Kone lähti hetki sitten matkaan Kaliforniasta Piilaakson keskellä olevalta Mountain Viewin lentokentältä, legendaariselta Moffet Fieldiltä, ja on menossa nyt André Borschbergin ohjaamana kohti Arizonaa. 

Kyseessä on koneen kymmenes hyppäys eteenpäin matkallaan kohti Abu Dhabia ja yllättävä sellainen: suunnitelman mukaan kone olisi tehnyt Yhdysvaltain halki lentäessään vain yhden pysähdyksen mantereen keskiosissa ennen saapumistaan New Yorkiin. Nyt kuitenkin kohteena on Phoenix Arizonassa.

Lentomatka ei olekaan nyt pitkä, vain hieman yli tuhat kilometriä, ja sen kone taittaa arviolta 16 tunnissa. Kohde ei ole lennon puuhamiehille Borschbergille ja Bernard Piccardille tuntematon, sillä koneen prototyyppiversio Solar Impulse 1 kävi siellä lentäessään Amerikan halki vuonna 2013.

Näillä näkymin kone viipyy vain lyhyen aikaa Arizonassa.

"Tarkoituksemme on näyttää konetta ja kertoa ihmisille cleantechistä matkan varrella", totesi Piccard koneen lähtiessä lentoon ja antoi ymmärtää, että mahdollisia uusiakin yllätyspysähdyksiä voi olla matkalla.

Meneillään olevaa lentoa voi seurata suorana Solar Impulsen nettisivuilla.

Päivän kuvassa on 1980-luvun alusta erilaisia hiiriä PARC-tutkimuskeskuksesta.

PARC eli Palo Alto Research Center, oli ja on nykyisin ennen kaikkea kopiokoneistaan tunnetun Xerox-yhtiön tutkimusyksikkö, missä pohdittiin 1960-luvulla innokkaasti sitä, miten tietokoneita voitaisiin käyttää helpommin. Tietokoneet olivat normaalisti jumppasalin kokoisia monstereita, joita käytettiin päätteillä tekstimuotoisia käskyjä ja ohjelmia kirjoittaen; se oli kaikkea muuta kuin kätevää ja nopeaa.

PARCin tutkijat kehittivät ensimmäiset graafiset käyttöliittymät, eli ohjelmistot, joiden avulla tietokoneita pystyttiinkin käyttämään kuvaruudulla olevia kuvia, ikoneita ja tekstejä osoittaen.

Käyttöliittymän suunnittelussa oli taustalla paljon ihmisen käyttäytymiseen ja fysiologiaan liittyvää tutkimustietoa, ja eräs olennaisimmista oli Ohion yliopiston psykologian professorin Paul Fittsin vuonna 1954 julkaisema tutkimus siitä, kuinka vaikeaa ihmiselle on osoittaa haluamaansa kohdetta annetussa tilassa.

Kyse ei ole vain siitä, kuinka kaukana kaksi perättäisissä tehtävissä tarvittavaa kohdetta on, vaan kokonaisuudesta, mihin vaikuttaa se miten osoitettavat kohteet on sijoiteltu, kuinka paljon niissä on tietoa ja kuinka helposti ne on hahmoteltavissa. Fitts kehitti eräänlaisen suorituskykyindeksin, jonka perusteella toimia voitiin mitata tarkasti, ja kun tätä sovellettiin tietojen osoittamiseen kuvaruudulla, niin tehokkaimmaksi tavaksi yrityksen ja erehdyksen kautta osoittautui kuvaruudulla oleva kursori, jota ohjattiin pöydän pinnalla eteen, taakse ja sivusuunnassa liikkuvalla kohdistinlaitteella, jossa oli valintanäppäimiä.

Luonnollisesti tärkeä osa käyttöliittymää oli myös se, miten tieto aseteltiin ja esiteltiin kuvaruudulla, mutta tämän tarinan kannalta olennaisinta oli se, että tavaksi osoitella kohteita valittiin nykyisen hiiren edeltäjä.

Xerox-PARCin kannalta hiiri oli kuitenkin vain oheislaite, joka vähän kuin varastettiin ARC-tutkimusyhtiön jäämistöstä. ARC oli perustajansa Douglas Engelbartin vetämänä tutkinut 1950-luvun lopulta alkaen pääosin Yhdysvaltain puolustushallinnon rahoituksella erilaisten asejärjestelmien ohjauskeskusten ergonomiaa ja soveltanut sitä mm. tietokonepäätteiden käytettävyyteen. Muun muassa NASA käytti yhtiötä avaruuslentojen ohjauskeskusten ja niissä olleiden tietokonepäätteiden suunnittelussa.

Osana tätä työtä kehitettiin erilaisia osoitinlaitteita. Eräs oli yksinkertaisesti pallo, joka pyöriteltiin kädellä, ja tietokone rekisteröi pallon liikkeet eri suunnissa. ARC ei suinkaan keksinyt tätä, vaan tällaisia oli käytössä ja kokeiltu eri puolilla jo aikaisemmin. Sen sijaan Engelbartin idea oli kääntää laite ikään kuin ylösalaisin ja korvata pallo kahdella rullalla, jotka pyöriessään mittasivat kuinka paljon osoitinta siirrettiin eri suunnissa. Päällä rullat sisältävässä laatikossa oli kytkin, jota painamalla käyttäjä saattoi valita kohteen kuvaruudulla. Pian hankalat rullat korvattiin pallolla ja laatikko muuttui pienemmäksi ja hieman käteen sopivammaksi.

