Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Természettudományi Kar		 Tantárgy Adatlap
Tantárgy kód BMETE80MU00
Tantárgy azonosító adatok
1. A tárgy címe Fizika űrmérnököknek
2. A tárgy angol címe Physics for Space Engineers
3. Heti óraszámok (ea + gy + lab) és a félévvégi követelmény típusa 2 + 1 + 0 v Kredit 5
4. Ajánlott/kötelező előtanulmányi rend
vagy Tantárgy kód 1 Rövid cím 1 Tantárgy kód 2 Rövid cím 2 Tantárgy kód 3 Rövid cím 3
4.1
4.2
4.3
5. Kizáró tantárgyak
6. A tantárgy felelős tanszéke Nukleáris Technikai Intézet
7. A tantárgy felelős oktatója Dr. Pokol Gergő beosztása egyetemi docens
Akkreditációs adatok
8. Akkreditációra benyújtás időpontja 2021.11.22. Akkreditációs bizottság döntési időpontja 2021.11.25.
Tematika
9. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít
Matematikai analízis, mechanika, elektromágnesség alapjai
10. A tantárgy szerepe a képzés céljának megvalósításában (szak, kötelező, kötelezően választható, szabadon választható)
VIK Űrmérnök MSc képzés kötelező tárgya
11. A tárgy részletes tematikája

1. A Világegyetem felépítése
A Világegyetem szerkezeti felépítése és kialakulásának mai elmélete: Ősrobbanás, táguló világegyetem, Hubble-törvény, vöröseltolódás, kozmikus háttérsugárzás, részecskefizikai korszakok, atomok kialakulása, csillagok és galaxisok létrejötte és fejlődése, bolygók, fekete lyukak, kémiai elemek keletkezése. Sötét anyag és sötét energia.

2. A Világegyetem megismerésének eszközei
Sugárzások és sugárforrások az űrben. A kozmosz kutatásának eszközei: távcsövek, rádió- és röntgencsillagászat, műholdas és űrszondás megfigyelések (Hubble, Chandra, Voyager, New Horizons, NuSTAR, Planck), földi megfigyelő eszközök és módszerek (Auger-, Cserenkov, IceCube, Solar neutrínó kísérletek). Meteoritok, holdi és marsi kőzetek elemzése, annak eszközei. A kozmikus sugárzás földi észlelése.

3. A Föld helye a Világegyetemben
Az univerzum, a Tejútrendszer, a Naprendszer, a Föld űrrepülés szempontjából történő bemutatása, Föld alakja, légköre.

4. Koordinátarendszerek
Inerciarendszerek, forgó koordináta-rendszerek, Galilei-transzformáció, speciális relativitáselmélet, tömeg-energia ekvivalencia, Lorentz-transzformáció, időmérés.
Általános relativitás elve, a gravitáció hatása a tér görbületére, a gravitáció hatása az idő mérésére.

5. Koordinátarendszerek alkalmazása
Példák koordinátarendszerek használatára, koordináta-transzformációk.

6. A mechanika alapjai
Tömegpontok és szilárd testek és folyadékok mechanikájának alapjai. Rakétamozgás kinematikája, pozíció, orientáció, sebességkomponensek.

7. Pályák
Kepleri pályák, kéttest probléma, pályaháborgások alapjai. Jellegzetes Föld körüli pályák. Többtestprobléma alapjai, kaotikus pályák, kezdeti feltételekre érzékenység.

8. Számítások tömegpontokkal
Hajítások, rakétamozgás, bolygó pályák.

9. Forgómozgás
Tehetetlenség, főtengelyek, erőmentes pörgettyű, precesszió, nutáció.

10. Forgómozgás számítások
Gyorsuló forgómozgás, pörgettyűk.

11. Űreszközök irányítása
Űreszközök irányítása a tömegközépponthoz viszonyítva: tájolás, stabilizálás, giroszkópok. Űrrandevú létrehozása hagyományos és alacsony tolóerejű manőverekkel, űreszközök kötelékben.

