Mit alkalmazzak borításnak hogy ellenálljon az űrbéli körülményeknek? Milyen védelmet kapjon az elektronika hogy ne károsodjon a világűrben?

Megint én! Jólvan, nem akarok bunkóskodni...

A műhold elkészítése a pályára állításhoz képest szinte legózás, bár ott is akadhatnak problémák. Például szükség lesz egy vevő állomásra, amit nem elég megtervezni, de a megépítése a méretek miatt igen költséges lenne. Vagy bennfentes vagy a BME adóvevő állomásánál, akkor egyszerűsödik a helyzet.

Ennek ellenére a műhold elkészítése eltörpül a rakéta megtervezésének és elkészítésének nehézségei mellett.

A néhány házi rakétában használt puskapor specifikus impulzusa 60s-al túlságosan eltörpül a szükségestől. Ugyanis egy 1 tonnás rakétához (ami rekord lenne) nem lenne elég pár korszakalkotó ötlet, hanem egy 430 másodperces spec. impulzus se jönne rosszul (foly. hidrogén/oxigén hajtóanyaggal).

Van még az ún. R-candy, amit könnyen beszerezhető kálium-nitrátból és tetszés szerinti cukor fajtából lehet készíteni, de a kristálycukrot ajánlják. Próbálkozhatsz vele, de ez sem éri el a 150s spec. impulzust. Emellett az összeolvasztása nagyon veszélyes, próbálkozhatsz vele, de csakis elektromos sütőn! Van még a főzős módszer, de az nekem a kevés vizes fázisban mindig karamelizálódik (csak kulcsszavakat hintek el, úgyis rákeresel majd ha szeretnél).

Több évnyi gyakorlás kell, míg eljutsz a 0-ról 5 kilométerre, nekem már szerencsére sikerült, aztán jöhetnek a többfokozatú rakéták.

Az előbb felsorolt hajtóanyagok szilárdak, de az űrrakétákhoz használtak főleg cseppfolyósított írtó hideg gázok. A hajtóművek megtervezéséhez egyetemi szintű (vagy még annál is nagyobb) termodinamikai, áramlástani ismeretek szükségesek, valamint járatosnak kell lenni az interneten megtalálható NASA kutatási anyagok közt, mindez persze ahhoz, hogy csak egy apró képet kapj a rakétahajtómű működéséről. A tervezéshez minimum Amerikában kell dolgozz vagy 10 évet, mire magadtól sikerülne egy. Aztán nem elég megtervezni, mivel olyan hajtóművet, amit tegyük fel megterveznél soha senki nem használt, ezért semmi írásos anyag nem lesz róla. Ahogy a tudományok többi magas szintjén, itt is jön majd a próba-szerencse módszer (persze kicsit tudományosabban), ahol hónapokig kell tesztelgetni a hajtóművet, hogy tökéletesre lehessen tervezni. Itt szembesülnöd kell azzal, hogy nem találsz majd írásos anyagokat, netről kell apró infó morzsákat kukázzál hozzá. Készülj fel, hogy mire ezzel végzel 5-10 éven belül már te fogod írni ehhez a tankönyveket.

A hajtóanyagról annyit, hogy folyékony hidrogént Magyarországon nem fogsz találni, úgyhogy építheted a házi elektrolizáló készüléket, vagy hőbontással készíted metánból. Az anyagot nagyon meg kell majd tisztítsad. 5-6 évnyi komoly rakétatudomány tanulásom után, még csak hírből sem hallottam erre technikákat.

Cseppfolyósítani nem fogod tudni házi körülmények között és nem is a -260 fokos hőmérséklet miatt, hanem mert a benne található instabil ortohidrogén exoterm módon átalakul parahidrogénné és emiatt pillanatok alatt felforr a folyadék. A folyékony oxigén már nem olyan nehéz eset, üvegfúvók azt hiszem használják, de ha ott sem ipari körülmények között hegesztéshez talán.

Amikor én akartam űrrakétát építeni, akkor az össztömeget 200kg-ra akartam leszorítani és úgy-ahogy elméletben sikerült, de a tartály elkészítéséhez drága spéci anyagok lettek volna szükségesek, az elkészítés a bonyolult kevlár szövés miatt pedig kis méretekben is túl drága lett volna, azóta inkább carbon-epoxy kompoziton gondolkodok, ami viszont alacsony hőmérsékleten nagyon törékeny és repedezik (az amerikai X-33-as űrrepülőgép a tartály törékenysége miatt nem készült el soha). Emiatt kitaláltam egy kriogenikus alumíniumból és Kapton műanyagból megalkotott vákuumos szigetelő belső felületet, ami könyebb az összes eddigi szigetelésnél (a korábban említett MLI-t használ), de a benne lévő alumínium túl gyorsan vezeti a hőt (itt adtam fel).

Azóta hallottam egy Zylon nevű nagy szakítószilárdságú polimerről, ami egy nagyságrenddel csökkenti a carbon-epoxy kompozit törékenységét. Adalékként az epoxy-mátrixba talán csökkenti az érzékenységet a rezgésekre.