Engelbart esitteli ”X–Y-asemaosoitin näyttöjärjestelmälle” -nimisen laitteensa vuonna 1968 ja sai sille patentin vuonna 1970. Tosin jo tuolloin laitetta kutsuttiin "hiireksi", koska se johtoineen ja painonappeineen toi mieleen eittämättä hiiren.

ARC:n graafisen käyttöliittymän ja "asemaosoittimen" tutkimusohjelma kuitenkin loppui lyhyeen, kun yhtiön rahoitus päättyi (osana Apollo-lentojen budjettileikkauksia) ja se myytiin yhtiölle, joka fuusioitiin pian McDonnell Douglas -ilmailuyhtiöön.

Ja samalla hiiri jäi unholaan, kunnes PARCin tutkija Stuart Card 1970-luvun lopulla keksi, että hiiri oli tietokoneen käytössä aivan yhtä tehokas kuin ihmisen käsi. Hänen johdollaan hiiren toimintaa kehitettiin paremmaksi ja käyttöliittymä sovellettiin hiirellä käytettäväksi.

Myös PARCissä graafisen käyttöliittymän kehittäminen jätettiin kesken vuoden 1981 jälkeen, koska sille ei tuntunut olevan kysyntää kankeassa ja insinöörivetoisessa suurtietokonemaailmassa. Uusi aika oli kuitenkin orastamassa jo tuolloin, sillä henkilökohtaiset tietokoneet kasvattivat suosiotaan. Ensin niitä tekivät vain harrastajat rakennussarjoista, jolloin koodaamaan tottuneet ja siitä nauttivat nörtit eivät osanneet kaivata hiirtä tai graafista käyttöliittymää, mutta kun tietokoneet tulivat muidenkin kuin harrastajien työkaluiksi, oli hiirestä suurta iloa.

Ensimmäisenä hiiren otti kaupalliseen käyttöön Apple Computer Lisa-mikrotietokoneessa vuonna 1983. Steve Jobs oli nähnyt hiiren sekä graafisen käyttöliittymän jo niiden ollessa tekeillä Xeroxilla ja ymmärsi heti, että ne olivat oikea tapa tehdä tietokoneista helppokäyttöisiä. Niinpä ne otettiin ensin kaupallisesti flopanneeseen Lisaan ja sen jälkeen vuonna 1984 tulleeseen, vallankumoukselliseen Macintoshiiin.

Microsoft puolestaan kopioi ideat vuonna 1985 esiteltyyn Windows-käyttöjärjestelmään, joka yhdessä IBM PC -tietokoneiden sekä niiden kloonien kanssa tekivät viimeistään hiirestä täysin arkipäiväisen kapineen, jota ilman ei (pöytä)tietokonetta oikein voi kuvitellakaan.

Ai niin, kuten tekniikan historiassa usein, on nyttemmin paljastunut myös muita, varhaisempiakin ajatuksia tietokonehiirestä: kanadalaiset Tom Cranston, Fred Longstaff ja Kenyon Taylor tekivät 1950-luvun alussa eräänlaisen hiiren, ja myös saksalainen Telefunken oli kehittänyt hiiren kaltaisen osoitinlaitteen 1960-luvulla.

Alla on kuitenkin vielä kuva Engelbertin ensimmäisestä, sympaattisesti puurakenteisesta hiirestä.

Samankaltaisia, terävällä, nopeasti putoavalla terällä uhrin pään katkaisevia laitteita oli käytetty jo aikaisemmin mm. Brittein saarilla, mutta ranskalaisversio oli kauheudessaan hienostunut. Sen suunnitteli kuninkaan lääkärinä toiminut Antoine Lewis ja rakensi saksalainen pianonrakentaja Tobias Schmidt. Laitetta testattiin useita kertoja eläimillä, ennen kuin ensimmäinen ihminen uskallettiin surmata laitteella. 

Kolmisen metriä korkea laite oli periaatteessa pystysuoran puusta tehty raidemainen teline, jonka keskellä ollut teräksestä  tehty terä saattoi pudota puukehikon ohjaamana  painovoiman vetämänä alas. Jotta putoaminen oli sujuvampaa ja varmempaa, oli terään liitetty massaltaan noin 30 kg ollut paino. Terä ja paino hilattiin ylös puuvillaköydellä.  

Alhaalla terän alla oli puinen lavetti, jolle asiakas asetettiin makaamaan siten, että hänen kaulansa oli juuri terän alapuolella. Lavetissa oli nahkaremmit.

Giljotiinilla kaula katkesi nopeasti ja tehokkaasti, pää putosi koriin ja alle kasattu sahanpuru imi valtoimenaan purskunneen veren nopeasti.

Tuohon aikaan kuolemantuomio oli normaali ja arkipäiväinen tuomio vakavista rikoksista, mutta tuomion täytäntöönpano tehtiin usein kivuliaasti ja raakalaismaisesti. Esimerkiksi kirveellä tehty mestaus voitiin joutua tekemään monella iskulla, mikä lisäsi tuomitun kärsimyksiä kovasti.

