ESA on saanut juuri valmiiksi jännittävän, uudenlaisen tieteellisen koelaitteen: pieniä raakaöljysäiliöitä laukaistaan avaruuteen kiinalaisella avaruusaluksella tutkimaan kilometrien syvyydessä Maan pinnan alla olevien öljyvarantojen periaatteita. Laite, jonka sisällä säiliöt ovat, on päättänyt juuri testaamisensa ESTECissä, ESAn Hollannissa sijaitsevassa teknisessä keskuksessa. Kokeissa laitteistoa lämmitettiin ja viilennettiin vastaamaan avaruuden olosuhteita, sekä täristettiin samalla tavoin kuin kantoraketti ravistaa sitä laukaisun aikaan. Myös paluu Maahan on varsin raju kokemus koelaitteelle, joten sitäkin jäljiteltiin testikampanjan aikana. Koelaitteistossa on kuusi tukevaa sylinteriä, joiden sisällä on millilitran verran raakaöljyä. Öljy on paineistettu 400-kertaiseen Maan ilmakehän normaalipaineeseen, mikä on itse asiassa eräs suurimmista kostaan avaruuslaitteissa käytetyistä paineista. Sylinterien lisäksi laitteistoon kuuluu mittareita ja elektroniikkaa, sekä liitokset avaruusalukseen. Alus on kiinalainen mikropainovoimatutkimusalus SJ-10, joka laukaistaan avaruuteen Kiinan Juiquanin avaruuskeskuksesta Gobin autiomaasta vuoden 2015 lopussa. Sen mukana on 19 muuta tutkimuslaitetta, jotka palaavat kaksi viikkoa kestävän avaruuslennon jälkeen takaisin Maahan. Öljytutkimuslaite on ESAn, Kiinan kansallisen avaruustutkimuskeskuksen sekä ranskalaisen Total- ja kiinalaisen PetroChina -öljy-yhtiöiden yhteistyötä.

Monimutkainen, mutta suoraviivainen ongelma

Koelaitteen nimi on kaikessa karuudessaan “Raakaöljyn Soret-vaikutuskertoin”. Taustalla tutkimuksessa on se, että öljyssä, kuten muissakin sen kaltaisissa nesteissä, kevyet molekyylit ja suuremmat, ja siten raskaammat molekyylit erottautuvat toisistaan lämpötilan mukaan ja diffuusion avulla. Kun lämpötila eri puolilla nestettä on erilainen, järjestäytyvät siis nesteessä olevat molekyylit lämpötilan mukaan. Samalla nesteessä vaikuttaa myös diffuusio, eli molekyylit pyrkivät siirtymään väkevämmästä pitoisuudesta laimeampaan, jolloin lopulta pitoisuus on jotakuinkin sama eri puolilla nestettä; tästä hyvä esimerkkion sokerin sekoittuminen kahviin. Svetisiläisen kemistin Charles Soretin mukaan nimetty Soret-kerroin on tarkaan ottaen nesteen lämpötilaeroista johtuvaa erottumista kertova luku jaettuna diffuusiota määrittelevällä arvolla. Paineistetun öljyn tapauksessa tilanne näytekapseleiden sisällä on hieman samanlainen kuin maanalaisissa öljyesiintymissä 7-8 kilometrin syvyydessä. “Suuren paineen ja lämpötilan yhdistelmä on merkittävä tekijä öljyesiintymissä, sillä raakaöljy kerrostuu esiintymien sisällä lämpötilan mukaan ja näyttää siis toimivan vastoin painovoimaa”, selittää ESAssa koelaitteen tekemistä valvova Antonio Verga. “Vähitellen, geologisten aikakausien kuluessa, raskaammat aineet siis nousevat ylemmäs ja kevyemmät painuvat alas.” “Tarkoituksemme on tutkia siis tätä asiaa mikropainovoimassa, koska silloin painovoima ei vaikuta mittauksiimme. Toivomme, että tulosten avulla voidaan parantaa kykyämme löytää lisää öljyä.”
Vastaavanlaisia koelaitteita on lennätetty avaruudessa aikaisemmin, esimerkiksi venäläisillä Foton-aluksilla, mutta tässä laitteistossa käytetään paljon aikaisempia korkeampaa painetta. Suuren sylintereissä olevan paineen vuoksi ne on tehty erittäin tukeviksi ja valmistettu kestämään 2,5 kertaa vieläkin suurempaa painetta. “Paine on niin suuri, että raakaöljy on sylinterien sisällä hyperkriittisessä tilassa”, kertoo Verga. “Sylinterit on tehty titaanista ja niissä on ruostumattomasta teräksestä tehdyt venttiilit.” “Kokeessa sylinterin toista päätä lämmitetään ja toista jäähdytetään. Lennon päätteeksi sylenterien puolivälissä oleva jakaja suljetaan, minkä ansiosta eri puolilla sylinteriä olevat öljynäytteet eivät sekoitu toisiinsa laskeutumisen aikana.” Sylinterit on tehnyt ranskalainen Sanchez Technology ja 8,5 kilogrammaa painavan, noin neljä litraa tilavuudeltaan olevan metallilaatikon suojaaman koelaitteen pääurakoitsija on belgialainen QinetiQ Space. Laitteita on itse asiassa kaksi: näistä toinen, aikaisempi versio, on jo nyt Pekingissä sähkömagneettisessa testauksessa ja sovitettavana avaruusaluksen kanssa. Nyt ESTECissä testattu lentokappale viedään Kiinaan ensi vuonna ja kahta viikkoa ennen laukaisua, se asennetaan koemallin tilalle avaruusalukseen ja sen kuusi öljynäytettä laitetaan paikoilleen. Näytteet valmistaa PetroChinan laboratorio Pekigissä. “Tämä mahdollisuus lennättää koelaitteemme kiinalaisaluksella juontuu vuoteen 2006, jolloin ESAn pääjohtaja Jean-Jacques Dordain allekirjoitti yhteistyösopimuksen Kiinan kansantasavallan kanssa”, toteaa Antonio Verga.

Juttuja samasta aiheesta