vega

Tuuli viivyttää tuulta tutkivan satelliitin laukaisua

Ti, 08/21/2018 - 15:54 Jari Mäkinen
Vegan ylintä vaihetta nostetaan paikalleen

Pitkään ja hartaasti tehty Aeolus-satelliitti on parhaillaan lähtövalmiina Kouroun avaruuskeskuksessa Ranskan Guyanassa. Täksi päiväksi suunniteltua laukaisua on kuitenkin jouduttu lykkäämään ainakin vuorokaudella, koska – sinänsä ironisesti – liian kova tuuli viivyttää tämän maapallon tuulia tutkivan satelliitin lähtöä.

Aeolus on suomalaisittain kiinnostava, koska siinä on puolitoistametrinen Turun lähellä Tuorlassa Opteon Oy:ssä hiottu peili. Satelliitti ei kuitenkaan käytä peiliään perinteiseen tapaan ikään kuin suurena kaukoputkena, vaan satelliitin LIDAR-laitteisto sondaa lasereillaan sen avustuksella alla olevaa ilmakehää.

LIDAR tulee sanoista Light Detection and Ranging, ja se on vähän kuin valon aallonpituusalueella toimiva tutka: alas suunnattu laservalo heijastu takaisin ilmassa olevista pienhiukkasista ja molekyyleistä, jolloin suuren peilin avulla valo pystytään ottamaan vastaan ja sitä voidaan analysoida niin, että signaalista saadaan selville tuulen suunta ja voimakkuus. Laite pystyy ottamaan ikään kuin poikkileikkauksen ilmakehästä 30 kilometrin korkeuteen saakka.

Aeolus kuuluu Euroopan avaruusjärjestön maapalloa tutkivien Earth Explorer -satellittien sarjaan ja se on lajissaan ensimmäinen. Tuulta on mitattu aikaisemminkin erilaisin menetelmin, mutta Aeoluksen ultraviolettivalon alueella toimiva LIDAR on lajissaan ensimmäinen. Se on myös parempi ja tarkempi kuin mikään aikaisempi tutkimuslaite. Ei ihme, että sen tekemisen kanssa on ollut ongelmia.

Tutkijat saavat pian lähes reaaliajassa tietoa planeettamme tuulitilanteesta. Tämä auttaa ymmärtämään paremmin sitä, miten ilmakehä toimii: miten tuuli, ilmanpaine, lämpötila ja ilman kosteus liittyvät toisiinsa. Tämän ansiosta pystytään selvittämään myös sitä, miten tuulet vaikuttavat lämmön sekä kosteuden kiertoon maapallon pinnan, merien ja ilmakehän välillä. .

Siinä missä Aeoluksen havaintojen tuoma apu muun muassa ilmaston muuttumista koskevalle tutkimukselle on epäsuoraa, voidaan satelliitin keräämiä tietoja käyttää ihan sellaisenaan apuna sääennusteissa sekä vaikkapa pölyn, saasteiden tai siitepölyn kulkeutumisen arvioinnissa.

Aeoluksen 1,5 metriä halkaisijaltaan olevaa teleskooppiosaa tarkistetaan ennen kuin satelliitti laitettiin rakettiin.


Aeolus saapui laivalla Kouroun avaruuskeskukseen kesäkuun alussa ja sen jälkeen sitä on valmisteltu laukaisuun.

Se lähetetään matkaan Vega-kantoraketilla, jolle kyseessä on 12. lento. Kaikki aiemmat lennot ovat onnistuneet hyvin. Aeolus asennettiin raketin nokkakartion sisälle viime viikolla ja kuljetettiin laukaisupaikalla odottaneen raketin luokse sekä nostettiin sen päälle.

Alkuperäisen suunnitelman mukaan laukaisu olisi tapahtunut ensi yöllä klo 00.20 Suomen kesäaikaa, mutta koska sää laukaisupaikalla ei ole häävi ja ennusteen mukaan tuulet olisivat suunnitellun laukaisun aikaan liian kovia turvallista laukaisua varten, päätettiin jo eilen lähtöä lykätä ainakin 24 tunnilla.

Jos sää ei tuota yllätyksiä, tapahtuu lentoonlähtö nyt siis keskiviikon ja torstain välisenä yönä Suomen ajan mukaan – laukaisupaikalla Kouroussa tuolloin on vielä keskiviikon alkuilta.

Video: Pieni italiaano kuskaa Googlea kiertoradalle

Yleensä uutisissa kerrotaan nykyisin satelliittien ja avaruusalusten laukaisuista silloin, kun jokin menee pieleen.

Niinpä monella on ajatus siitä, että raketit pamahtelevat yhtenään – vaikka oikeasti tilanne on juuri päinvastainen. Kantoraketteja laukaistaan nykyisellään keskimäärin yli kerran viikossa, ja toisinaan useamminkin, sillä esimerkiksi viime vuonna laukaisuita oli kaikkiaan 86. Siis jotakuinkin 1,6 lentoa per viikko.

Toisinaan lennot pakkaantuvat yhdelle viikolle, kuten juuri nyt.

Eilen Kiina lähetti avaruuteen Tiangong-2 -avaruusasemansa, mutta lisäksi Ranskan Guyanasta laukaistu Vega vei taivaalle peräti viisi pientä satelliittia: PerúSAT-1 on Perun avaruusjärjestö CONIDAn (kyllä, Perullakin on oma avaruusasioihin erikoistunut hallintonsa) optisella alueella toimiva kaukokartoitussatelliitti, ja SkySat-satelliitit 4, 5, 6 ja 7 kuuluvat Googlen omistamalle Terra Bella -yhtiölle. SkySatit ovat pieniä, maapallon pintaa kuvaavia satelliitteja, joilla Google päivittää mm. Google Maps -palveluaan.