Niinpä parlamentin jäsen Joseph Ignace Guillotin ehdotti vuonna 1788 humaanimpaa tapaa kuolemantuomioiden toimeenpanemiseksi, ja tuloksena olin sittemmin hänen nimeään kantanut laite.

Suuri osa rikollisten surmaamisista tehtiin julkisesti keskellä aukioita. Giljotiini ei kuitenkaan saanut yleisön suosiota, sillä "se tapahtui liian nopeasti. Yleisö oli todella pettynyt, sillä he halusivat enemmän nähtävää."

Giljotiini nousi erääksi Ranskan vallankumouksen symboliksi, koska kumoukselliset hirmuhallitsijat katkaisivat niiden avulla pään jopa noin 30 000 ihmiseltä, ennen kaikkea porvarilta ja aateliselta. Vuonna 1793 sillä surmattiin mm. kuningas Ludvig XVI ja puolisonsa Marie-Antoinette. Giljotiiniin päätyivät myös vallankumousjohtajat Georges Danton ja Pierre Vergniaud sekä myös kenties eniten kuolemantuomioita antanut Maximilien Robespierre.

Myös kuuluisa kemisti, hapen osuuden palamisessa keksinyt Antoine-Laurent de Lavoisier telotettiin vuonna 1794 giljotiinilla. Hänen syntinsä oli aatelinen syntyperä. Samalla rupeamalla telotettiin 27 muuta vähemmän tunnettua tiedemiestä; lähes koko Akatemia oli vallankumouksellisten mustalla listalla.

Vasta Napoleon hillitsi julkista giljotiinin käyttämistä, sillä hänen mielestään ainoa inhimillinen teloitusmenetelmä oli teloitusryhmän suorittama yhteislaukaus.

Viimeinen julkinen giljotiiniteloitus toimeenpantiin vuonna 1939 ja aivan viimeinen Ranskassa sillä tehty teloitus tapahtui 1977, jolloin kuolemantuomioiden toteuttaminen lopetettiin. Kuolemantuomio poistettiin kokonaan Ranskan laista vuonna 1981.

Giljotiinia käytettiin runsaasti myös Saksassa, niin 1800-luvun Saksan keisarikunnassa, maailmasotien välisessä Weimarin tasavallassa, Kansallissosialistisessa Saksassa kuin toisen maailmansodan jälkeenkin niin idässä kuin lännessäkin. Itse asiassa pelkästään Natsi-Saksassa tapettiin jopa 45 000 ihmistä giljotiinilla, ja tässäkin saksalaiset olivat tehokkaita: parhaimmillaan/pahimmillaan Breslaun vankilassa keskimääräinen teloitusnopeus oli yksi kuolemaantuomittu kolmessa minuutissa.

Länsi-Saksassa viimeinen giljotiiniteloitus tehtiin vuonna 1949 ja Itä-Saksassa vuonna 1961.

Ruotsissakin käytettiin giljotiinia vuoteen 1910 saakka, jolloin siellä luovuttiin kuolemantuomiosta.

On järkyttävää, että yhä edelleen jotkut ehdottavat kuolemantuomion ottamista uudelleen käyttöön. Heidän kannattaisi kuvitella mielessään esimerkiksi sitä, miten ranskalaisvankiloissa käytettiin aikanaan giljotiinia.

580-kiloinen laite lähetettiin Pariisista aina erikseen sitä tarvitsevaan vankilaan, missä se pystytettiin yön aikana sopivaan paikkaan. Juuri ennen aamunkoittoa viranomaiset menivät tuomitun selliin ilmoittamaan, että hänen vetoomuksensa on hylätty ja että hänet teloitetaan välittömästi. Hänelle annettiin sitten tunti aikaa valmistautua ja rukoilla papin kanssa. Sen jälkeen hänen kätensä sidottiin selän taakse ja paidasta leikattiin kaulus pois. Vankilan rekisteriin tehtiin viimeinen merkintä, jonka jälkeen vartijat saattoivat vangin ulos giljotiinille. Hänet sidottiin välittömästi giljotiinin alustaan, joka saman tien työnnettiin paikalleen. Giljotiinin kaulus laskettiin paikalleen ja terä pudotettiin.

Koko prosessi vei aikaa vähemmän kuin kaksi minuuttia.

Kone lähti maailmanympärilentonsa yhdeksännelle etapille viime torstaina Havaijilta, missä se oli joutunut odottelemaan viime keväänä alkaneen matkansa jatkumista yhdeksän kuukauden ajan. Määränpää Kaliforniassa oli San Franciscon lahden eteläosassa, aivan Piilaakson ytimessä oleva Mountain View.

Sähkölentokoneen akut vaurioituivat viime heinäkuun alussa tehdyllä pitkällä lennolla Japanista Havaijille, ja korjausten sekä suotuisten sääolojen odottamisen jälkeen matka pääsi jatkumaan vasta nyt.

Tällä kerralla kaikki sujui erinomaisesti, joskin jo aikaisemmin kone on osoittautunut hyvin luotettavaksi ja toimintavarmaksi, ellei inhimillisestä erehdyksestä johtunutta akkujen ylikuumentumista oteta huomioon.

