Csallóközi magyarok élesztik újjá a szlovák űrprogramot

“Űrrakétát épít két felvidéki magyar mérnök” – egy-két hete járta be a szenzációs hír a magyar nyelvű sajtót, a felvidéki Új Szó cikke nyomán. Röviden – és lehetőleg ragaszkodva a tényekhez – arról van szó, hogy Boros Csaba és Nagy Bence egy dunaszerdahelyi műhelyben szuborbitális, azaz relatíve kicsi, az űrt elérő, de hasznos terhet föld körüli pályára (egyelőre) nem állító rakétán dolgozik. Mivel akadtak olyanok, akik már-már a SpaceX-hez hasonló űrhajózási vállalkozást vizionáltak a Csallóköz szívébe, megkértem az Ardea (Amateur Rocket Development Adventure, avagy Amatőr Rakétafejlesztő Vállalkozás) fejlesztőit, hogy mutassák meg az Indexnek is, hogy min dolgoznak.

Nem messze a dunaszerdahelyi vasútállomástól, egy raktárakat, szerelőműhelyeket magába foglaló udvar egyik jelöletlen ajtaja mögött bújik meg a szlovák űrkutatási tevékenységek talán legelőrehaladottabb projektje – már amennyire ezt kívülállóként meg lehet ítélni. A fűtetlen műhelyben az Ardea-csapat két oszlopa, Boros Csaba és Nagy Bence, valamint a nemrég hozzájuk csatlakozott közösségi médiás szakember, Putz Erik fogadnak (ő felel többek közt az Ardea facebookos jelenlétéért). Ezen a borongós pénteken gyakorlatilag ők hárman népesítik be most az egész udvart, lévén szlovák nemzeti ünnep és szinte az egész ország szabadnapos. Aki persze rakétafejlesztésre adja fejét, annak nem nagyon van se szabadnap, se ünnepnap, de még alvás se nagyon.

A helyiség – talán autószerelő műhely volt valamikor – közepén egy munkaasztalon fekszik egy kb. 5 méter hosszú, 10-15 centiméteres átmérőjű, karcsú-kecses rakéta, tőle jobbra egy utánfutó, mögötte pedig egy másik munkapadon egy furcsa, műszerekkel, elektronikus felszerelésekkel megpakolt fém állványszerűség. Körben a falak mentén szerszámos szekrények, különféle nyersanyagok, alkatrészek, balra hátul egy lemezjátszó és nagy halom bakelitlemez, legfelül a Eurythmics 1986-os albuma, a Revenge, rajta a slágerlistás When Tomorrow Comes.

Azt, hogy mit és mikor hoz a holnap, pontosan nem tudni, de Boros Csaba szívesen mesél az Ardea eredetéről. “Húsz-huszonöt éve kezdett bennem formálódni a projekt gondolata, amikor bekerültem a brünni egyetem repülőmérnöki karára és a diplomamunkámat, majd utána a katonai akadémián a doktori disszertációmat hibrid rakétamotor fejlesztéséből megírtam.”

“Amerikában akkortájt kezdődtek mindenféle komoly díjazású rakétafejlesztői versenyek, talán legismertebb közülük az X-Prize. Bennem is felmerült, hogy ilyesmit mi is tudnánk csinálni.” Boros tanulmányai befejezése után igyekezett olyan foglalkozásokat keresni, amik ebbe az irányba mutattak, megtanulni mindenféle célgépek tervezését, fejlesztését, kompozit alkatrészek gyártását. Boros Csaba nyolc évvel ezelőtt fogott hozzá társával, Molnár Péterrel az Ardea Zero fejlesztéshez. A projektet Molnár 2017-ben bekövetkezett halála kissé visszavetette, de szerencsére Nagy Bence, a pozsonyi Szlovák Műszaki Egyetem Gépészeti Karának hallgatója betársult Boros mellé, így folytatódhatott a munka.