Szóval eddig csak folyékony hidrogénen gondolkodtam a túl kicsi össztömeg miatt. A másik megoldás a cseppfolyósított metán. Felszínen egy 280s spec impulzus elérhető vele, de sűrűbb, ezért kisebb tartály is elég neki. Valamint -160 fokon is lehet tárolni, arra vannak könnyebb Al ötvözetek is, valamint kompozitot is lehet használni kevesebb szigeteléssel.

A hajtómű tömege is sokat játszik.

Sajnos bármennyire lesz kicsi a rakéta, a hajtómű hosszának hidrogénnél minimum 76 cm-nek kéne lennie. Egy ekkora acél henger már szinte a rakéta tömegének negyedét felemészti, más esetben csökken a hatákonysága, ami több üzemanyag-szükségletet eredményez.

Ezért jöttem az ötlettel, hogy kerámiából is lehetne építeni (akár lehet 2.5x kisebb sűrűségű mint az acél).

A kerámia viszont törékeny, ezért hosszas keresgélés és gondolkodás után kitaláltam egy módszert SiC (szilícium-karbid) alapú hajtóműtestek készítésére SiC rostos szövet felhasználásával. (A szövetet felvisszük egy előre kiöntött formára, rögzítjük, majd egy kemencében össze cementáljuk a rostokat egy egybefüggő anyaggá). Az SiC könnyű, sűrűsége közel van az alumíniuméhoz, a legtörésállóbb a karbidok közül, emiatt féktárcsákhoz használják. Olvadáspontja 2800 celsius fok körül van, ami egy aktív hűtő rendszerrel akár a hidrogén égési hőmérsékletét is kibírja (hajtóművekben 3300 fok).

További probléma lépett fel az orrkúppal kapcsolatban. Mivel a rakéta nem nagy ezért a légellenállás nagyon hat rá. Hogy a túl nagy lassító erőt kiküszöböljük az orrkúpnak hosszúnak és áramvonalasnak kellene lennie. A 200kg-os rakétámhoz sikerült tervezzek egy 2kg-osat, ami Alumíniumból készül és egy kevés carbon-epoxy anyagból. Ez hosszas keresgélés után egy NASA dokumentum segítségével lett megtervezve.

Problémát jelentett itt az is, hogy kiszámoljam hány fokra hevül fel felszállás közben, ami úgy tűnt nem lépi át az Al olvadáspontját, később igazolást nyertem a NASA dok. segítségével.

A tervezéshez magas szintű matematikát kellett tanuljak gimnazista létemre. Programozni nem nagyon tudok még, ennek hatására kezdtem amúgy tanulgatni. Készítettem egy geogebra fájlt, amiben sikerült egy nagyjából interaktív tervező mechanizmust összehozni, 200 változtatható paraméterrel. Párhuzamosan a többivel sok évnyi képlet kidolgozással sikerült úgy összehoznom, hogy ne kelljen iterációt hozzá használni. Sajnos emiatt úgy kb 15 paramétert becsülni kell, de nem nagy hibahatárt jelentenek a tervezéshez, főleg hogy ha ennyi év után nagyon pontosan tudod őket megbecsülni.

Aztán ott van maga az elektronika, bizonyára értesz hozzá, ha műholdat akarsz készíteni. Én anno nem tudtam, külön azt is tanulgatnom kellett. Mostanra tudok alapszintű pályaszámító áramköröket létrehozni, időzítést, gyújtásvezérlést.

Numerikus integrálási módszereket tanultam meg, hogy a gyorsulásmérő adataiból 250m-es pontossággal tudjak pályára állni. Nem kellett nagyon magasszintű. Hála ennek az időnek, tudom mi az a Lagrange polinomiális interpoláció, de ezeket nem kell használjam, mert túlbonyolítanák az integrálási műveleteket és lassítanák a realtime computert.

A felszállást és égimechanika alapjait egy Kerbal Space Program nevű szimulációs játék segítségével tanultam meg. Tökélyre fejlesztettem a tudásomat benne, majd elkezdtem képleteket tanulni kéttestproblémás feladatok elvégzéséhez. Azóta letöltöttem 30 modot és olyan hiperrealisztikus Naprendszer-szimulációval játszok, amihez az emberek 95%-a hozzá sem tudna fogni.

Gyakoroltam a pályára állást és a logikai alapját elsajátítva képes lettem algoritmusokat kitalálni a pályára álláshoz, de azokat még nem valósítottam meg áramkörökkel.

Nézd, ezt hosszan leírtam... de nem azért, hogy eltántorítsalak. Ha ebbe bele kezdesz, akkor nagy valószínűséggel nem megy rakétád Földkörüli Pályára.

De a legfontosabb amit szerzel az tapasztalat és tudás.

Ennyi év után, annak ellenére hogy sohasem voltam jó versenyző, fizikából osztályelső lettem és országos versenyen 11. lettem. Ott egy égimechanikai feladatot függvénytábla nélkül egy kezemben tartott számoló géppel fejben megoldottam és nagyon büszke vagyok rá.

Bármit hisznek mások nem vagyok kocka, mivel volt hobbim, nyugodtabb szívvel tudtam társasági életet élni, mint bármikor.