Viime vuoden maaliskuussa alkaneella matkalla oli myös muita vastoinkäymisiä, sillä hankalat sääolot viivyttivät matkantekoa odotettua enemmän ja Japanissa, Nagoyassa, ollut myrsky vaurioitti myös lievästi konetta. Jo silloin matkan jatkamista jouduttiin viivyttelemään korjausten vuoksi.

Bertrand Piccardin tekemä lento Yhdysvaltain länsirannikolle eteni jotakuinkin samaa vauhtia kuin autolla olisi ajanut. Siksi lentoon kului kaksi ja puoli vuorokautta.

Sääolot olivat tällä kerralla erittäin hyvät ja kone saapui jopa hieman etuajassa San Franciscon luokse, joten Piccard joutui kaartelemaan ja kiertelemään Tyynen valtameren päällä ennen lentoaan legendaarisen kaupungin päälle. Siellä konetta oli odottamassa toinen lentokone, mistä Solar Impulse 2:n lipuminen hitaasti Golden Gate -sillan ja San Franciscon rantaviivan yli kuvattiin.

Itse asiassa koneet tekivät monta kierrosta ja kaarrosta kaupungin luona, jotta kuvamateriaalia saataisiin tarpeeksi. Tähänkin mennessä kuvaaminen ja media-aktiivisuus ovat olleet hyvin huomiota herättäviä maailmanympärilennolla. Muun muassa lennon aikana Piccardin twitter-tilille tuli niin paljon viestejä ja kuvia, että jos hän olisi lähettänyt ne kaikki itse, ei hän olisi ennättänyt lentämään konettaan kuin satunnaisesti.

Kuvauslennot San Franciscon luona näkyivät selvästi mm. Flightradar24 -palvelussa:

Yhdeksän kuukautta kestäneiden korjausten jälkeen kone on taas lentokuntoinen. Leikki jouduttiin viime vuona jättämään kesken koneen akkujen ylikuumennettua lennolla Japanista Havaijille, sillä vaikka akut olisi vaihdettu uusiin nopeammin, eivät sääolosuhteet olleet enää suotuisia lennon jatkamiselle. 

Solar Impulse 2 on erinomainen lentokone, mutta se toimii maailmanympärilennollaan koko ajan suorituskykynsä rajoilla. Se ei kykenisi puskemaan kovaa vastatuulta vastaan, vaan ennemminkin päinvastoin: sen reitti ja lentokorkeus pyritään valitsemaan lennon aikana siten, että luonto auttaisi menoa mahdollisimman hyvin.

Lento Japanin Nagoyasta Havaijille kesti viisi yötä ja päivää, ja se oli koko maailmanympärilennon pisin yksittäinen osuus. Nyt edessä oleva lento Amerikan mantereelle Kalaeloan lentoasemalta Honolulusta, Havaijilta, Moffettin tunnetulle lentokentälle Mountain Viewissä, Kaliforniassa, kestää laskelmien mukaan 62 tuntia, eli jotakuinkin kaksi ja puoli vuorokautta.

Tarkoituksena on lähteä matkaan juuri ennen auringonnousua, jolloin laskeutuminen tapahtuisi sopivasti Auringon laskiessa. Näin kone voisi lennollaan käyttää hyväkseen mahdollisimman paljon päivänpaistetta.

Lentoa voi seurata reaaliajassa Solar Impulsen nettisivuilla ja kerromme Tiedetuubissakin lennon tapahtumista ennen sunnuntaina aamulla Suomen aikaa tapahtuvaa laskeutumista.

Giles kehitti valokuituvahvistimen periaatteen Bell-yhtiön laboratoriossa vuonna 1985 yhdessä Emmanuel Desurviren kanssa.

Aivan ensimmäisenä ajatuksen uudenlaisista, harvinaisilla maametalleilla seostetuista optista kuiduista esitti Southamptonin yliopiston tutkija David Payne, mutta Bell Labs tutki asiaa jo tuolloin. Esimerkiksi erbiumilla kyllästetty kuitu saattoi toimia ikään kuin valovahvistimina, ja siitä saatettiin kehittää laite, jonka avulla viimeinkin voitaisiin tehdä hyvin pitkiä valokaapeleita; niissä hiipuvaa valoa voitaisiin vahvistaa tasaisin välimatkoin erbium-vahvistimin.

Millennium-palkinnon nettisivu kirjoittaa Gilesistä ja hänen osuudestaan keksinnössä:

Randy Giles, Bellin laboratorioiden laservelho, oli aina ollut kiinnostunut kaikenlaisten optisten laitteiden valmistamisesta. Hän liittyi Desurviren ryhmään vuonna 1986 ja luotsasi laservahvistimen kehittämisestä teollisen kehityshankeen. “Suurin ero Southamptonin yliopistossa tehdyn tutkimuksen ja Bellin laboratorioissa tehdyn tutkimuksen välillä on se, että me olemme teollisuuslaboratorio. Joten hankimme välittömästi tarvittavat työvälineet ja resurssit, jotta pystyimme selvittämään keksinnön merkitystä televiestinnälle. Jokainen tuntui kärsimättömänä odottavan, voitaisiinko todellista tietoa todella vahvistaa hyvälaatuisena ja häiriöttömänä”, Giles kertoo.