Yllä oleva video näyttää tämän lennon kokonaisuudessaan. Kyseessä oli jo seitsemäs Arianespace -yhtiön tänä vuonna tekemä laukaisu ja samalla seitsemäs pitkälti italialaisvalmisteisen Vegan lento. Kaikki lennot ovat sujuneet hyvin.

Laukaisu tapahtui viime yönä Suomen aikaa ja klo 22.43.35 paikallista aikaa Kouroussa. Videolla näytetään lähtölaskennan viimeisen noin varttitunnin tapahtumat ja yli tunnin kestävä lento laukaisun jälkeen. Sen aikana raketti nousee avaruuteen ja kuljettaa kunkin satelliitin halutulle radalleen.

Laukaisu on videolla kohdassa 14.10 minuuttia.

Videolla näkyy hyvin se, että Vega on pieni kiinteällä polttoaineella toimiva raketti. Se nousee lentoon lähes saman tien moottorin käynnistämisen jälkeen ja kohoaa ylös hyvin nopeasti. Esimerkiksi raskas Ariane 5 sytyttää ensin nestemäisellä polttoaineella toimiva rakettinsa ja sen kerättyä täyden työntövoimansa, raketti alkaa nousta varsin hitaasti ylös. Mutta luonnollisesti nopeus lisääntyy sitä vauhdikkaammin, mitä kevyemmäksi raketti tulee polttoaineen ja nestehapen palaessa.

Ja mitä tulee vielä rakettien laukaisuihin, niin tämän viikon toiminta ei ole vielä ohitse! Tänään illalla on tarkoitus laukaista avaruuteen Atlas V -kantoraketti Vandenbergin lentotukikohdasta, Kaliforniasta. Sieltä on tarkoitus lähettää matkaan myös Aalto-1 Falcon 9 -raketilla, mutta laukaisun ajankohta on edelleen epävarma taannoisesta Falcon 9:n räjähdyksestä johtuen. 

Onnettomuudet ovat nykyisin hyvin harvinaisia, mutta Falcon 9:llä niitä on ollut tänä ja viime vuonna yhteensä kaksi, mikä on hieman huolestuttavaa.

Liisa-satelliitti lähti painovoima-aaltojen ihmemaahan

To, 12/03/2015 - 10:06 Jari Mäkinen
LISA Pathfinder avaruudessa

Aikaisin aamulla klo 6:04 Suomen aikaa Vega-kantoraketti jyrisi matkaan Kouroun avaruuskeskuksesta ja kuljetti pienen Lisa Pathfinder -satelliitin avaruuteen.

Sen laukaisu sattuu sopivasti Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian satavuotisjuhlan aikaan, sillä kyseessä on teorian kuvaamia painovoima-aaltoja tutkiva laite.

Einsteinin mukaan painovoima saa aikaan avaruuden geometrian kaareutumista, ja samaan tapaan tässä avaruuden geometriassa voisi olla aaltoja. Erittäin suurienergiset tapahtumat ja hyvin massiiviset kappaleet voisivat synnyttää tällaisia aaltoja, jotka olisivat vähän kuin laineita veden pinnalla sen jälkeen, kun vaikkapa kivi on pudonnut veteen.

Näitä painovoima-aaltoja on etsitty jo pitkään, mutta niiden havaitseminen on vaikeaa. Suurin ongelma on se, että esimerkiksi kahden toisiaan kiertävän mustan aukon synnyttämät aallot saisivat aikaan sen, että miljoona kilometriä pitkän mitan pituus muuttuisi vain alle yhden ainoan atomin koon verran.

Tällaisen havaitseminen on hyvin hankalaa – mutta jos tässä onnistuttaisiin, avaisi se aivan uuden, kiinnostavan ikkunan maailmankaikkeuden tapahtumiin, sekä vahvistaisi edelleen ymmärrystämme fysiikan perustasta.

Pikku-Liisa ennen LISAa

Paras paikka havaita painovoima-aaltoja on avaruus, koska vain siellä voidaan saada aikaan helposti pitkiä mittaussuoria. 

Miljoona kilometriä pitkän mittanauhan sijaan ajatuksena on mitata kaukana toisistaan olevien satelliittien välisen etäisyyden muuttumista laserin avulla.

LISA, eli Laser Interferometer Space Antenna, on Euroopan avaruusjärjestön suunnitelma, missä on itse asiassa kolme satelliittia, jotka mittaisivat jatkuvasti välimatkoja keskenään ja voisivat havaita pienetkin muutokset siinä.

Niiden vaatima tekniikka osoittautui kuitenkin niin vaativaksi (ja kalliiksi), että ESA päätti tehdä periaatetta testaavan pienemmän luotaimen, tiennäyttäjän. Nimeksi tuli siksi LISA Pathfinder.

Sen sisällä on kaksi täysin samanlaista 46 mm halkaisijaltaan olevaa kullasta ja platinasta tehtyä kuutiota, joiden välinen etäisyys on 38 cm. Kuutiot on sijoitettu suojarakenteiden sisään ja niiden välistä etäisyyttä mitataan monimutkaisella lasersysteemillä, joka pystyy erottamaan millimetrin miljardisosan muutokset välimatkassa.

Avaruuden painottomuudessa ja luotaimen sisällä ei mikään muu kuin avaruuden aallot muuta niiden välistä matkaa.