A szlovák űrprogram

Amennyire a műhely berendezése is sugallja, az Ardea egyelőre személyes projekt, még nem is öltött cégformát, kis túlzással szólva jelenlegi formájában egy meglehetősen költséges műszaki-mérnöki-tudományos hobbi, amire azonban már egész széles körben felfigyeltek Szlovákiában. “Pár éve találkoztunk az SKCube szlovák műholdfejlesztői csoporttal, akik hasonló pikoműholdon dolgoznak, mint a magyar Masat-1 volt. Csehországban volt egy konferencia-előadásom az Ardea-projektről, ők meg a saját terveikről beszéltek, ami után megállapodtunk abban, hogy ők csinálják a műholdat, mi meg a rakétát.”

“Ezzel kész is volt a szlovák űrprogram” – vágtam rá tréfásan, de persze a valóság kissé eltért ettől: az SKCube csapata hamarabb be tudta fejezni a munkát, kaptak is hozzá állami támogatást, az első szlovák műholdat idén májusban föl is lőtték Indiából.

Az, hogy az első szlovák űrrakéta elkészül-e a tervek szerint pár éven belül, elég sok tényezőn múlik. Az Ardea jelenleg egyike a szlovák NASA, azaz a SOSA (Slovak Organisation for Space Activities, Szlovák Űrtevékenységek Szervezete) kiemelt projektjeinek, de a fejlesztés és gyártás költségeit direktben nem állják, inkább csak afféle ernyőszervezetként bábáskodnak körülötte, illetve mint nonprofit szervezet az állampolgároktól becsordogáló adófelajánlásokból tudnak az ARDEA-nak juttatni. “Ebből tartjuk fenn jelenleg a dunaszerdahelyi műhelyt. Ezen kívül vannak úgymond részszponzorok is, akik kisebb felajánlásokat téve segítenek a munkánkban. Így kaptuk például a kilövőálláshoz szükséges utánfutót, és így jutottunk bizonyos elektronikai alkatrészekhez és gyártási folyamatokhoz is. De most már annyira megnőtt a projekt, hogy ezt lehetetlen tovább így folytatni, széles körű támogatásra van szükségünk, a fejlesztésnek ebben a szakaszában minden felajánlás jól jön” – magyarázza Boros. “És hát úgy kezdődött az egész, hogy jó lenne egy saját eszközzel elérni az űr határát, mostanra persze már ott tartunk, hogy szeretnénk elérni az űrt úgy, hogy kifizetődő is legyen, szóval változott a rakéta mérete, a hasznos teher tömege, ezzel párhuzamosan a büdzsé is.”

Szlovákia jelenleg társult tagja az Európai Űrügynökségnek (aminek Magyarország 2015. február 24-én lett teljes jogú tagja), szomszédunk a csatlakozási tárgyalások első körében van. Boros Csaba szerint az eljövendő teljes jogú tagság nem biztos, hogy elősegíti az ő projektjük megvalósulását: “Az ESA inkább spinoffprogramokat támogat, komplex rakétaprogramokat nemigen, mert azt nézik, hogy nem támogatnak olyasmit, ami nekik már van. Legfeljebb olyan résztechnológiák fejlesztésében lehetnek érdekeltek, amik nekik is hozhatnak valamit, mint például nálunk az egy darabból épülő kompozit törzs, vagy az általunk kifejlesztett multifunkciós üzemanyagszelep. Figyeljük, keressük mi is a ESA pályázatait, az együttműködési lehetőségeket, de teljes körű támogatásra nem számítunk.”

Hol tart ma az Ardea-projekt?

“Most úgy vagyunk, hogy ki kell építenünk a hardvert. Két szálon megy a fejlesztés és gyártás. Épül maga az Ardea-2-es tesztrakéta és épül a próbapad is, ami univerzális kilövőállomás is lesz egyben. Ha e kettővel megvagyunk, jöhetnek első körben a hajtóműtesztek, majd a rakétatesztek. Terveink szerint 2018 tavaszán és nyarán jutunk el erre a két pontra” – osztotta meg rövid és közép távú terveit Boros.