Nykyaikaiset valokuituverkot eivät olisi mahdollisia ilman valovahvistimia; tietoliikenne ja internet puolestaan luottavat nykyisin yhä lisääntyvissä määrin valokuituun. Lisäksi optisilla vahvistimilla on käyttöä myös teollisuudessa, missä käytetään suuritehoisia lasereita merkitsemiseen ja työstöön. Myös lääketieteellisissä leikkauksissa käytettävät laserit hyötyvät näistä vahvistimista. Myös laseraseita kehittävät sotilaat ovat tekniikasta hyvin kiinnostuneita.

Ja keksinnön käytännön soveltaminen alkoi tästä, Randy Gilesin muistikirjan kuvasta.

Kuva on otettu Bell-laboratorioiden Crawford Hillin tutkimuslaitoksessa New Jerseyssä, missä Giles työskentelee edelleen optiikan ja optotroniikan parissa – tosin toimien nykyisin myös Bell Labsin Soulin toimipisteen johtajana etänä.

Jutussa on Millennium-palkinnon lisäksi toinenkin yhteys Suomeen: Bell Labs on nykyisin Nokian omistuksessa Alcatelin Nokiaan sulauttamisen kautta.

Huhtikuun 18. päivänä 1906 Kaliforniassa tapahtui voimakas maanjäristys. San Andreaksen kuuluisan vaarallinen siirros liikahti ja vavisutti San Franciscon kaupungin ympäristöä kahdeksan momenttimagnitudin voimalla. Talot sortuivat, kaasuputket rikkoutuivat ja kukkulaisen kaupungin keskusta peittyi savuun, kun tulipalot raivosivat raunioilla.

Pelastustyöntekijöillä oli vaikeuksia paitsi työn määrän kanssa, niin myös siksi, että kenelläkään ei ollut kokonaiskuvaa tuhosta.

Joku keksi, että olisi kätevää päästä katsomaan kaupunkia ylhäältä – ja onneksi apu oli lähellä. Yhdysvaltain laivaston kuvaaja George Lawrence oli leijoineen paikalla! 

Lawrence oli kehittänyt panoraamakameran, joka voitiin hilata taivaalle halutulle korkeudelle suuren leijan avulla. Hän oli miltei kuollut ilmapallo-onnettomuudessa ilmakuvia ottaessaan, ja kuultuaan Euroopassa tehdyistä leijakameroista, hän innostui asiasta ja kehitti tekniikkaa eteenpäin.

Pian Lawrence pystyi ottamaan kuvia korkealta kauko-ohjatusti, jolloin luonnollisesti sotilaat kiinnostuivat asiasta. Leijakamera saatiin taivaalle vihollista vakoilemaan, jolloin se oli paljon ilmapalloa huomaamattomampi, mutta myös turvallisempi, kun ketään ei tarvinnut laittaa kyytiin.

Lawrencen San Franciscosta ottamista, suurista negatiiveista tehdyistä tarkoista kuvista oli muutakin kuin käytännön hyötyä. Niistä tehtiin myöhemmin suuria taulumaisia vedoksia, joilla näytettiin millainen kuuluisan kaupungin lähes yhtä kuuluisan järistyksen tuhot olivat.

Kuvia myös myytiin postikortteina, sillä tuolloin 1900-luvun alussa oli kuvien saaminen postissa suuri elämys. Ja kuvia lähetettiinkin paljon – kuvapostikortit olivat uusia, ihmeellisiä ja nykyaikaisia, ja niiden tekemisestä sekä lähettämisestä tuli varsinainen muoti. 

Juuri tässä mielessä kiinnostava on myös Julius Neubronnerin vuonna 1903 kehittämä pienikokoinen automaattikamera. Hänen kameransa voitiin asentaa kyyhkysen kannettavaksi ja lennon aikana kameran aikalaukaisin nappasi kuvan kerran 30 sekunnissa linnun lentoreitin alla olevasta maastosta. Kuvia käytettiin nytkin ennen kaikkea sotilastiedustelussa, mutta näin otettiin myös suuri määrä maisemakuvia, joista painettiin postikortteja. Neubronner teki hyvän tilin postikorteillaan.

Suuriresoluutioinen, zoomattava versio otsikkokuvana olevasta Lawrencen "San Francisco in ruins" -kuvasta on Yhdysvaltain geologisen laitoksen sivuilla.

Lisätietoa Lawrencen kuvausleijoista on täällä.

Erilaisten kokeiluiden jälkeen kotikutoinen Zoomar-linssi asennettiin tuolloin Dumont -TV-kameraan, joskin tässä kuvassa uusi zoom-linssi on kiinnitettynä 1950-luvun TV-kameraan.

Aikaisemmin kameroissa oli pyörivään kiekkoon asennettuna eri objektiiveja, joita vaihdettiin käsin tai sähkömoottorilla. Yleensä vaihtaminen tapahtui studiotyöskentelyssä silloin kun jokin toinen kamera kuvasi lähetettävää kuvaa, mutta toisinaan kuvassa "muljahti", kun objektiivi kääntyi ensin pois kuvasta ja toinen pyörähti sen paikalle.