Täydellisen painottomuuden aikaansaaminen on itse asiassa lennon eräs olennaisimpia temppuja, sillä esimerkiksi Maata kiertävällä avaruusasemalla oleva painottomuus on mikropainovoimaa. Suuri asema itsessään vetää kappaleita puoleensa ja Maata kiertävissä satelliiteissa on kiertoradan pienistä muutoksista johtuvia häiriöitä painottomuudessa. 

Niinpä LISA Pathfinder ohjataan 1,5 miljoonan kilometrin päähän Maasta ns. Lagrangen pisteeseen 1 (missä yleistäen sanottuna Maan ja Auringon vetovoimat kumoavat toisensa). Tarkalleen ottaen pikkualus tulee kiertämään L1:n ympärillä soikealla, 500 000 km x 800 000 km olevalla radalla.

Sielläkin “Liisan” painovoiman täydellisyydestä täytyy pitää koko ajan keinotekoisesti huolta: sen tarkat kiihtyvyysmittarit seuraavat koko ajan tilannetta ja käyttävät pieniä ohjausrakettimoottoreita noin 10 kertaa sekunnissa, jotta kuutiot pysyvät tarkasti oikeilla paikoillaan ja vain avaruuden geometriassa tapahtuvat muutokset heiluttavat niitä.

Matka L1:n ympärille kestää noin 10 viikkoa. Ensin kahden viikon kuluessa rataa nostetaan vähitellen korkeammaksi viidellä ohjausrakettien poltolla ja kuudennella aloitetaan matka 1,5 miljoonan kilometrin päähän. 

Perillä Liisa on helmikuun puolivälissä ja tarkistusten sekä säätöjen jälkeen se aloittaa varsinaisen mittaamisen maaliskuun alussa. Tämänhetkisen suunnitelman mukaan mittauksia tehdään puolen vuoden ajan, mutta mikäli painovoima-aaltoja löydetään ja luotaimen ohjausrakettien polttoainetta riittää, jatkunee toiminta senkin jälkeen.

Laukaisu oli merkittävä myös siksi, että se oli ESAn uuden kevyen  Vega-kantoraketin kuudes lento. Samalla se oli viimeinen ns. koelento, joten tästä eteenpäin raketin operoinnista ja sen laukaisujen myynnistä vastaa Arianespace-yhtiö.

Alkuperäinen LISA

Kuva: Alkuperäinen LISA-suunnitelma koostui kolmesta satelliitista, joiden välisiä etäisyyksiä mitattiin tarkasti laserin avulla. Voi olla, että lopullinen LISA tulee olemaan erilainen.

Sentinel-2A on onnellisesti avaruudessa – katso laukaisuvideo

Ti, 06/23/2015 - 08:09 Jari Mäkinen

Sentinel-2A -satelliitti on nyt onnellisesti kiertoradallaan. Se on avannut aurinkopaneelinsa ja pitää yhteyttä normaalisti lennonjohtoon.

Vega-kantoraketin laukaisu tänään klo 22:52 paikallista aikaa onnistui täydellisesti: Vega nousi nopeasti rätisten tähtikirkkaalle, mutta ohuiden yläpilvien täplittämälle taivaalle ja lensi kohti pohjoista horisonttia kaartaen valaisten matkallaan pilviä. Näkymä oli kertakaikkisen kaunis, ja vaikka pienen raketin nopeaa kiihdyttämistä osasi odottaa, lento tuntui kestävän pitempään kuin etukäteen osasi ajatella. Vega oli selvästi näkyvissä minuuttien ajan, ennen kuin se muuttui tähdeksi tähtien joukossa.

Raketin ensimmäinen vaihe oli työnsä tehnyt vain minuutin ja 52 sekunnin jälkeen, minkä jälkeen syttyi nelivaiheisen raketin toinen vaihe. Se  sammui, kun lentoa oli kulunut 3 minuuttia ja 37 sekuntia. Silloin myös satelliittia suojannut nokkakartio irtaantui ja putosi pois, koska sitä ei enää tarvittu ja sen massasta haluttiin päästä eroon. Kolmas vaihe syttyi – ja sammui 6 minuutin ja 32 sekunnin kuluttua lentoonlähdöstä.

Lopuksi Vegan nestemäisellä polttoaineella toimiva ylin vaihe teki kaksi polttoa, joiden jälkeen Sentinel-2A pääsi tarkalleen aiotulle aurinkosynkroniselle, lähes Maan napojen kautta kulkevalle polaariradalle. Satelliitti irtaantui raketista, kun lentoa oli kulunut 54 minuuttia ja 43 sekuntia.

Nyt Sentinel-2A kiertää Maata 786 kilometrin korkeudella radalla, jonka kaltevuus päiväntasaajan suhteen on 98,5°.

Palaamme itse satelliittiin seuraavassa artikkelissamme (kunhan Kouroun yö on ohitse), mutta sitä odotellessa voi katsoa kuvia twitter-syötteessämme ja alla olevaa videota tämäniltaisesta laukaisusta:

Sentinel-2A:n laukaisun tärkeät hetket

Ti, 06/23/2015 - 00:43 Jari Mäkinen
Vega nousee lentoon

Vegan lennon VV05 laukaisuvalmistelut aloitettiin virallisesti 20. huhtikuuta 2015, jolloin kantoraketin ensimmäinen vaihe kuljetettiin laukaisualustalle paikoilleen asennettavaksi. Muut vaiheet seurasivat sitä sen jälkeen, kunnes lopulta 11. kesäkuuta nokkakartion sisällä jo ollut, periaatteessa laukaisuvalmis Sentinel-2A tuotiin paikalle ja liitettiin rakettiin.