Az Ardea rakéta a szénszálas kompozit törzsének köszönhetően könnyebb lesz, mint a hozzá hasonló szuborbitális kutatórakéták (angolul: sounding rocket), így olcsóbban vihetne szállítmányt a világűrbe. (A karbonszálas törzs megalkotásában egyébként egy neves dunaszerdahelyi kompozitgyártó cég is közreműködik.) A speciális hibrid rakétamotorja pedig kisebb teljesítményt biztosít ugyan, viszont a legbiztonságosabb kémiai hajtóműtípus, ami létezik.

A hibrid rakétamotor maga kulcsfontosságú szerepű az Ardea-projektben, de sok részletprobléma van még, amire megoldást kell találni. Talán épp ezért nem jutottak eddig akkora szerephez a hibrid rakétamotorok, mint a szilárd, vagy a cseppfolyós hajtóanyagú hajtóművek, pedig az 1930-as évek óta dolgoznak kutatók és mérnökök ilyen hajtóműveken, Koroljov, a legendás szovjet főkonstruktőr is alkotott hibrid hajtóműves rakétát (ami cseppfolyós oxigént és zselatinos benzint égetett). Mostanában kezd megint feléjük fordulni a figyelem, azután, hogy egyre több, úgymond amatőr rakétaépítő – ide sorolhatjuk például az űrturizmusban utazó Virgin Galacticot is – kezdte használni, leginkább azért, mert sokkal biztonságosabbak és fejlesztésük olcsóbb.

“A fő probléma vele, hogy nem elég hatékony az égés és nagy a nyomásingadozás, és még modellezni is nehéz az égéstérben végbemenő folyamatokat. Mi folyékony dinitrogén-oxidot és saját fejlesztésű szilárd viaszkeveréket, különféle adalékokkal kevert paraffint használunk. Az a jó a paraffinban, hogy nagyon gyorsan tud égni, ezzel szemben nem túl jók a mechanikus tulajdonságai, ezért kell más anyagokkal, például mikrokristályos viasszal, szénporral, etil-vinil-acetáttal keverni. A gond leginkább a már említett nyomásingadozással van, ennek széles körű teszteléséhez kell a próbapad, ugyanis ha nem üzemel stabilan a motor, akkor az nagyban befolyásolja a röppályát és magát a biztonságot is. Ha oszcillál a nyomás az égéstérben, akkor az égéstermék visszajuthat a nitrogén-oxid-tartályba, ami robbanáshoz vezethet” – festette fel a nem túl szívderítő legrosszabb forgatókönyvet Boros.

A projekt iránt egyetemek is kezdenek érdeklődni, és Borosék szerint ez is nagyon fontos, nemcsak az anyagi vagy konkrét gyártási felajánlások: az Ardea rakéták kifejlesztésében felmerülő problémák megoldásához szükséges kutatói kapacitást is bővíteni kell. Ebben nemcsak szlovák, hanem határon túli intézményekre is számítanak, akár a magyar egyetemek kutatóit, mérnökeit is szívesen látják a "szlovák űrprogramban".

A nehezen fűthető kis szerdahelyi műhelyben zajlik most az összes munkafázis, később ezek szeparálására, az üzem bővítésére, költözésre lesz szükség, különös tekintettel az űrtechnológiák által megkövetelt tisztaságra. A rakéta megépítéséhez szükséges navigációs és irányzékrendszerek, elektronika, szoftverek is jelentős részben saját fejlesztésben valósulnak meg, mivel a piacon lévő "off-the-shelf" eszközök nem mindenben felelnek meg a projekt szempontjainak (nem elég kicsik, könnyűek, és így tovább). Szerencsére – mivel alapvetően szuborbitális rakétáról van szó – a kozmikus sugárzással, annak káros hatásaival nem kell számolniuk a fejlesztőknek (egyelőre).