Etenkin urheiluohjelmissa zoom osoittautui erittäin käyttökelpoiseksi, koska lähettävää kameraa ei aina pystynyt vaihtamaan kesken ohjelman ja usein urheilijan seuraaminen zoomin avulla oli näyttävää ja kätevää.

Zoomarin keksi Frank Gerard Back, newyorkilainen tohtori, joka patentoi keksintönsä marraskuussa 1948 (siis zoomin oltua jo jonkin aikaa käytössä) nimikkeellä "vaihtuvafokaalinen linssi kameraa varten." 

Televisiokameroiden jälkeen zoom otettiin käyttöön elokuvakameroissa. Valokuvauskameroiden puolella ensimmäistä zoomia saatiin odottaa vuoteen 1959 saakka, jolloin varsin massiivinen Voigtländer-Zoomar julkistettiin. Sen polttoväliä saattoi muuttaa välillä 36 – 82 mm.

Kuva: Chalk Hill Media's Virtual Museum

Päivitys: Ensimmäiset zoom-linssit tulivat jo 1900-luvun alussa!

Jutun jälkeen Jarkko Silén huomautti Tiedetuubin Facebook-sivulla aiheellisesti, että zoomeja toki oli aikaisemmin, kuten alla oleva It-elokuvan alku vuodelta 1927 osoittaa.

Ajatus vaihtuvafokaalisesta linssistä on peräisin jo 1800-luvun alusa, mutta ensimmäisen toimivan linssin, joka pysyi zoomattaessakin jotakuinkin tarkennettuna, patentoi Clile Allen vuonna 1902. Ensimmäinen sarjatuotantoon tullut elokuvakamerakäyttöön tarkoitettu zoom oli Bell ja Howall Cooken "Varo" (40 – 120 mm) vuonna 1932.

Beckin linssi oli kuitenkin mullistava siksi, että se oli ensimmäinen kätevä ja käytännöllinen zoom-objektiivi – ja koska sitä hehkutettiin runsaasti televisiossa, etenkin pesäpallo-otteluiden yhteydessä, nousi se myös suuren yleisön tietoisuuteen.

Idea on yksinkertainen: Ylijäämäenergia varastoidaan jopa useiden päivien ajaksi suuren massan liikkeeseen ympyräradalla.

Kallioon louhittava rata on suojassa ulkomaailman häiriöiltä, ja liikettä vastustava kitka minimioidaan magneettilevitaation avulla. Teraloopin laitteistolla päästään 500 megawatin tehoon ja varastoitavaksi energiamääräksi kaavaillaan 16 gigawattituntia. Skaalattavuus pyöreästi 100 kertaa suuremmaksikin olisi yrityksen väitteiden mukaan myös mahdollista.

Teraloop ilmoittaa saaneensa tukea valtiolta: sekä Fortum että TEKES ovat sen rahoittajien joukossa, minkä lisäksi VTT on Teraloopin yhteistyökumppani. Verorahojen mennessä yrityksen kehittelyyn on oleellista tietää mistä hommassa oikein on kyse.

Projektista ei kuitenkaan ole kerrottu juuri mitään konkreettista julkisuuteen. Se, mitä on kerrottu, pisti muutamien fysiikan ja tekniikan ammattilaisten hälytyskellot soimaan.

Riippumaton työryhmä innostui tekemään laskelmia idean toimivuudesta. Jättimäisen junan 1300 metrin sekuntivauhti ja 70 g:n kiihtyvyys eivät kuulosta realistisilta.

Mikäli tiistaiaamuna julkaistut laskelmat pitävät kutinsa, Teraloopin ehdottama systeemi on erittäin vaikea toteutettava, ehkä jopa käytännössä mahdoton.

Ongelmana luonnonlait

Teraloopin ainoassa toistaiseksi julkisessa patenttihakemuksessa puhutaan 70 miljoonan kilogramman massasta. Siis 70 000 tonnia, eli vastaa noin tuhatta tyypillistä VR:n veturia. Laitteistoa voi siis hyvinkin kutsua massajunaksi.

Jotta junan liikkeeseen saadaan varastoitua luvattu täysi 16 GWh:n kapasiteetti, se täytyy kiihdyttää huimaan vauhtiin. Huippunopeus olisi lähes 1300 metriä sekunnissa, eli liki nelinkertaisesti äänen nopeus ilmassa.

Yliääninopeudesta johtuvien shokkiaaltojen vuoksi voitaneen olettaa, että junatunneli pumpataan ilmasta tyhjäksi. Tuo, tai suuren nopeuden saavuttaminenkaan, ei kuitenkaan ole muuta kuin vain ratkaistavissa oleva tekninen haaste. Todellinen ongelma on nimittäin kaareva rata, eikä sitä niin vain ratkaistakaan.

Massajunaa on tarkoitus pyörittää ympyräradalla, jonka leveys on 5 kilometriä ja kokonaispituus vajaat 16 km. (Skaalaus on toki mahdollista, mutta mikäli radasta tulee merkittävästi pidempi, siihen kuluu enemmän rahaa ja materiaaleja. Pienempi rata taas kasvattaa nopeutta ja ongelmien suuruusluokkaa, mikäli varastointikapasiteetti halutaan pitää samana.)