Sentinel-2A laitettiin nokkakartion sisään 8. kesäkuuta erillisessä rakennuksessa ja kuljetettiin maanteitse laukaisualustalle.

Vegan neljännen vaiheen polttoaine tankattiin säiliöihinsä 15. kesäkuuta ja tankit paineistettiin 18. kesäkuuta. Seuraavana päivänä, 19. kesäkuuta (siis viime viikon perjantaina) tehdyssä katselmuksessa ei havaittu mitään ongelmia, joten laukaisu päätettiin tehdä tänään 22. kesäkuuta. 

Lähtölaskenta alkoi tänään iltapäivällä paikallista aikaa, ja tätä kirjoitettaessa (00:41 Suomen aikaa) kaikki näyttää hyvältä.

Lennon tapahtumat

-07h 45min    Lähtölaskenta alkoi
-05h 40min    Vegan “aivot” käynnistetään
-05h 30min    Vegan inertiaaliohjauslaitteisto aktivoidaan
-05h 30min    Telemetriatietoja välittävät radiolähettimet aktivoidaan
-04h 55min    Lentotietokone aktivoidaan ja lento-ohjelmisto ladataan siihen
-04h 55min    Vegan varojärjestelmät aktivoidaan
-04h 25min    Vegan kello asetetaan tarkkaan aikaan 
-04h 20min    Interiaaliohjausjärjestelmä nollataan
-03h 40min    Vegan vahinkolaukaisun estojärjestelmät puretaan
-02h 40min    Suojarakennuksen siirto sivuun alkaa. Se kestää n. 45 minuuttia.
-01h 55min    Interiaaliohjausjärjestelmä tarkistetaan 
-01h 20min    Telemetriatietoja välittävät radiolähettimet tarkistetaan
-01h 20min    Tutkavastaajat aktivoidaan
-00h 34min    Vega ja laukaisualusta ovat valmiit laukaisuun
-00h 10min    Viimeinen sääennuste saadaan ja laukaisun tekemisestä päätetään

-00h 04min 00sek    Synkronoitu lähtölaskenta alkaa    
-00h 00min 30sek    Automaattinen laukaisuohjelma käynnistyy
-00h 00min 08 sek    Viimeinen mahdollisuus keskeyttää laukaisu

+00h 00min 00sek    Ensimmäinen vaihe (P80) syttyy

+00h 00min 01sek    Vega irtoaa laukaisualustalta ja nousee lentoon
+00h 01min 52sek    Ensimmäinen vaihe sammuu ja putoaa pois
+00h 03min 37sek    Toinen vaihe sammuu ja putoaa pois
+00h 03min 54sek    Nokkakartio irtoaa ja putoaa pois
+00h 06min 32sek    Kolmas vaihe sammuu ja putoaa pois
+00h 07min 42sek    Neljännen vaiheen (AVUM) ensimmäinen poltto alkaa
+00h 16min 14sek    AVUM sammuu
+00h 51min 46sek    AVUM syttyy uudelleen
+00h 53min 52sek    AVUM sammuu
+00h 54min 43sek    Sentinel-2A irtoaa Vegasta
+00h 55min 20sek    Ensimmäinen yhteysmahdollisuus Sentineliin Perthin maa-aseman kautta
+01h 04min 55sek    Aurinkopaneeli avautuu (kestää n. 3 min)
+01h 43min 35sek    AVUM käynnistyy etääntyäkseen satelliitista
+01h 44min 04sek    AVUM sammuu; Vegan lento on ohi
+01h 56min 27sek    Yhteys satelliittiin Alaskasta
+01h 59min 59sek    Yhteys satelliittiin Huippuvuorilta

Kantoraketti Vega: pieni, mutta pippurinen italiaano

Ma, 06/22/2015 - 23:33 Jari Mäkinen
Kantoraketti Vega

Euroopan avaruussatamasta Kourousta laukaistaan avaruuteen nykyisin kolmenlaisia kantoraketteja: suurin on Ariane 5, pienin on Vega ja niiden välissä on venäläistekoinen Sojuz.

Näistä Vega on tuorein tulokas, jonka taustalla on se eräänlainen ongelma, että Ariane 5 on niin suuri raketti. Se voi kuljettaa 20-tonnisen lastin matalalle kiertoradalle, mikä on aivan liikaa, jos halutaan lähettää pienempi satelliitti. Vaikka monilla Ariane 5:n lennoilla laukaistaan useampi pieni satelliitti, on se aivan liian massiininen nykytrendin mukaisille pienehköille tutkimus- ja kaukokartoitussatelliiteille. Monille myös Sojuz on liian suuri ja kallis.

Esimerkiksi nyt laukaistava Sentinel-2 on massaltaan 1140 kg. Sen kokoiset satelliitit voitaisiin toki lähettää matkaan vaikkapa pienillä, mannertenvälisistä ohjuksista muokatuilla venäläisillä raketeilla, mutta jos (ja kun) Eurooppa haluaa olla omavarainen avaruustoimissaan, on hyvä, että meillä on myös oma tämän kokoluokan raketti.

Teknisesti Vega on myös paljon 1960-lukuisia ex-ohjuksia nykyaikaisempi ja sen laukaisu voidaan tehdä “normaaliin” tapaan Kouroun avaruuskeskuksessa sen nykyaikaisissa tiloissa venäläisten sotilastukikohtien sijaan.

