Előfizetés a lapra

Programozás 600 millió km távolságból

A hét kutatója, Csurjumov-Geraszimenko, interjú, Philae, Rosetta, Széchenyi-díj, űrkutatás

2015/06/22

Széchenyi-díjat kaptak nemrégiben a Rosetta-programban közreműködő szakemberek: Apáthy István, Bánfalvy Antal és Balázs András. Utóbbi az MTA Wigner Fizikai Központ mérnök űrkutatója. A szonda leszállóegysége, a Philae az ő munkájának eredményei nélkül aligha végezte volna el történelmi méréseit a Csurjumov–Geraszimenko-üstökös felszínén. Vele beszélgettünk a részletekről.

– A műszaki vagy az űrkutatási érdeklődése volt előbb?

– Inkább a műszaki. Apám is műszaki érdeklődésű volt és nagyon jó tanáraim voltak már általános iskolában is. Bár minden irányba nyitott voltam, de különösen a matematika- és fizikatanárom bíztatott, versenyeken vettem részt, amelyeken nyertem vagy jó helyezéseket értem el. A Puskás Tivadar Távközlési Technikumban érettségiztem, ahol a matematika-fizikatanárom már a 70-es évek elején kibernetika szakkört vezetett. Innen vezetett az út a Műegyetem Villamosmérnöki Karára.

– Úgy tudom, egyből a Wignerbe került, ahol azonnal a mélyvízbe dobták.

– Így van, de akkor még a KFKI Részecske és Magfizikai Kutatóintézetének hívták. Akkor indult a VEGA-program, aminek fő célja a Halley-üstökös vizsgálta volt. Mi csináltuk a két űrszonda képfelvevő és -feldolgozó rendszerét, ami a fedélzeti rendszerhez csatlakozott. Én a processzormodult és különböző digitális hardvereket készítettem, melyek a földi ellenőrzést is segítették. Az Interkozmoszban ez volt az első mikroprocesszor egy ilyen űreszköz fedélzetén. Mivel ez akkortájt még viszonylag lassú volt, célhardvereket is kellett alkalmazni, melyek a képek gyors kiértékelését segítették. Ezek közül az egyiket én fejlesztettem.

 Benne voltunk a Fobosz-programban is, ami a Marsot és főként nagyobbik holdját, a Phobost vizsgálta volna. Sőt egy lander le is szállt volna a hold felszínére, aminek a hibatűrő fedélzeti számítógépét intézetünk tervezte és készítette. Annak idején a projektszintű hibatolerancia redundancia révén valósult meg, vagyis két szondát indítottak. Sajnos a Mars közelében elvesztették velük a kapcsolatot, így a lander működésére nem kerülhetett sor.

 Kevéssé ismert, hogy az ezt követő időszakban a szovjetek rovert terveztek a Marsra. Nagyon érdekes konstrukció volt. Olyan intelligens képfeldolgozó rendszerrel szerették volna ellátni, ami felismeri és kikerüli az akadályokat. Hat kereke mindegyikében egy-egy lokális egység végezte volna a mozgatást. Mi a kerékvezérlő, -mozgató automatikához digitális feldolgozó rendszereket készítettünk. Egy szovjet változatot Moszkvában még terepen is teszteltünk. Készült egy francia változat is, mert a CNES (Francia Űrkutatási Intézet) megrendelt egy önálló rovermechanikát. Annak is hat kereke volt, de kissé más rendszerben, mint a szovjeteké. Abba is készítettünk elektronikákat.

– A Rosetta-program mennyire volt új és nagy kihívás?

– Fantasztikus dolog volt és igen komoly kihívás, hiszen még senki sem szállt le üstökösmag felszínére. Mi korábban többnyire egy-egy fedélzeti műszert készítettünk, itt azonban az egész fedélzeti szolgálati rendszert nekünk kellett kialakítani. Tehát bizonyos értelemben nem mi alkalmazkodtunk másokhoz, hanem a kísérletezők hozzánk. Egy ilyen rendszer tervezése és elkészítése a komplexitást, a megbízhatósági követelményeket és a felelősséget illetően egész más jellegű feladatot ró a tervezőkre. A Philae-n van tíz tudományos műszer, számos szolgálati alrendszer, és ahány fejlesztő, annyiféle igénnyel áll elő. Nekünk olyan rendszert kellett kialakítani, ami mindenkinek jó, és a tudományos célok elérését rossz kompromisszumok nélkül segíti.

 Kezdettől fogva rám hárult a fedélzeti számítógép hardver- és szoftverrendszer tervezésének és megvalósításának irányítása egy kis, jól felkészült tervezőcsapat élén a budapesti Wigner Kutatóintézetben, miközben 2003-2010 között a Philae németországi irányítóközpontjában is dolgoztam.