Huippunopeudella kulkiessaan juna pyrkii puskemaan itseään ulkokaarretta kohti 70 g:n kiihtyvyydellä. Tuo on samaa luokkaa kuin jyrkkää rataa kiertoradalta Maahan palaavilla aluksilla. Miehittämättömillä siis – ihminen ei tuota mitenkään kestäisi.

Ympyräradalla huristelevan massajunan suunta muuttuu jatkuvasti, mutta juna haluaisi jatkaa viivasuoraan. Ilmiö tunnetaan kansankielessä nimellä keskipako(is)voima. Jos junassa olisi 80 kg massainen matkustaja (joka vielä selviää kiihtyvyydestä), hänestä tuntuisi tuolloin että painaakin 5600 kg!

Ainoa mikä pitää junan irti tunnelin seinästä on magneetit. Työryhmän laskelmien mukaan tarvitaan 3 T (teslan) suuruinen magneettikenttä, jotta vehje pysyy radallaan ja irti seinistä. Hieman voimakkaampi kuin magneettikuvauslaitteiden kenttä, mutta ulottuvuuden täytyy kattaa koko 16 km pituinen juna. Pahaksi onneksi kaikki tunnetut kestomagneetit kuitenkin tuhoutuisivat sellaisessa kentässä.

Korvaajaksi kelpaavat sähkömagneetit, mutta riittävä määrä taas painaisi monin verroin itse junan verran. Kentän luominenkin vaatisi lähes yhtä paljon energiaa kuin mitä junaan on tarkoitus varastoida.

Sekä junan nopeus, magneettikenttä, että kiihtyvyys antavat osviittaa siitä, että jotain on nyt pielessä. Joko tietoisesti tai vahingossa. On vaikea sanoa, kumpi on pahempi vaihtoehto.

Vaikka startup-yritysten kuuluukin lupailla rahoittajille kuu taivaalta, rajansa kaikella. Voiko todella olla niin, että valtiolta rahoitusta saanut projekti osoitetaan käytännössä mahdottomaksi lukiotason fysiikalla? Uutta tietoa: Vihreän Langan saaman tiedon mukaan TEKES on myöntänyt Teraloopin kehittämiseen enintään 260 000 euron laina. Myöntö perustuu arvioon, jonka mukaan Teraloop on toteuttamiskelpoinen hanke.

Voi vain toivoa, että ideaa kriittisesti katsonut työryhmä on väärässä. Mutta silloin Teraloopilla pitäisi olla jokin vielä julkistamaton patenttiässä tai muutama hihassaan.

Emme useista yrityksistä huolimatta saaneet yrityksen johtavia edustajia kiinni arvioiden paikkansapitävyyden varmistamiseksi tai lausunnon saamiseksi.

Entä jos laite hajoaa?

Teraloopin massajunan onnettomuus voisi ainakin teoriassa olla tuhoisa.

Täydessä energialastissa ollessaan junan liike-energia vastaa noin 14 TNT-kilotonnia, eli pyöreästi Hiroshiman atomipommia. Massajunan 'raiteilta' suistuminen siirtäisi energian suoraan ympäröivään kallioon.

Syntyvän maanjäristyksen voimakkuus olisi magnitudiltaan noin 4. Ero ydinlatinkiin tai maanjäristykseen olisi, ettei tärähdyskohta missään nimessä olisi pistemäinen. Energiamäärä jakautuisi räjähdysten sarjana pitkin koko tunnelia.

Patenttihakemuksessa puhutaan myös skaalattavuudesta useiden terawattituntien varastointiin. Sellaisen massajunan seinään ajo vastaisi muutamien megatonnien ydinräjähdystä, ja saisi aikaan mag 7 maanjäristyksen.

Uutta tietoa 12.4.2016 klo 14.30: Kävimme lyhyen sähköpostikeskustelun Teraloopin Chief Operations Officerin kanssa. Ensimmäinen vastaus (alla) oli ilmeisesti täsmälleen sama valmiiksi muotoiltu vastaus kuin minkä Vihreä Lankakin sai, mutta lopulta saimme kysymyksiimme suorat vastaukset: Yhtiö ei halua kommentoida haettujen tai jo myönnettyjen patenttien määrää tai laatua, tai laskuissa käytettyjen suureiden totuudenmukaisuutta tai realistisuutta, eikä antaa käyttöömme edes vihjeitä realistisempia tuloksia tuottavista arvoista. "This information is unfortunately confidential", vastasi yhtiön edustaja ykskantaan.

*

Tiedetuubi raportoi tässä asiasta yht'aikaisesti Vihreän Langan kanssa.

Juttu pohjautuu kuuden fysiikan ja tekniikan alan ammattilaisen blogeissaan (Zygomatica, PassiiviIdentiteetti, Gaia, Kaikenhuippu, Palautekytkentöjä) julkistamiin laskelmiin.

Alla Teraloopin edustajan viesti, joka summaa yhtiön suhtautumisen kritiikkiin varsin hyvin. Ensin suomeksi käännettynä, sitten alkuperäiskielellä englanniksi.