Lisäksi tietysti mukana on iso annos eurooppalaista kauppa- ja teollisuuspolitiikkaa. Kun Ariane-rakettien tekemisestä vastaavat pitkälti Saksa ja Ranska, halusi viime aikoina avaruustoimintaan runsaasti panostanut Italia myös oman osuutensa kantoraketeista. Se puski voimakkaasti eteenpäin Vegan tekemistä ja lopulta tuloksena onkin hyvin italialainen raketti; Italia vastasi sen suunnittelusta ja noin 65% Vegasta tehdään Italiassa tai italialaiset yhtiöt tekevät työtä Kouroussa. Loput hankinnoista tulee mm. Ranskasta, Espanjasta, Belgiasta, Hollannista, Sveitsistä ja Ruotsista.

Strategisesti on myös tärkeää, että Eurooppa voi lähettää koska vain minkä kokoisen tahansa satelliitin mille tahansa kiertoradalle, ja siten Vega täydentää hyvin Arianea.

Suomi ei osallistu Euroopan avaruusjärjestön kantorakettiohjelmaan ja siksi siinä ei ole lainkaan suomalaisia osia tai osaamista.

Vähän kuin iso ilotulitusraketti

Vega on äärimmäisen yksinkertainen, sillä se käyttää pääasiassa kiinteää polttoainetta. Siinä missä esimerkiksi Ariane 5 käyttää ensimmäisen vaiheensa päämoottorissa ajoaineina nestemäistä vetyä ja happea, on sen sivuilla olevat, lentoonlähdössä tarvittavaa lisätyöntövoimaa tuottavat apuraketit kiinteällä polttoaineella toimivia.

Vega on pariaatteessa kuin yksi tuollainen apuraketti, joskin se koostuu kolmesta kiinteää polttoainetta käyttävästä ja yhdestä nestemäistä polttoainetta käyttävästä vaiheesta. Näin sen suorituskyky on optimoitu eri lennon vaiheisiin.

Yleistäen kiinteää polttoainetta käyttävä rakettimoottori on kuin ilotulitusraketti, eli siinä on kakku räjähtäen itsestään palavaa ainetta siten, että keskellä on pitkittäinen reikä, jonka kautta pakokaasut ohjataan suuttimeen ja sen kautta taaksepäin moottorista tuottamaan työntövoimaa.

Kiinteä rakettimoottori on siten yksinkertainen, eikä sen lentoonvalmistelu vaadi tankkaamista. Yleistäen se voidaan vain tuikata tuleen ja se toimii erittäin varmasti. Ongelmana on kuitenkin se, että moottoria ei voi hallita lennon aikana: sytyttämisen jälkeen sitä ei voi sammuttaa eikä sen työntövoimaa voi säätää. Sen sisärakenne on tosin tehty sellaiseksi, että työntövoima muuttuu suunnitellun lennon vaiheen mukaisesti sitä mukaa, kun polttoaine palaa moottorin sisällä.

Tämän hallitsemattomuuden vuoksi Vegassakin on ylin vaihe, joka toimii nestemäisellä polttoaineella. Sen rakettimoottoria voidaan säätää ja se voidaan sammuttaa sekä käynnistää uudelleen. Näin se pystyy viemään satelliitin tarkalleen halutulle radalle Maan ympärillä.

Vegan tapauksessa ylin vaihe toimii myös raketin “aivoina” – sen avioniikkalaitteisto sijaitsee siellä. Rakettimoottorina siinä on pieni, yksinkertainen ja luotettava ukrainalaistekoinen rakettimoottori. Sopivan kokoista moottoria ei ollut tarjolla Euroopassa, eikä sen kehittämiseen haluttu käyttää rahaa, koska tarvittava moottori oli saatavissa idästä.

Jo rutiinilaukaisu

Ensimmäinen Vega laukaistiin avaruuteen vuonna 2012 ja Sentinel-2A:n kiertoradalle vievä lento on järjestyksessään jo viides. Edellisellä lennollaan Vega laukaisi lyhyelle lennolleen  ESAn kokeellisen IXV-avaruusaluksen ja seuraavalla lennolla on kyydissä LISA-Pathfinder, jännittävä tähtitieteellinen tutkimuslento, jonka päämääränä on Lagrangen piste 1 noin 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta.

Vaikka LISA-Pathfinder ohjataankin kauemmaksi Maasta, on Vegan peruskauraa Sentinel-2:n kaltaiset Maan kiertoradalle laukaistavat, massaltaan 300-2500 kg olevat satelliitit. Vegan suunnittelussa tyypillisenä matkustajana on pidetty puolitoistatonnista satelliittia, joka laukaistaan noin 700 km:n korkeuteen Maan napojen kautta kulkevalle polaariradalle; Sentinel on juuri sen tyyppinen tapaus.

Vegan laukaisulistalla on tällä hetkellä kahdeksi seuraavaksi vuodeksi kolme kaukokartoitussatelliittia, kaksi ilmastotutkimussatelliittia (mm. Suomessa hiotun suuren peilin sisältävä ADM-Aeolus).

Vegasta ollaan myös kehittämässä äreämpää versiota, joka ulkoisesti ei juuri eroa nykyisestä. Tämä Lyra-niminen raketti olisi noin 30% voimakkaampi kuin nykyinen Vega, mutta sen tekeminen ja laukaisu maksaisi jotakuinkin saman verran kuin Vegalla nykyisin.  

 

 

P80-rakettimoottorin halkileikkausP80-rakettimoottori tarkemmin

Vegan ensimmäisen vaiheen rakettimoottori on italialaistekoinen (Fiat ja Avio) P80.

