Sojuz nousee avaruuteen

Mikroskooppi ja nanosatelliitit liftaavat tuplatutkan kyydillä taivaalle

Päivitys lauantaina klo 22: Laukaisua on siirretty uudelleen sääolojen vuoksi. Laukaisuaika on nyt sunnuntain ja maanatain välisenä yönä klo 00:02:13 Suomen aikaa.

Jos sää sallii, laukaistaan eurooppalaisen Copernicus-järjestelmän tuorein satelliitti Sentinel-1B ensi yönä avaruuteen Ranskan Guyanasta kaksi minuuttia jälkeen puolenyön Suomen aikaa. Sen mukana taivaalle matkaa neljä muuta satelliittia, joista kolme on pieniä nanosatelliitteja ja yksi jääkaapin kokoinen tutkimuslaite, jonka tehtävänä on mitata miten kappaleet leijuvat painottomuudessa.

Laukaisu oli tarkoitus tehdä jo viime yönä, mutta sääolosuhteet Kouroun avaruuskeskuksessa ja ennen kaikkea tuulet raketin reitillä yläilmakehässä eivät olleet suotuisia, joten kantoriaketin tankkaustakaan ei päätetty aloittaa. Samalla raketti ja satelliitit asetettiin odottamaan uutta yritystä vuorokautta myöhemmin, siis ensi yönä klo 00:02:13 Suomen aikaa.

Jo 14. eurooppalainen Sojuz-lento

Lennon päähyötykuormana on Sentinel-1B -tutkasatelliitti, mutta koska Sojuz kykenee kuljettamaan avaruuteen painavammankin lastin ja raketissa oli tilaakin lisämatkustajille, on mukana koko joukko pienempiä satelliitteja erityiseen kimppakyytiadapteriin liitettyinä: ranskalainen Microscope matkaa Sentinelin alla ja kolme cubesatia omassa lähetystelineessään sivulla.

Mukana piti olla myös norjalainen NORSAT-1, mutta se jouduttiin jättämään harmittavasti matkasta jo satelliitin oltua valmiina raketiin asennettavaksi. Telinettä, josta norjalaissatelliitti piti singota avaruuteen, oli modifioitu maaliskuussa, mutta simulaatiot sen kestävyydestä eivät valmistuneet ajoissa. Vaikka teline olisi erittäin todennäköisesti kestänyt, ei laukaisusta vastaava Arianespace halunnut ottaa riksiä. Tämä tiukkuus on eräs syy siihen, miksi yhtiön laukaisut ovat sujuneet niin luotettavasti ja ongelmitta. 

Vaikka Arianespace onkin vastuussa laukaisusta, on Sojuz-kantoraketin kokoaminen, lentokuntoon saattamisen ja laukaisu Kouroussa käytännössä kokonaan venäläisten vastuulla. Sitä varten laukaisun aikaan paikalla on yli 200 henkilöä, jotka valmistelevat raketin ja hoitavat sen taivaalle. 

Lähtövalmistelut sujuvat tropiikin keskellä täsmälleen samaan tapaan kuin esimerkiksi Baikonurissa, paitsi että Kouroun tilat ovat modernimpia ja hyötykuorma asennetaan raketin nokkaan vasta laukaisualustalla kantoraketin ollessa jo siellä pystyasennossa. Raketti kuljetetaan rautatietä pitkin kokoonpanohallista laukaisualustalle vaakatasossa ja nostetaan vasta siellä pystyyn.

Tämä menettely, sekä rakettia suojaava umpinainen, laukaisun aikaan sivulle rullattava suojahalli ovat osoitautuneet niin hyviksi, että Venäjän uudessa laukaisukeskuksessa Vostoshnissa käytetään samaa systeemiä.

Nyt illalla tehtävän laukaisun, numeroltaan VS14, raketti kuljetettiin laukaisupaikalle tiistaina 19. huhtikuuta, ja valmiiksi jo nokkakartion sisälle asennetut satelliitit liitettiin sen nokkaan keskiviikkona. 

Viime päivinä raketin ja sen satelliittien toimintakuntoisuus on varmistettu useaan kertaan, minkä lisäksi laukaisua sekä satelliittien ensi toimia avaruudessa on harjoiteltu niin Kouroussa kuin Euroopan puolellakin.

Nokkakartion sisusta

Kurkistus Sojuzin nokkakartion sisään: päällimmäisenä Sentinel-1B ja sen alla espanjalaisvalmisteinen ASAP-S -sovitusosa, jonka sisällä on Microscope ja mikrosatelliitit reunalla olevassa P-POD -räkissä (joka tosin ei näy kuvassa).

 

Copernicuksen toinen tutkasatelliitti

Copernicus on Euroopan komission kunnianhimoinen hanke, jonka tarkoituksena on tuottaa jatkuvasti tarkkaa kaukokartoitustietoa kaikkialta maailmasta. Siihen kuuluu koko joukko erilaisia satelliitteja ja mittalaitteita, joilla voidaan tehdä erilaisia havaintoja maapallosta, sen meristä, mantereista sekä ilmakehästä.

Euroopan avaruusjärjestö ESA vastaa satelliittien tekemisestä ja laukaisemisesta, kun taas Euroopan ympäristötoimisto EEA sekä jäsenmaat hoitavat havaintojen käsittelyn sekä hallinnan.

Tärkeimmät osat sitä ovat tutkasatelliitit Sentinel-1, optisen alueen Sentinel-2:t ja ennen kaikkea lämpötilaa havaitsevat Sentinel-3:t. Yksi kappale näitä jokaisia on jo Maata kiertämässä, mutta tarkoituksena on lähettää kutakin kaksi kappaletta, jotta havaintoja voidaan tehdä nopeammin ja tehokkaammin.

