Téma-koordinátor: Szegő Károly
A kutatás fő irányai: a Föld magnetoszférája, a Nap és a Föld fizikai kapcsolatai, a napszél és az égitestek kölcsönhatása. Egyaránt részt veszünk a kutatások elvégzéséhez szükséges kísérleti eszközök létrehozásában (elsősorban fedélzeti digitális adatgyűjtő eszközök és földi ellenőrző rendszerek készítésében) és a kutatási eredmények fizikai, elméleti értelmezésében. Az eszközépítés fogalmába a hardver építés mellett természetesen a szoftver fejlesztés is beletartozik, ez utóbbi az RMKI tevékenységében is egyre nagyobb hányadot képvisel.
Az RMKI kutatói az 1970-es évek elején kapcsolódtak be az Interkozmosz-műholdakon és a szovjet bolygóközi szondákon végzett in situ mérések kiértékelésébe. Az első igen jelentős eredmény a napszél - Vénusz kölcsönhatással kapcsolatos. A Venyera-9, -10, majd a Pioneer-Venus-Orbiter adatainak felhasználásával sikerült megmagyarázni a Vénusz éjszakai ionoszférájának kialakulását.
A nyolcvanas évek elején indult a máig legnagyobb magyar űrfizikai vállalkozás, a részvétel a szovjet Vénusz - Halley (VEGA) programban. A szondák műszereinek egyharmada Magyarországon, ennek jelentős hányada pedig a KFKI-ban készült. A nagyrészt az RMKI-ban tervezett és épített televíziós rendszer nem csak képeket közvetített az üstökösről, hanem önállóan, földi utasítások nélkül megkereste és folyamatosan nyomon követte az üstökös magját, ráirányította a szondák mérőműszereit. Ez volt az űrkutatás történetében az első eset, amikor valósidejű képfeldolgozás alapján történt az autonóm vezérlés. Az RMKI-ban tervezték és építették a VEGA misszióhoz a TÜNDE töltöttrészecske-detektort, az űrplazma tanulmányozására szolgáló másik detektor (PLAZMAG) építésében is részt vettünk. A VEGA szondák a világon először fényképezték le egy üstökös magját, a mért adatok alapján sikerült kidolgozni az üstökösmag háromdimenziós dinamikus modelljét, és fontos felismerések születtek az üstököst körülvevő plazmáról. A VEGA misszió teljes sikerrel zárult.
1985-től dolgoztak az RMKI munkatársai a Phobos programon, amelynek célja a Mars térségének és a Mars Phobos nevű holdjának a tanulmányozása volt. Komoly szerepet vállaltak: magyar, szovjet, osztrák, NSZK, holland, ír és amerikai együttműködésben készült a részecskedetektor, a leszálló egység fedélzeti számítógépe pedig szovjet-magyar együttműködésben. Ez volt az első kisméretű, hibatoleráns autonóm fedélzeti számítógép. A leszállási manőverre azonban a leszálló egységet hordozó szondák meghibásodása miatt nem kerülhetett sor. Az 1988 júliusban indított két szonda közül a második értékes adatokat szolgáltatott a Mars plazmakörnyezetéről, az erre vonatkozó megfigyelési programot teljesen sikerült végrehajtani. A plazmaadatok feldolgozásával megmutatták, hogy a napszéllel való kölcsönhatás folytán a Mars körül kialakuló fejhullám szerkezete hasonlít a Földéhez és a Vénuszéhoz. Az ionoszféra feletti plazmarétegről megállapították, hogy a sokfajta, látszólag különálló egyedi határfelület egy összetett plazmaréteg megnyilvánulása, ez a Mars nappali mellénye. A napszél adatokból arra következtettek, hogy a Marsnak van gyenge mágneses tere.
1988-ban indult meg a szovjet Marsz-92 program tervezése, az RMKI több plazmafizikai kísérletbe kapcsolódott be, három plazmaműszer építésében vettek részt (MAREMF, MARIPROBE, SLED-2), fedélzeti számítógépet fejlesztettek a tervezett marsjárműhöz (rover). A rover fejlesztése végül az EUREKA program keretében egy bemutató példány kifejlesztésével zárult. A programot többször módosították és halasztották, az 1996-ban fellőtt űrszondát nem sikerült pályára állítani és megsemmisült.