Lähettäjä: Philippe Pepin
Vastaanottaja: Jarmo Korteniemi

Hei, Jarmo

Ensinnäkin, kiitoksia mielenkiinnostanne projektiamme kohtaan; olemme tyytyväisiä huomatessamme yleisön kiinnostuvan Teraloopista. Haluamme kuitenkin nyt selkiyttää eron useissa lehdissä julkaistun käsitteellisen käyttökelpoisuuden, sekä julkaisemattoman tavoitteellisen suorituskyvyn välillä.

Teraloopin menetelmän käyttökelpoisuutta on tutkittu pitkäaikaisesti Teknologian tutkimuskeskuksessa (VTT), joka teki tarkan käyttökelpoisuustutkimuksen luonnossuunnitelmastamme. Tuloksena saadut käyttökelpoisuusraportit osoittavat suurta potentiaalia, mutta kommentoijien pitäisi ymmärtää, että lopullinen kaupalllistettu tuote, joka on suunniteltu parametreiltään ja suorituskyvyltään optimaaliseksi eikä maksimaaliseksi.

Jatkuva kehityksemme ei ole julkista emmekä vastaa spekulaatioihin massan emmekä magneettisten tai sähköisten systeemien rakenteiden osalta. Korostamme kuitenkin, että turvallisuus ja joustavuus [sietokyky?] ovat avainasemassa suunnittelutyössämme.

Toivomme, että Suomen riippumaton teknologiayhteisö tukee tässä tilanteessa suomalaista innovaatiota; teemme jatkuvaa tilannekatsausta saatavilla olevista resursseistamme ja odotamme innolla päästäksemme työskentelemään kyvykkäiden yksilöiden ja organisaatioiden kanssa, siirtyessämme eteenpäin etenemissuunnitelmamme mukaisesti.

Ystävällisin terveisin,
Philippe

==========

From: Philippe Pepin
To: Jarmo Korteniemi

First of all, we thank you for your interest in our project; we are pleased to note the public interest towards Teraloop. We would like to take this opportunity however to disambiguate between the conceptual feasibility, published in a number of journals, and our target performance parameters, which are not published.

The feasibility of Teraloop’s system has been the subject of a long term evaluation by Teknologian tukimuskeskus VTT, who conducted a rigorous feasibility study of our concept design. The resulting feasibility reports show great potential but commentators should understand that a final commercialised product will have design parameters selected for optimal, rather than maximum, performance.

Our continued developments are not in the public domain and we will not respond to speculation as to the configurations of mass, magnetic or electrical systems. However we do emphasise that security and resilience are key considerations during our development.

We hope that the independent tech community in Finland will take the opportunity to be supportive of a Finnish innovation; we are continually reviewing our available resources and look forward to working with talented individuals and organisations as we progress through our development roadmap.

Kind regards,
Philippe

Päivitys 12.4.2016 klo 11.50: Korjattu muutamia typoja ja lisätty selittäviä lauseita.

Otsikkokuva: Teraloop

Yksi näistä on elokuvaohjaaja James Cameronin ennätyssukellukseensa käyttämä sukelsi erikoissukellusvene Deepsea Challenger. Cameron laskeutui sillä maaliskuun 26. päivänä 2012 maailman merien syvimpään hautavajoamaan, Mariana-vajoamaan. Sukelluksen mitattu suurin syvyys oli 10 898,4 metriä.

Deepsea Challenger suunniteltiin ja rakennettiin Australiassa insinööri (ja sukeltaja) Ron Allumin johdolla.

Äärimmäiseen syvänteeseen on sukellettu vain neljä kertaa ja vain kerran aikaisemmin miehitetyllä aluksella. Cameron ennätti tutkimaan ja kuvaamaan erikoistekoisilla valoilla ja kameroilla varustetulla sukellusveneellään pohjaa noin kolmen tunnin ajan ennen nousuaan takaisin meren pinnalle.

Supersyvyyksiin menevän sukellusveneen tekeminen on vaikeaa monesta syystä, joista yksi on se, että veneessä täytyy olla runsaasti kellumiskapasiteettia – ainetta tai tyhjää tilaa, joka kompensoisi veneen massan aiheuttamaa alaspäin vetävää voimaa ja voisi tuoda sukelluksen jälkeen veneen takaisin pinnalle. Ongelmana suurissa syvyyksissä on kuitenkin veden suuri paine, joten haasteena Deepsea Challengerin tapauksessa oli löytää kelluva materiaali, joka kestäisi suurta painetta.

Vastaus oli keraaminen vaahto, joka on hyvin höttöisää, mutta samalla kestävää ainetta. Kuvassa on oikealla yksi sukelluksessa käytetty tästä materiaalista tehty tiili. Siinä näkyy raja, mihin saakka vesi on tunkeutunut sen sisällä.

Määrä hyvin pieni, kun ottaa huomioon syvyyksissä olevan hyvin suuren paineen.

Kuvassa on vasemmalla on myös “tavallista” vaahtoa: tavallinen vaahtomuovinen juomakuppi sekä samanlainen, joka oli kiinnitettynä sukellusveneeseen sen ulkopuolelle. Veden paine on puristanut kupin pieneksi ja kurttuisaksi … ja itse asiassa syvyyksissä se oli vieläkin pienempi ja ryppyisempi.