Se on kiinteällä polttoaineella toimiva rakettimoottori, eli moottori on käytännössä kuin suuri sylinteri, jonka yläosa on suljettu ja alaosassa on suutin. Keskellä on suuri määrä herkästi syttyvää ajoainetta, jonka keskiosassa on muotoiltu reikä pystysuunnassa. Kun moottori sytytetään, palaa ajoainekakku alhaalta ylöspäin ja synnyttää suuren määrän kuumaa pakokaasua, joka syöksyy ulos rakettimoottorin suuttimesta.

Ajoaine on polttoaineen ja hapettimen seosta, missä on mukana sidosainetta. Polttoaineena ja samalla sidosaineena on hydroksyylipäätteistä polyvinyylietyleeniä, eli käytännössä parafiinivahaa, hapettimena ammoniumperkloraattia ja lisäksi hieman alumiinipulveria.

Moottorin työntövoima on laukaisun aikaan 3040 kN, mutta työntövoima muuttuu lennon kuluessa. Sitä hallitaan siten, että moottorin keskellä pystyssä oleva tyhjä tila on välillä suurempi ja välillä ahtaampi, minkä lisäksi reikä ei ole pyöreä, vaan hieman tähtimäinen: silloin palopinta-alaa on enemmän ja näin kaasuntuotto on suurempi.

Hiilikuiturakenteinen moottorin ulkokuori on kolme metriä halkaisijaltaan, tyhjän moottorin paino on seitsemän tonnia ja polttoaineen kanssa sen massa on kaikkinensa 95 tonnia. Polttoainetta tästä on 80 tonnia, ja kun se sytytetään laukaisun koettaessa käyntiin, kestää palaminen 107 sekuntia.

Raketteja viidakon siimeksessä

Ma, 06/22/2015 - 15:20 Jari Mäkinen
Yleisnäkymä Kouroun avaruuskeskukseen

Olen Kouroun avaruuskeskuksessa Etelä-Amerikassa, Ranskan Guyanassa. Tämä on paikka, mistä Ariane-kantoraketit laukaistaan matkaan ja mistä nykyisin lähetetään myös venäläisiä Sojuz-raketteja sekä uusia eurooppalaisia Vega-raketteja.

Tänään illalla on vuorossa Vega, joka tekee nyt viidennen lentonsa. Raketti, joka on jo lähes laukaisuvalmis, kantaa mukanaan Sentinel-2A -satelliittia. Kyseessä on tuorein lisä rakenteilla olevaan eurooppalaiseen Kopernikus-satelliittijärjestelmään, jonka avulla Eurooppa saa lähes reaaliajassa havaintoja kaikkialta maailmasta ja jonka tarkoituksena on tehdä lopulta kaukokartoitustiedoista samanlaista tylsää, arkista käyttötietoa kuin on satelliittipaikannus oheispalveluineen nykyisin.

Olen käynyt täällä jo seitsemän kertaa aikaisemmin ja tällä kerralla olen mukana ESAn toimittajaryhmässä. Käymme läpi Kouroun avaruuskeskuksen eri paikat sekä seuraamme luonnollisesti Vegan laukaisua nyt maanantaina illalla klo 22:52 paikallista aikaa (3:52 yöllä tiistaiaamuna Suomen aikaa). Sen jälkeen käymme pahamaineisilla Pirunsaarilla, jotka ovat Atlantin valtameressä Kouroun luona ja missä sijaitsee nykyisin mm. rakettien nousua seuraavia kameroita ja tutkia.

Seuraan matkaa Tiedetuubin twitter-tilillä lähes reaaliajassa ja julkiasen pieniä artikkeleita parin päivän aikana täällä Tiedetuubin sivuilla.

Miksi rakettilaukaisuita viidakosta?

Se, että eurooppalaiset laukaisevat rakettejaan Etelä-Amerikasta, tuntuu äkkiseltään ajateltuna omituiselta, mutta sille on hyvä selitys. Itse asiassa parikin.

Ensimmäinen osa selitystä on se, että satelliitit kannattaa laukaista aina matkaan mahdollisimman läheltä päiväntasaajaa ja maapallon pyörimisliikkeen suuntaisesti, eli kohti itää. Silloin Maan oma pyöriminen auttaa vauhdin saamisessa ja etu on jopa 1675 km/h, siis 0,46 km/s, eli noin kuusi prosenttia tarvittavasta vähimmäisnopeudesta. 

Verrattuna pohjoisempana tai etelämpänä olevaa laukaisupaikkaan, voidaan päiväntasaajalta siis joko laukaista satoja kiloja raskaampi kuorma avaruuteen tai käyttää hieman pienempää kantorakettia.

Euroopan manner ei maantieteellisesti ulotu päiväntasaajalle, mutta onneksi (jos niin voi sanoa) Euroopan mailla on historiallisista syistä alueita lähellä päiväntasaajaa. Näistä suurin ja logistisesti kätevin on Ranskan Guyana, joka sijaitsee juuri sopivasti vain 5,3° päiväntasaajan pohjoispuolella. 

Lisäbonuksena paikalla on sen sijainti Etelä-Amerikan itälaidalla, mistä katsottuna itäpuolella ja pohjoisessa avautuu vain laaja Atlantti. Sieltä voidaan siis laukaista turvallisesti raketteja niin polaariradoille kuin päiväntasaajan päällekin, ja rakettien ensimmäiset vaiheet voivat pudota haittaa aiheuttamatta mereen. Se ei ole myöskään pyörremysrkyalueella, vaan sää on hyvin tasainen ympäri vuoden.

