilvánossá válnak. Az ESA és a NASA is a Planetary Data System nevű rendszerben gyűjti a mélyűri missziók adatait standardizált formában. A Pulinak egyébként alapvetően nem végső célja, hogy vizet találjon – az is értékes információ, ha ott, ahol a Hopper leszáll, éppen nincs vízjég. A cél inkább a technológiai demonstráció, a sikeres adatgyűjtés, mivel a cég adatszolgáltatásra szeretne fókuszálni a jövőben.

„A Puli kinőtte magát, egy adatfeltérképező szolgáltatást szeretnénk nyújtani magáncéges alapon bárkinek, akit ez érdekel”

– mondta Pacher Tibor, megjegyezve, hogy már most van olyan vállalat, ami a Holdon akarja feldolgozni az ott megtalálható vizet, és üzemanyagként árulni. „Hogy ebből mikor lesz üzlet, azt senki nem tudja, de az, hogy az adatfeltárásra szükség van, egyértelmű.” A Puli egy olyan komplex szolgáltatást akar nyújtani, ami teljesen leszervezi az eszköz Holdra jutását is, majd onnan az adatokat szolgáltatja és feldolgozza. A szimatolót egyébként durván négy hónap alatt le tudják gyártani, szoftveresen tudják még módosítani, hardveresen nem igazán van szükség rá.

Ezenkívül a Puli holdjáróját is szeretnék fejleszteni és eljuttatni a Holdra. „Nem mindennap indulnak expedíciók, jellemzően évente néhány, ezekre időben be kell tudni jelentkezni, és biztosítani kell az anyagi részét is – mondta Pacher Tibor. – Beszélünk az Astrobotickal a következő lehetőségről. Ők idén év végén újra megpróbálják a holdraszállást, az eszközön van bőven hely, akár a roverrel is el tudnánk menni.”

Pacher Tibor azt mondta: a Puli és a nemzeti űrügynökség között nincs együttműködés, pedig ők keresték a lehetőségeket. Rendszeres kapcsolatban vannak, viszont jelenleg még az űrszektor sem tudja, hogy „ki mit, hogyan csinál” – mondta az alapító, utalva arra, hogy a Nemzetgazdasági Minisztérium vette át az űripart nemrég. „Szerettük volna a Pulit egy jó értelemben vett nemzeti projektté tenni, de nem sikerült” – tette hozzá.