12. Űreszközök üzemi körülményei
Az űreszközök indítási és űrbeli fizikai környezete. Röviden az indításkor fellépő statikus és dinamikus terhelésekről. Súlytalanság, vákuum, légellenállás, atomos oxigén hatása az űreszközökre. Űridőjárás. Meteorok és űrszemét.

13. Részecskék és sugárzások
Űrkörnyezet: részecskék és sugárzások. Töltött részecsék mozgása elektromos és mágneses terekben

14. Elektromos és mágneses terek
Elektromos és mágneses terek keltése töltött részecskék által, Maxwell-egyenletek.
Anyagok elektromos és mágneses jellemzői, diamágnesség, paramágnesség, ferromágnesség.

15. Példák töltött részecskék mozgására elektromos és mágneses terekben
Mozgásegyenlet, Larmor-pálya, mágneses tükrök, driftmozgások.

16. A plazma jellemzői
A plazma jellemzői, Debye-árnyékolás, plazmaparaméter, előfordulása, jellemző paraméterei.

17. Elemi folyamatok és egyensúlyi jellemzők
Elemi atomfizikai folyamatok plazmákban, az elektromágneses sugárzás keletkezési mechanizmusai, hőtranszport folyamatok, részleges és teljes termodinamikai egyensúly, korona-egyensúly.

18. Számolások elemi folyamatokkal
Reakcióráták, rátaegyenletek, hőtranszport vákuumban.

19. Eszközeink a plazma elméleti leírására (óra elmaradása esetén összevonható a következő előadással)
A plazmák elméleti leírása: kinetikus és folyadék elméletek, alkalmazási feltételek, alkalmazási példák.

20. Magnetohidrodinamika
Ideális és rezisztív magnetohidrodinamika alkalmazásokkal, napkitörés, napszél,
a Föld magnetoszférája, sugárzási tér földközelben, dózisfogalmak.

21. Magnetohirodinamikai alkalmazások (óra elmaradása esetén elhagyható)
MHD generátor, mágneses tér befagyása a plazmába.
12. Követelmények, az osztályzat (aláírás) kialakításának módja
szorgalmi
időszakban		 A gyakorlatokra az első alkalom kivételével kis házi feladatot kell készíteni. A félév során a mechanika témakörből egy nagy zárthelyi lesz. vizsga-
időszakban		 A vizsgaidőszakban írásbeli vizsga lesz vegyesen számítási és esszé jellegű feladatokkal.
13. Pótlási lehetőségek
Pótlási lehetőségek az aktuális TVSZ szerint.
14. Konzultációs lehetőségek
Az előadások előtt és után, valamint bármikor, de előre egyeztetett időpontban.
15. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
J. W. Cornelisse, H. F. R. Schöyer, K. F. Wakker: Rocket Propulsion and Spaceflight Dynamics. Pitman, London, 1979, ISBN 0-273-01141-3
O. Montenbruck, E. Gill: Satellite Orbits: Models, Methods and Applications. Springer, 2005, ISBN 978-3-5406-7280-7
Nagy Károly: Elméleti mechanika. Nemzeti Tankönyvkiadó, 2002, ISBN 9631939553
Francis F. Chen: Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, Volume 1: Plasma physics, Pendulum Press, 1984, ISBN 0-306-4133-9
16. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka mennyisége órákban (a teljes szemeszterre számítva)
16.1 Kontakt óra
42
16.2 Félévközi felkészülés órákra
20
16.3 Felkészülés zárthelyire
20
16.4 Zárthelyik megírása
0
16.5 Házi feladat elkészítése
13
16.6 Kijelölt írásos tananyag elsajátítása (beszámoló)
15
16.7 Egyéb elfoglaltság
0
16.8 Vizsgafelkészülés
40
16.9 Összesen
150
17. Ellenőrző adat Kredit * 30
150
A tárgy tematikáját kidolgozta
18. Név beosztás Munkahely (tanszék, kutatóintézet, stb.)
Dr. Beneda Károly
egyetemi adjunktus
Vasúti Járművek, Repülőgépek és Hajók Tanszék (KJK)
Dr. Pokol Gergő
egyetemi docens
Nukleáris Technika Tanszék (TTK)
A tanszékvezető
19. Neve aláírása
Dr. Sziebert Máté