Uuden menetelmän avulla DNA:sta voidaan laskostaa lähes mielivaltaisia kolmiulotteisia rakenteita vähän samaan tapaan kuin origameja voidaan taitella. Tuoreessa Nature-lehdessä julkistettua, Tukholman Karoliinisessa instituutissa Björn Högbergin tutkimusryhmässä kehitettyä menetelmää voidaan verrata nanomittakaavan 3D-tulostukseen.

Mukana tutkimuksessa on myös Aalto-yliopisto, missä tietotekniikan laitoksella on tehty menetelmään sen tarvitseva algoritmi. Laskennallisen suunnittelumenetelmän lähtökohtana on tavoitellun kolmiulotteisen rakenteen hilamalli, jollaisia käytetään mm. tietokonegrafiikassa ja teollisessa suunnittelussa. Menetelmän avulla voidaan syötteenä annettu malli kuvata DNA-jonoiksi, jotka ns. DNA-origamitekniikkaa käyttäen yhdistyvät suolaliuoksessa halutuksi rakenteeksi.

Karoliinisessa instituutissa tehdyt, erivahvuisissa suolaliuoksissa toteutetut kokeet vahvistavat, että suunnitellut DNA-kierteet hybridisoituivat haluttuihin muotoihin, jopa kehon luonnollista matalaa suolapitoisuutta vastaavissa liuoksissa. 

”Kehittämämme suunnittelumenetelmän etuna on, että saatoimme tehdä prosessista täysin automaattisen ja näin toteuttaa monimutkaisiakin rakenteita. Aiemmat lähestymistavat kolmiulotteisten DNA-rakenteiden muodostamiseen ovat perustuneet käsityöhön ja toteutetut rakenteet ovat olleet hyvin yksinkertaisia. Uskonkin, että kehittyneillä tietoteknisillä menetelmillä tulee olemaan suuri merkitys DNA-nanoteknologian kehitykseen, kun pyritään laboratoriokokeiden mittakaavasta kohti mullistavia sovelluksia”, sanoo professori Pekka Orponen Aalto-yliopistosta.

Uusi menetelmä mahdollistaa lähes mielivaltaisten kolmiulotteisten DNA-rakenteiden syntetisoinnin. Tekniikalle on välitöntä käyttöä solubiologian perustutkimuksessa ja pidemmälle katsoen esimerkiksi täsmälääkkeiden ja elimistön tai ympäristön tilan seurantaan käytettävien bioilmaisinmolekyylien  kehittämisessä.

”Biologista käyttöä varten tarvitsemme rakenteita, jotka laskostuvat ja säilyttävät muotonsa laboratorioympäristön lisäksi myös fysiologisissa suolaliuoksissa. Uusi synteesi- ja suunnittelumenetelmä käyttää myös DNA-materiaalia huomattavasti tehokkaammin kuin aiemmat lähestymistavat ja tekee näin mahdolliseksi entistä mutkikkaampien rakenteiden syntetisoinnin”, sanoo tutkimuksen johtaja Björn Högberg Karoliinisesta instituutista.

Menetelmää käyttäen tuotetut rakenteet ovat halkaisijaltaan 20-100 nanometrin (millimetrin miljoonasosan) kokoluokkaa, kun ihmishius on halkaisijaltaan noin 50,000 nanometriä. Uuden tekniikan avulla tutkijat rakensivat muun muassa nanokokoisen pallon, sauvan, spiraalin, pullon ja DNA-tulostetun version istuvaa jänistä esittävästä Stanford Bunny -mallista, joka on 3D-mallintamisessa paljon käytetty testirakenne.

Tietotekniikan laitos hyödynsi laskennassa Aalto-yliopiston Perustieteiden korkeakoulun Triton-laskentaklusterin tietokonekapasiteettia.

Alla on Högberg-tutkimusryhmän tekevä visualisaatio aiheesta.