Ranskan Guyana on myös vain kahdeksan tunnin lentomatkan päässä Euroopasta ja virallisesti osa Ranskaa, joten pääsy sinne ja toiminta siellä on helppoa (ellei huomioon oteta tropiikin pieniä epämukavuuksia). Kyseessä on eräs Ranskan merentakaisista alueista, jotka on muun muassa kuvattu euroseteleissä olevissa kartoissa pienin kuvin.

Pirunsaaret

Papillonin jalanjäljillä

Ranskalaiset ovat olleet läsnä tällä Amerikan kulmalla jo 1700-luvulta alkaen ja aivan Kouroun avaruuskeskuksen edustalla meressä sijaitsevat Pirunsaaret ovat jättäneet Guyanalle kovin kyseenalaisen maineen. 

Tarinan mukaan Papillon oli aikanaan tuolla vankisaarella, joka nyt kuuluu Ranskan kansalliselle avaruuskeskukselle ja mistä muun muassa seurataan Ariane-rakettien nousuja. Paikka on mukava päiväretkikohde, sillä sinne pääsee hyvin vaikkapa purjekatamaraanilla ja siellä voi paitsi rikkoa huvikseen kookospähkinöitä, niin myös katsella Papillonin vankilaa mukavasti Antillien alueen paikallista kreoliruokaa syöden.

Kapeaa rantakaistaletta lukuun ottamatta alue on sademetsän peittämää vaikeakulkuista maastoa, missä eläminen ja oleminen ei eurooppalaisille ollut helppoa ennen nykyajan tekniikkaa ja lääketiedettä. 

Koska Guyanassa ei pahemmin hiekkarantoja ja kulttuurikohteita ole, täyttyvät pääkaupunki Cayenneen lentävät koneet Ranskassa käyvistä paikallisista, luontoturisteista ja avaruusväestä. Ranskan Guyana saakin lähes puolet tuloistaan avaruudesta ja rakettien laukaiseminen hakkaa kirkkaasti perinteisesti suurimman elinkeinon, kalastamisen. Rommin tislaaminen jää sekin kauaksi rakettibusineksesta.

Kun ranskalaiset päättivät laukaista oman satelliittinsa 60-luvun alussa, kävivät he rakettitukikohtaansa valitessaan läpi koko joukon vaikutuksensa alla olevia maita Pohjois-Afrikasta Tyynen valtameren saariin. Guyana osoittautui parhaaksi ja sieltä paikaksi valittiin Kourou-joen suussa noin 70 kilometriä pohjoiseen Cayennestä oleva alue. 

Rakettilaukaisut Kourousta alkoivat vuonna 1964 ja kymmentä vuotta myöhemmin ranskalaiset tarjosivat paikkaa myös vastaperustetun Euroopan avaruusjärjestön ESAn käyttöön. Eräs tärkeimmistä ESAn projekteista oli Ariane-kantoraketti, jonka ensimmäinen lento tapahtui jouluna 1979. Nyt Arianen eri versiot ovet tehneet jo 223 lentoa. 

Lisäksi Kourousta laukaistaan matkaan nykyisin venäläisiä Sojuz-kantoraketteja (vuodesta 2011 alkaen) ja nyt laukaisuvuorossa olevia Vega-raketteja. Ensimmäinen Vega teki lentonsa vuonna 2012 ja nyt Sentinel-2A:n laukaiseva lento on järjestyksessään viides. Sojuz-lentoja on tehty seitsemän.

Kaikkiaan Kourousta on tehty 248 laukaisua ja viety avaruuteen 445 satelliittia.

Klikkaa tästä katsoaksesi Sentinel-2A:n laukaisumatkan liveseurantaa twitterissä.

Tiedetuubi Kouroussa satelliittia laukaisemassa

Ma, 06/22/2015 - 12:52 Jari Mäkinen

Tiedetuubi on ainoana suomalaistiedotusvälineenä seuraamassa Sentinel-2A -satelliitin laukaisua Vega-kantoraketilla Kouroun avaruuskeskuksesta kiertoradalle. Laukaisu tapahtuu tänään illalla Kouroun aikaa klo klo 22:52 (yöllä klo 3:52 tiistaiaamuna Suomen aikaa).

Vaikka harva jaksaa olla tuolloin hereillä Suomessa, kannattaa tänään ja huomenna seurata tätä sivua ja Tiedetuubin twitter-tiliä, sillä kerron siellä jatkuvalla syötöllä Kouroun avaruuskeskuksesta, Vegasta, Sentinelistä ja Ranskan Guyanasta laajemminkin – paikkahan on mieltä hersyttävä sekoitus eurooppalaisuutta ja Etelä-Amerikan sademetsää. Twitterin lisäksi viestit tulevat myös alla olevaan laatikkoon.

Tässä tarjontamme tähän saakka Kourousta, Vegasta ja Sentinel-2:sta:

Live-seuranta twitterissä: Tiedetuubi Kouroussa




IXV teki onnistuneen koelennon

To, 02/12/2015 - 14:04 Markus Hotakainen
Kuva: ESA / S. Corvaja

11. helmikuuta kello 15.40 Suomen aikaa Kouroun avaruuskeskuksesta kohosi kohti avaruutta Vega-kantoraketti ja sen keulilla Euroopan avaruusjärjestön koealus IXV (Intermediate eXperimental Vehicle). 

Alus irtosi raketista 340 kilometrin korkeudella ja jatkoi vielä noin 50 kilometriä ylemmäs, kunnes alkoi vajota – tai oikeastaan syöksyä – takaisin kohti maankamaraa.