2014 november 14. éjszakáján operátorok szolgálatban a Lander Control teremben

(KÉP FORRÁSA: LCC-DLR-COLOGNE)

– Az űrszoftverek miben mások, mint amiket az otthoni számítógépekben használunk?

– Az űrben nem lehet bármilyen processzort alkalmazni, mert speciális követelmények vannak hőmérsékletre, fogyasztásra, sugárzásállóságra, rázkódásra stb. A feladathoz  optimálisan illeszkedő speciális multitaszkos operációs rendszert is „házilag” kellett  kifejlesztenünk az adott processzorra. Ez olyan futási környezetet biztosít, ahol a központi mag időosztásos rendszerben különböző feladatok elvégzésére alkalmas szoftvermoduloknak adja át a vezérlést. Az egyik a telekommunikációt vezérli, és tartja a kapcsolatot az anyaszondával, a másik a teljesítményellátó rendszert, a harmadik a tudományos mérési szekvenciákat stb. Ezek egymással is kommunikálnak és mindennek egységes megbízható rendszerré kell összeállni. Sok-sok speciális szolgálati és tudományos feladat vezérléséről van szó, amelyek algoritmusait sem lehet készen megvásárolni.

– A szonda repülése során többször módosították a szoftvert. Miért?

– A kész számítógépet a 2000-es évek elején kellett az ESA-nak leadni, de látszott, hogy nem ezzel a szoftververzióval fog leszállni az üstökösre 2014-ben. Ennek több oka volt. Az egyik legfontosabb, hogy akkor még maguk a kutatók sem tudták pontosan, mi vár rájuk, mit tudnak majd kutatni az ismeretlen körülmények között. Egy ilyen jellegű szoftvernek egyrészt zártnak kell lenni, hogy az alapvető szolgálati funkciók megbízhatóan működjenek és robusztus legyen. Másrészt nyitottnak, rugalmasnak és bővíthetőnek. Nem csak földi parancsokat kellett fogadni, értelmezni és végrehajtani, hanem a működési paraméterek megváltoztatását is lehetővé tenni, továbbá az egyes vezérlő algoritmusok és szabályozó mechanizmusok viselkedésének módosítását is. A hibatűrő képességet lehetővé tevő hardverstruktúrák és szoftveralgoritmusok tervezése és megvalósítása is komoly feladat volt, de azt hiszem, elég jól megbirkóztunk ezzel is. Az utolsó 3-4 évben, amikor konszolidálódott a lander tudományos programja, nem nagyon kellett az alapvető struktúrához hozzányúlni. Az újabb és újabb követelményeket ki lehetett elégíteni a beépített rugalmas metódusokkal, eljárásokkal.

– Azt hiszem, legtöbbünket az izgatja, milyenek a Philae további esélyei?

– Hihetetlen teljesítmény volt az ESA repülésirányítói részéről, hogy a landert 600 millió km-re a Földtől pár tíz méteres pontossággal, egy szabálytalan alakú és furcsán forgó üstökös felszínére juttatni. A leszigonyozó rendszer azonban nem működött. A Philae 2-3-szor visszapattant és úgy tűnik, egy gödörbe került, ahol kevés fényt kapnak a napelemek és azt is csak kb. egy órára. A mintegy 60 órás működést lehetővé tevő elsődleges energiaszolgáltató elemek lemerülését követően a napelemek alig 2,5 W teljesítményt szolgáltattak, de ahhoz, hogy egyáltalán bekapcsolódjon, minimum 5 W kell. És akkor még nem beszéltünk rádiókommunikációról, és a műszerek energiaellátásáról. Az üstökös forgási periódusa 12,5 óra. A nappal elvileg mintegy hatórás lehetne, de ez a lander számára csak egy óra. A 2,5 W azonban nőni fog, ahogy az üstökös a Naphoz közeledik.

 A másik jelentős probléma, hogy az éjszakai oldalon nagyon hideg van, -150 – -200 fok. Napkeltekor viszonylag gyorsan fel kellene fűteni az akkumulátort arra a hőmérsékletre, ahol már tölthető, amihez a mostani egy óra kevés. Teljesítmény szempontjából, ha minden szerencsésen alakul, talán május környékén fel lehetne venni a kapcsolatot töltött akkumulátor nélkül is, pusztán a napcellák szolgáltatta energiára támaszkodva. Viszont amíg nem éri el a -45 fokot, be se kapcsol, a napcellák sem szolgáltatnak energiát. Félő, hogy a -45 fokot sose éri el. Ahogy az üstökös közeledik a perihélium felé, lehet, hogy jobb lesz a megvilágítás, de az sem kizárt, hogy még kedvezőtlenebb lesz. Az esélyek nem túl jók, de nem szabad feladni a reményt.

 TRUPKA ZOLTÁN

 

2015/19