Juttu perustuu Aalto-yliopiston lähettämään tiedotteeseen. Kuva: Erik Benson.

Jättisuuret, yli satatonniset rekat eivät ole enää uusia Suomen teillä, mutta ne ovat edelleen hyvin harvinaisia: vain viitisen kappaletta todella suuria HCT-rekkoja on saanut Trafin erikoisluvan liikennöintiin ja muutama uusi auto on saamassa pian luvan.

Isoja, nykyisten normaalirekkojen mitat ja painorajat ylittäviä autoja on muitakin, mutta nämä HCT-rekat ovat varsin suuria ja painavia. Siinä missä esimerkiksi puutavaraa kuljettavien ajoneuvoyhdistelmien kokonaismassa on nyt tyypillisesti 60 – 76 tonnia, ovat uudet HCT-rekat massaltaan puulastin kanssa 90 – 105 tonnia. 

Lyhenne HCT tulee sanoista High Capacity Transport ja se tarkoittaa yksinkertaisesti normaalia pitempiä tai raskaampia yhdistelmiä, jotka eivät kuitenkaan ole erikoiskuljetuksia.

Tällaisten rekkojen käytölle olisi suuria taloudellisia syitä etenkin pitkien yhteyksien Suomessa, mutta tieverkko etenkin alueilla, missä rekkojen käyttö olisi kaikkein kiinnostavinta, ei ole aina sopiva autojen käyttöön. Siksipä Oulun yliopisto on käynnistänyt tutkimuksen, missä selvitetään juuri superrekkojen käyttöä, tieverkon kestävyyttä ja liikennöinnin turvallisuutta. Tuloksia tullaan käyttämään niin kuljetusten, tiestön kuin myös kuljettajakoulutuksen kehittämisessä.

Rekkoja ja niiden käyttöä on tutkittu jo aiemminkin ja mm. Ruotsissa tehdyn laajan tutkimuksen mukaan tiestön kulutus ei ole olennaisesti suurempaa ja koska yksi HTC-rekka kuljettaa noin kahden normaalirekan kuorman, vähentävät ne itse asiassa vaarallisia ohituksia liikenteessä. Tosin samalla ohitukset tulevat pitemmiksi ja hankalammiksi. Tuloksista kerrotaan hyvin mm. tässä Lapin liikenneturvallisuusfoorumissa olleessa esityksessä.

Nyt alkava tutkimus selvittää kuitenkin ensimmäistä kertaa isojen HCT-rekkojen soveltuvuutta Pohjois-Suomen olosuhteisiin ja se menee ruotsalaistutkimusta pitemmälle. Suomen olosuhteet poikkeavat myös olennaisesti Ruotsista ja nyt tutkimusta tehdään myös hankalissa olosuhteissa pitkän aikaa.

Solar Impulse 2, aurinkopaneeleeneista virtaa saava sähkölentokone, on tehnyt historiallista maailmanympärilentoaan viime maaliskuusta alkaen, mutta kone joutuu nyt keskeyttämään lentonsa – onneksi vain väliaikaisesti.

Kone saapui Havaijilla 3. heinäkuuta ennätyksellisen pitkän, 117 tuntia ja 52 minuuttia kestäneen Japanista alkaneen lennon päätteeksi, ja tarkoitus oli jatkaa matkaa Yhdysvaltain mantereelle vielä elokuussa. 

Nyt kuitenkin lennon seuraava etappi on lykätty ainakin ensi vuoden huhtikuuhun ja kone viettää ensi talven Havaijin yliopiston hangaarissa Honolulun Kalaeloan lentokentällä.

Syynä seuraavan etapin ja matkan jatkamisen lykkäämiseen yhdeksällä kuukaudella ovat korjaukset, joita koneen akkuihin joudutaan tekemään. Koneen litiumioniakut ylikuumenivat viisi päivää kestäneen Tyynen valtameren ylityksen aikana sen verran paljon, että suuri osa akuista joudutaan vaihtamaan.