120 kilometrin korkeudella aluksen nopeus oli 7,5 kilometriä sekunnissa eli noin 27 000 kilometriä sekunnissa. Yhä tihenevä ilmakehä alkoi hidastaa IXV:n nopeutta ja samalla kuumentaa sen lämpösuojaa. Pikaisen avaruuspiipahduksen viimeisessä vaiheessa alus leijui noin 26 kilometrin korkeudelta laskuvarjojen varassa Tyyneenmereen Galapagos-saarten länsipuolelle.

 

Lentoa seurattiin ALTEC-keskuksessa Torinossa Italiassa, mutta dataa saatiin myös Librevillessä Gabonissa ja Malingissa Keniassa sijaitsevilta maa-asemilta sekä Nos Aries -alukselta, joka lennon päätteeksi poimi koealuksen merestä.

IXV:ssä oli yli 300 sensoria, jotka rekisteröivät aluksen ja sen laitteiden toimintaa ja käyttäytymistä koko lennon ajan. Alustavat tulokset mittauksista on määrä julkaista maalis–huhtikuun vaihteessa.

 

Kuva: ESA / J. Huart

Koelennon tuloksia tullaan käyttämään hyväksi ESAn PRIDE-avaruuslentokoneen (Programme for Reusable In-orbit Demonstrator) suunnittelussa – mikäli alus päätetään rakentaa. Monikertakäyttöinen alus laukaistaisiin avaruuteen IXV:n tapaan Vega-kantoraketilla ja se laskeutuisi kiitoradalle Nasan avaruussukkulan tapaan.

IXV:n koelento oli merkittävä edistysaskel myös Vega-kantoraketille. Vuodesta 2012 käytössä ollut raketti laukaistiin nyt ensimmäisen kerran ekvaattorin suuntaan, kun aiemmat lennot ovat olleet kohti pohjoista. Samalla IXV oli Vegan toistaiseksi raskain hyötykuorma.

 

Taruja tähtitaivaalla: Lyyra

Su, 09/01/2013 - 13:19 Markus Hotakainen
xxx

Suuren kesäkolmion oikean yläkulman tähti kuuluu pieneen, mutta selväpiirteiseen Lyyran tähdistöön. Kuvio jopa muistuttaa jonkin verran esikuvaansa, joskin se on hieman vääntynyt, kuin kiertävän musikantin reissussa rähjääntynyt soittopeli. Lyyra kuvaa klassista soitinta, jonka kreikkalaisen tarun mukaan Hermes aikoinaan keksi. Hän lahjoitti sen velipuolelleen Apollolle, joka antoi sen edelleen pojalleen Orfeukselle. Tähdistössä on soittimen lisäksi nähty toisinaan myös kotka, joka roikottaa instrumenttia nokassaan. Koko tähdistökin on mielletty petolinnuksi. Arabeilla oli nykyisen Kotkan tähdistön – Al Nasr al Ta’ir, Lentävä kotka – rinnalla myös syöksyvä kotka, Al Nasr al Waki. Jos arabien antama nimi olisi säilynyt, Suuren kesäkolmion kaikki kulmatähdet kuuluisivat “lintutähdistöihin”, sillä alakulman Altair on Kotkan tähdistön kirkkain tähti. Kaksi kotkaa voisi tietysti aiheuttaa aikamoista sekaannusta… Pienen tähdistön löytämistä ja tunnistamista helpottaa sen kirkkain tähti Vega eli α Lyrae, joka on pohjoisen taivaan toiseksi kirkkain tähti Karhunvartijan Arcturuksen jälkeen. Vega on paitsi kirkas myös melko läheinen tähti: sen etäisyys on vain noin 25 valovuotta. Tähteä ympäröi pölykiekko ja asteroidivyöhyke, ja sillä saattaa olla myös planeettoja. Vegan vieressä oleva tähti ε Lyrae on “kaksoiskaksoistähti”, joka erottuu kahtena jo paljain silmin mutta kiikarilla vielä paremmin. Kaksoistähden kumpikin tähti on vielä kaksoistähti, mutta neljänä ε Lyrae erottuu vasta kaukoputkella. Mikään ei kuitenkaan estä yrittämästä myös isolla, esimerkiksi 15x70-kiikarilla.

xxx

Tähdistön alueella on myös planetaarisista sumuista ehkä kuuluisin, Lyyran rengassumu eli Charles Messierin 1700-luvulla laatiman luettelon 57. kohde. Tunnuksella M57 tunnetulla kaasupilvellä ei kuitenkaan ole mitään tekemistä planeettojen kanssa: nimitys planetaarinen sumu juontuu siitä, että pienellä kaukoputkella nämä kohteet näkyvät hieman planeettaa muistuttavina kiekkoina. Yllä oleva kuva on otettu Hubble-avaruusteleskoopilla, joten tavallisella tähtikaukoputkella on tyytyminen paljon vaatimattomampaan näkymään. Todellisuudella Lyyran rengassumu ja muutkin planetaariset sumut ovat kuolleiden tähtien muistomerkkejä. Kun Auringon kokoluokkaa oleva tähti päätyy elämänsä ehtoopuolelle, se laajenee punaiseksi jättiläiseksi, joka sitten puhaltaa ulkokerroksensa ympärilleen – planetaariseksi sumuksi. Sen keskelle jää pieni, noin Maan kokoinen valkoinen kääpiö, joka jäähtyy hitaasti samalla kun kaasusumu sen ympärillä jatkaa laajentumistaan ja lopulta katoaa avaruuteen.