Az ESA 1990 októberében indította az Ulysses űrszondát a Napot körülölelő térség, a helioszféra vizsgálatára. Az RMKI két munkatársa az Ulysses űrszonda adatai alapján a helioszféra mágneses terét vizsgálja, vendégkutatói szinten vesznek részt a magnetométer adatainak fizikai értelmezésében. Meglepetést keltett, hogy a helioszférikus mágneses tér erőssége a pólusok felé haladva, minden korábbi várakozással ellentétben, nem növekszik, ezért jelentős módosításra szorulnak a napkoronát leíró modellek. Megállapították, hogy az áramlepel a helioszférát két közel azonos térfogatú térre osztja fel. Az Ulysses mágneses terét mérő műszerek adataiból jelentős felfedezésre jutottak: a helioszféra mágneses tere nem függ a szélességtől. A mágneses méréseket elemezve fraktál struktúrákat mutattak ki a helioszférában.
A Föld magnetoszférájának vizsgálata kapcsán az RMKI részt vesz az ESA Cluster programjában, amelynek célja a földkörüli plazma kisléptékű tulajdonságainak tanulmányozása. A 2000-ben pályára állított négy egyformán felszerelt szonda segítségével most vált először lehetővé a magnetoszférikus és a napszél eredetű plazma térbeli és időbeli változásainak szétválasztása és háromdimenziós vizsgálata. A CLUSTER holdaknál az RMKI több kísérletben vállalt szerepet (RAPID ion- és elektronspektrométer, magnetométer), részt vett a RAPID spektrométer létrehozásában. A mért adatokat a világ különböző pontjain 8 adatközpont kezeli, tárolja és készíti elő feldolgozásra. Az adatközpontok egyike az RMKI-ban működik, az RMKI az infrastruktúrát és a személyzetet biztosítja a Magyar Adatközpont számára, amely a pálya és egyéb kiegészítő adatokat szolgáltatja a Cluster Tudományos Adatrendszerébe. A Magyar Adatközpont feladatain kívül rendszeresen feldolgozzuk a nyers magnetométer adatokat importált szoftver és saját program segítségével tudományos adatelemzés céljából, ugyanis az RMKI két munkatársa tagja a magnetométer munkacsoportnak. Interaktív mágneses tér analizáló programunkkal meghatározzuk a fejhullám átmeneteket. Az észlelt időkülönbségek alapján megkezdtük ezen határfelületek mozgásának, alakjának vizsgálatát. A négy Cluster szondán sikerrel működnek a RAPID kisenergiájú részecske-spektrométerek, folyamatosan szolgáltatva az ionok és elektronok sebesség és tömeg szerinti eloszlását a 30 keV-1,5 MeV energiatartományban. Az elektron adatok alapján lehetőség nyílik a zárt és nyílt erővonal tartományok helyének pontos lokalizálására magas geomágneses szélességen. A stabil elektronfluxusok hiánya déli irányú mágneses tér esetén arra mutat, hogy a kürtőben általában nyíltak az erővonalak.
A Nap kutatására 1995 decemberében felbocsátott SOHO űrszondán a részben az RMKI-ban készített LION detektor az energikus részecskéket méri. A SOHO az ESA és a NASA közös programja. Az RMKI egy munkatársa társkutatói szinten vesz részt az adatok feldolgozásában és értelmezésében. Statisztikai vizsgálatot végeztünk a LION részecskedetektor által 1996-ban, igen alacsony naptevékenység mellett észlelt intenzitásnövekedésekre. A több, mint 1300, néhány perces időtartamú, csak 300 keV energia alatt észlelhető csúcs határozott pozitív korrelációt mutat a napszélsebességgel és a Kp indexszel, gyengébbet a fejhullámmal való összeköttetést jellemző konnektivitással. Az események közül a keményebb spektrumúakat kiválasztva a korreláció erősebb, ez a fejhullámon történt gyorsulás helyett inkább a magnetoszférából való szivárgásra utal.
1997 októberében a NASA sikeresen fellőtte a 17 ország, köztük Magyarország együttműködésében készített Cassini űrszondát. Ez a tudományos célú űrkutatás eddigi legnagyobb szabású vállalkozása, célja 2004 és 2008 között a Szaturnusz bolygó környezetének vizsgálata és leszálló egység eljuttatása a Titán holdra (2004 november). Az RMKI munkatársai a mágneses térerősséget és a plazmarészecskék eloszlását mérő műszerek létrehozásában vettek részt mind a fedélzeti elektronika, mind a földi fejlesztést és a kalibrálást támogató berendezések elkészítésével, valamint a mérési stratégiák kidolgozásával. A NASA díjjal ismerte el tevékenységüket. A Szaturnusz bolygóhoz vezető útja során a Cassini űrszonda elhaladt a Jupiter mellett, ennek során a szonda három hónap alatt több mint negyvenszer metszette a bolygó fejhullámát. A megfigyelt lökéshullámok kiterjedtek a bolygótól eddig még nem tapasztalt nagy távolságokra is. Új eredmény, hogy a bolygótól távoli lökéshullámok esetében az ionok melegedése akkor is jó indikátora a lökéshullám helyének, ha a tér és a hullámadatok erről nem igazítanak el. A vizsgálatok főleg annak megértését célozzák, hogyan gyengül a fejhullám a csóva felé haladva, és milyen a lökéshullám előtti plazma szerkezete. A magnetométer adatait felhasználva mirror típusú hullámok jelenlétét sikerült kimutatni a Jupiter magnetoszférájának köpenyében, a bolygótól eddig még nem tapasztalt nagy távolságban is.