Jo edellisen etapin alussa huomattiin, että akut ylikuumenivat, koska ne oli suojattu lämpöeristeellä hieman liian hyvin. Lämpötila 10 kilometrin korkeudessa, missä kone on suunniteltu taittamaan osan pitkistä lennoistaan, on hyvin matala, jopa noin −60 °C, minkä vuoksi eristäminen on tarpeen. Samalla kuitenkin aktiivisesti toimivat akut lämpenevät, ja kuten kävi ilmi, ei akkujen lämpöeristystä suunniteltaessa nopeahkojen lentokorkeuden vaihteluiden aiheuttamaa akkujen lämpiämistä suhteellisen matalalla lämpimissä ilmanaloissa lennettäessä otettu tarpeeksi huomioon. 

Lentäjä André Borschberg sekä lentoa seuranneet insinöörit joutuivatkin tasapainoilemaan akkujen lämpötilan hallinnan kanssa käytännössä koko pitkän ennätyslennon ajan sen jälkeen, kun lämpötila lähti nousuun koneen lähettyä matkaan Nagoyasta lämpimässä säässä.

Koneen ja sen sähkölaitteiden perussuunnittelu on kuitenkin osoittautunut toimivaksi, eikä koneessa ole ollut muita olennaisia vikoja. 

Akkuja korjataan ja joitain niistä vaihdetaan uusiin nyt seuraavien kuukausien aikana, minkä lisäksi samalla eristeisiin tehdään muutoksia ja siivissä moottorien luona oleviin akkupaketteihin saatetaan asentaa lämpötilanhallintalaitteita.

On mahdollista, että jos kone olisi voinut lentää edellisen ennätyspitkän etappinsa suunnitellusti Kiinasta suoraan Havaijille, ei akkujen lämpötila olisi muodostunut ongelmaksi. Nyt kone joutui kaartamaan Japaniin, Nagoyaan, odottamaan lennon jatkoa, kun valtameren päälle laadittu sääennuste muuttui kesken lennon epäsuotuisaksi. 

Ennätyspitkä yksinlento aurinkosähköllä huonossa säässä ja mahdollisesti voimakkaissa vastatuulissa olisi ollut mahdollisesti vaarallinen, joten kone odotti Japanissa matkan jatkamista.

Viime torstaina Tanskassa tuotettiin tuulivoimaloilla enemmän sähköä kuin maa ennätti kuluttaa. Tanskan sähköverkko-operaattorin mukaan torstaina illalla maan tuulivoimalat tuottivat 116% tanskalaisten sähköntarpeesta ja perjantain aamuyöllä, kun sähkön tarve oli pienempi, oli prosenttiosuus vieläkin suurempi, 140%. 

Virrantarve torstaina illalla klo 22:44 paikallista aikaa oli 3236 MW, kun samaan aikaan tuulivoimalat jauhoivat sähköä 3768 MW:n teholla. Näin ollen Tanska saattoi viedä tuolloin 1030 MW Norjaan, Ruotsiin ja Saksaan. 

Nyt tilanne on muuttunut täysin, kuten Energinetin reaaliaikainen seuranta (ja myös Finngridin seuranta) osoittaa: tällä haavaa tuulella saadaan Tanskassa vain 61 MW. Toisaalta viime yönä Espanjassa tuotettiin tuulella jopa  lähes 6300 MW, mikä vastasi yli 20% tarpeesta.

Tilanne osoittaa jälleen kerran konkreettisesti sen, että uusituvat energiamuodot ovat vanhakantaisista, vähättelevistä kommenteista huolimatta täysin vakavasti otettavia – ja myös sen, että ne kaipaavat rinnalleen paitsi varavoimaa, niin myös älykkään sähköverkon, jonka kautta energiaa voidaan siirtää kätevästi laajallakin alueella. 