Az Ardea-projekt fő célkitűzései:

1. Megalkotni az első szlovák űrrakétát, azaz olyan hordozóeszközt építeni, ami eléri és átlépi az űr határát, a Kármán-vonalat, eljut legalább 120 kilométeres magasságig.
2. Mobilitási és gazdaságossági szempontokat szem előtt tartva olyan könnyű rakétát építeni, ami képes akár tíz kilogramm hasznos terhet (műszaki, tudományos kísérleteket, mérőműszereket, aerodinamikai és mikrogravitációs tesztfelszerelést) az atmoszféra fölső rétegeibe és űrbe vinni.
3. Korszerű kompozit anyagok és technológiák alkalmazásával illetve újrafelhasználható elemek fejlesztésével költséghatékony rakétát építeni.
4. Újszerű konstrukciós megoldásokkal – például egy darabban öntött hajtómű fejlesztésével – csökkenteni a rakéta  méreteit, tömegét és a kockázatos kötések (szegecsek, csavarok, ragasztások) számát, növelve ezzel a megbízhatóságot és gazdaságosságot.
5. A robbanásveszélyes üzemanyagok kerülésével, hibrid – szilárd és folyékony – hajtóanyag használatával növelni a biztonságot. Az alacsonyabb hatékonyságot átgondolt hajtóműtervezéssel és jelentősen csökkentett rakétatömeggel kompenzálni.
6. Multifunkciós alkatrészek fejlesztésével csökkenteni a rakéta tömegét. A saját fejlesztésű fő üzemanyagszelep például egyszerre felel a folyékony N₂O égéstérbe juttatásáért, az üzemanyag feltöltéséért, leeresztéséért, a fő üzemanyagtartály nyomás alatt tartásáért.
7. Irányítható rakéta és manőverezhető visszatérőegység fejlesztésével a teljes újrahasznosíthatóság elérése.

3... 2... 1... Start?

Amikor elkészül az Ardea 2, szükség lesz kilövőhelyre is, ahonnan a lakosság veszélyeztetése nélkül indítani lehet majd az első szlovák rakétát. Ez egyáltalán nem egyszerű feladat, már csak azért sem, mert rakétákat nem lehet csak úgy magáncéllal szállítani az uniós országok közt, ez külön állami szintű engedélyekhez van kötve. Aztán a bejáratott kilövőhelyek sem mind jöhetnek szóba, a svédországi Kiruna közelében lévő Esrange Űrközpontban például csak a saját maguk által jóváhagyott, már tesztelt rakétákat engedik felbocsájtani, és meglehetősen költségesek is. “Kicsit ördögi kör ez, mert hol teszteljem akkor a rakétámat? Sokkal egyszerűbb lenne, ha lenne tengerünk, akkor nemzetközi vizekre kihajózva tudnánk különösebb gond nélkül rakétát tesztelni. Elég nyitott kérdés még, honnan lesz kilőve” – morfondírozik Boros, akinek még bizonytalan elképzelése szerint Lengyelország gyérebben lakott területeinek egyikéről, távol városoktól, falvaktól valósulhat majd meg az első tesztrepülés.

Az Ardea 2 sikeres tesztjei után a kereskedelmi célokra használható rakéta a hasonló méretű, 400-450 kilogrammos Ardea-3 lesz, ami 10-25 kilogrammos hasznos terhet vihetne az űrbe, szuborbitális pályán.

Ha továbbgördül a projekt, akkor ezen túlra is lehet tervezni, pikoműholdak orbitális pályára állításában gondolkodni. Ezzel párhuzamosan az újra felhasználhatóság kidolgozása is logikus lépés, sőt ma az egyetlen járható út a költségek radikális csökkentéséhez. “Az Ardea-3 egyes részeit úgy tervezzük, hogy újra lehet majd használni, ejtőernyővel visszahozott testtől a siklórepülésben visszaereszkedő orr-részig. Ez utóbbi komplex rendszer például rövid ideig tartó, gyors begyűjtést igénylő mikrogravitációs biológiai kísérletekhez lenne tökéletes megoldás. Flexibilis rendszert szeretnénk kiépíteni, amihez több lépcsőn, számos mérföldkövön keresztül vezet az út. A kitűzött célokat azonban csak évekig tartó kemény fejlesztői munkával, és nem utolsó sorban széles körű összefogással tudjuk elérni.”

Az Ardea-projekteről bővebb információkat a SOSA Ardea-aloldalán és a projekt Facebook-oldalán találni.