Sentinel-1B on ensimmäinen näistä tuplakappaleista. Se asetetaan samalle radalle kaksi vuotta sitten laukaistun Sentinel-1A:n kanssa, mutta siten, että se on koko ajan täsmälleen vastakkaisella puolella maapalloa. Näin ne pystyvät tekemään havaintoja yhdessä kaksi kertaa nopeammin kuin yksin, ja toisen ollessa mukana toiminnassa saadaan koko maapallon pinta periaatteessa kartoitettua puolessatoista vuorokaudessa.

Käytännössä tosin satelliiteille haetaan ratansa alta koko ajan kiinnostavia kohteita, joita ne havaitsevat jatkuvan tutkakartoituksen sijaan.

Mukana satelliitissa on myös suomalaistekniikkaa: forssalainen DA-Design Oy on toimittanut Sentinel-1 -satelliitteihin neljä olennaista elektroniikka- ja antennialijärjestelmää. 

Microscope

Pikkusatelliitti ja kaksi testimassaa

Ranskan avaruustutkimuskeskuksen CNESin 300-kiloinen Microscope mittaa kiertoradalla ollessaan periaatteessa samaa asiaa kuin Galileo Galilei 1600-luvulla pudotellessaan kappaleita Pisan tornista. Siis sitä vaikuttaako painovoima samalla tavalla eri massaisiin kappaleisiin.

Ellei ilmanvastusta oteta huomioon, putoaisi höyhen yhtä nopeasti tornista alas kuin usean kilon massainen käsipaino.

Albert Einstein nimitti asiaa ekvivalenssiperiaatteeksi, ja hänen tulkintansa mukaan kyse on siitä, että painovoiman aiheuttama voima ja kiihtyvyyden seurauksena tunnettu voima on sama; siis kappaleiden inertia- ja gravitaatiomassat ovat samat.

Asia on aivan fysiikan perusasioiden ytimessä, joten sitä on tutkittu hyvinkin tarkasti. Nykykäsityksen mukaan periaate on voimassa vielä muutaman triljoonasosan tarkkuudessakin, mutta Microscopen toivotaan pystyvän parantamaan tarkkuutta jopa satakertaiseksi.

Satelliitin sisällä on kaksi kappaletta, yksi titaanista ja toinen platina-rodiumseoksesta tehty, ovat vapaassa pudotusliikkeessä. Siis ne ovat vapaina, irrallaan satelliitin keskellä olevassa kammiossa, missä niiden tarkkaa käyttäytymistä voidaan mitata. Periaatteessa koejärjestely on suojattu mahdollisimman hyvin maapallon aiheuttamilta häiriöiltä.

Painovoiman pitäisi vaikuttaa kappaleisiin samalla tavalla, eli niiden pitäisi olla satelliitin mukana yhtäläisessä vapaassa pudotusliikkeessä. Jos näin ei ole, niin fyysikoille tulee töitä.

Tyypilliseen tiedesatelliittitapaan on nimi Microscope lyhenne, joka tällä kertaa tulee ranskankielisistä sanoista Micro-Satellite à traînée Compensée pour l’Observation du Principe d’Equivalence, eli "ekvivalenssiperiaatteen havaitsemiseen tarkoitettu kompensoitu mikrosatelliitti".

Kolme kuutiota

Lisäksi Sojuz kuljettaa avaruuteen kolme opiskelijavoimin tehtyä cubesat-luokan satelliittia. Ne ovat kooltaan vain 10 x 10 x 11 cm, ja niitä on tehty ja testattu usean vuoden ajan samaan tapaan kuin suurempia satelliitteja ESAn yliopisto-opetusta tukevan Fly Your Satellite! -ohjelman puitteissa.

OUFTI-1 on belgialaisen Liègen yliopiston tekemä satelliitti, jonka tehtävänä on testata avaruudessa uudenlaista radioamatöörien käyttämällä taajuudella toimivaa tietoliikennejärjetelmää. 

Italialainen, Torinon polyteknisen yliopiston e-st@r-II, puolestaan kokeilee uutta maapallon magneettikenttää apunaan käyttävää asennonmäärityslaitteistoa.

AAUSAT4 on puolestaan numerostaan huolimatta jo viides cubesat tanskalaisesta Aalborgin yliopistosta. Kuten edeltäjänsä, viime lokakuussa Kansainväliseltä avaruusasemalta avaruuteen lähetetty AAUSAT5, se ottaa vastaan laivojen lähettämiä alusidentifikaatiosignaaleita, joiden perusteella voidaan kehittää uusia tapoja seurata ja tarpeen vaatiessa avustaa aluksia maailman merillä. Tanskalaisten päähuomio tässä on Grönlannin vesillä olevien alusten tarkkailu, joskaan tätä poliittisesti hieman kyseenalaista seikkaa ei ole juuri tuotu esiin. 

Usein opiskelijoiden tekemät cubesatit on varsin nopeasti ja ylimalkaisesti koottuja, mutta näitä satelliitteja on tehty huolellisesti. Ne on myös testattu ESAn teknisessä keskuksessa ESTECissä – ja kaikkiin satelliiteista jouduttiin tekemään muutoksia ja parannuksia testien perusteella.

Satelliitit vapautetaan Sojuzin kyydistä avaruuteen erityisestä P-POD-säiliöstä, jonka sisälle satelliitit laitettiin jo maaliskuussa. Säiliön pohjalla on jousi, joka ponnauttaa satelliitit hellävaraisesti, mutta varmasti ulos, kun päällä oleva kansi avataan kauko-ohjauksella. 

Kolmikon P-POD on tänään Tiedetuubin päivän kuvassa.