A Rosetta űrszonda első alkalommal kínál lehetőséget egy üstökösmag felszínének közvetlen vizsgálatára. Az ESA programjában 7 ország kutatóintézetei vesznek részt, az RMKI hardver és szoftver fejlesztéssel, valamint modellezéssel vesz részt a programban. A tervek szerint 2004 február végén kerül sor a fellövésre, az űrszonda 2014-ben találkozik a Churyumov-Gerasimenko üstökössel, majd két részre válik szét. A leszálló egység (Rosetta Lander) ereszkedik le az üstökös felszínére, a Rosetta Orbiter egység pedig az üstökös magja körül kering.
Az RMKI részt vett a Rosetta Orbiterre kerülő, öt különböző érzékelőt tartalmazó plazma mérőrendszer létrehozásában. A fedélzeti elektronikához az érzékelők számára szükséges tápfeszültségeket szétosztó egységeket és a teljes plazma mérőrendszer tesztelését támogató földi ellenőrző berendezést fejlesztettek. Az RMKI meghatározó szerepet játszik a leszálló egység központi számítógépének fejlesztésében. Létrehozták a fedélzeti vezérlő és adatgyűjtő számítógép központi illesztőegységét, és a leszálló egység autonóm működését biztosító programot fejlesztettek. Az RMKI fejlesztette ki a teljes leszálló egység tesztelését biztosító földi ellenőrző berendezést. Aktív résztvevői voltak az integrált leszálló egység tesztelési és verifikálási munkáinak, valamint részt vettek a kísérletek mérési stratégiájának kidolgozásában.
Az új űrprogramokra való felkészülés során az RMKI-nak a következő feladatai vannak:
A NASA STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory) programja a napkorona háromdimenziós szerkezetének, ezen belül elsősorban a koronakitörések eredetének, fejlődésének, valamint a Föld környezetével való kapcsolatuk felderítését tűzte ki célul. 2005 novemberében a földpálya mentén előre és hátra két azonos felszereltségű űrszondát bocsátanak fel 7 ország, köztük Magyarország részvételével. Az RMKI az IMPACT plazma és energikus részecske kísérlet társkutatói szintű résztvevője, feladatunk a gyorsított töltött részecskék terjedésének modellezése.
Intézetünk részt vesz a CNES NetLander Mars űrprogramjában. Az RMKI francia és német kutatókkal közösen valósítja meg az elektron/ion spektrométert (ARES/ELF) és a magnetométert. Feladatunk a műszerek fejlesztését és tesztelését biztosító földi ellenőrző egység létrehozása. A NetLander központi adatgyűjtő és vezérlő számítógépe megvalósításában is részt veszünk.
Az RMKI társkutatói szinten vesz részt az ESA Venus Express űrprogramja ASPERA-4 kísérletében. Feladatunk a műszer kalibrációjának biztosítása. A műszaki fejlesztésekkel párhuzamosan megkezdtük az ASPERA-4 kísérlet adatainak kiértékeléséhez szükséges modellszámításokat. Az ún. hibrid kód segítségével modellezni kezdtük az ionoszféra felett lejátszódó plazmafolyamatokat a várható mérési adatok jobb interpretálása érdekében.
Intézetünk részt vesz a Nemzetközi Űrállomásra (ISS) tervezett Obsztanovka kísérlet fedélzeti számítógéprendszerének elkészítésében. A kísérlet fejlesztése az orosz Űrkutatási Intézet tudományos és műszaki irányításával, széles nemzetközi együttműködésben történik.
Munkáink mindegyike kiterjedt nemzetközi együttműködésben folyik. Összesen mintegy 30 intézettel folytatunk együttműködést világszerte. A Cluster program Magyar Adatközpontjával, a Rosetta űrszondával és a NetLander űrprogrammal kapcsolatos munkáink az ESA Prodex irodájával kötött szerződések keretei között folynak.
Az intézet honlapja