Vehoniemen automuseossa Kangasalalla (Tampereen luona Kaivannon kanavan vieressä) on mielenkiintoinen kokoelma vanhoja autoja ja muita liikkumisvälineitä. 

Kokoelman eräs harvinaisuuksista on Neuvostoliiton kommunistisen puolueen pääsihteerin (siis maan johtajan) Nikita Hruštšovin vuonna 1955 presidentti Juho Kusti Paasikivelle lahjoittama ZIS-110 -edustusauto. Hruštšov lahjoitti samanlaisen auton jo kaksi vuotta aikaisemmin silloin pääministerinä toimineelle Urho Kekkoselle.

Nämä molemmat Suomeen lahjoitetut ZIS:t olivat peruskorjattuja vuonna 1948 valmistettuna limuseeneja, jotka valtioneuvosto luovutti käytöstään vuonna 1962 pääesikunnan kuljetusosastolle, jolloin ne tulivat kenraalien käyttöön. Autojen käyttö pääesikunnan palveluksessa päättyi jo kahta vuotta myöhemmin, vuonna 1964. 

Vehoniemen automuseossa oleva SA-37 -rekisterinumeron saanut päätyi huutokaupalla yksityishenkilölle ja SA-36 -rekisterinumeron saanut ZIS-110 päätyi Sotamuseolle, mistä se on annettu näytteille Mobilia-automoseoon.

Airbus olikin tehnyt lennosta korkeaprofiilisen PR-tempauksen, sillä hyvässä säässä leppoisasti lennellen koneella ei ollut minkäänlaisia vaikeuksia hypätä Kanaalin yli ja sen akuissa oli runsaasti sähköä jäljellä lennon jälkeen.

Lento sai kuitenkin yllättävän käänteen, kun ranskalainen pilotti Hugues Duval ennätti lentämään matkan jo edellisenä iltana pienellä sahkököyttöisellä MC15E Cri-Cri -koneella.

Lennosta kertoi mm. The Telegraph. Lento ei nähtävästi ylettynytkään yli Kanaalin, vaan kone palasi pian takaisin. 

Airbus oli lopulta siis ensimmäinen, mutta ei ilman lisädraamaa: slovenialainen lentokoneenvalmistaja Pipistrel oli aikeissa tehdä Kanaalilennon jo aiemmin samalla viikolla, mutta Airbusin kanssa E-Fan -hankkeessa mukana moottorivalmistajana oleva Siemens esti kuitenkin lennon erittäin epäurheilijamaisella tavalla kieltämällä moottorinsa käytön Pipistreliltä. Kerroimme tästä edellisessä jutussamme tästä aiheesta.

Kanaalilento onkin kiinnostava lähinnä historiallisessa mielessä, sillä ensimmäisen kerran yli Kanaalin lennettiin 25. heinäkuuta 1909. Louis Blériot'n lento Blériot XI -koneella oli oikeasti vaarallinen ja rohkea, ja viitoitti tietä ilmailun tulevaisuuteen. Nyt sähkölento oli lähinnä näytösluontoinen.

Sähköllä toimivat lentokoneet ovat tulossa, ja muutamat valmistajat ovat tekemässä ja jo markkinoimassa sähkökoneitaan. Airbusin tytäryhtiö Voltair on aloittamassa E-Fanin pohjalta tehdyn kaksipaikkaisen koneen sarjatuotannon vuonna 2017 ja sitä seuraa suurempi nelipaikkainen versio vuonna 2019.  

Ensimmäisenä toimituksiin ennättänee kuitenkin Pipistrel, mutta sen koneet ovat pienempiä ja kevyempiä kuin Airbusin suunnittelemat.

Airbus-konsortion kehittämä sähkölentokone E-Fan on tehnyt jo yli sata lentoa ja valmistautuu parhaillaan historiallisesti jännittävään näytökseen: lentämään Englannin kanaalin ylitse. 

Lento tapahtuu (säiden suosiessa) 10. heinäkuuta, jolloin E-Fan nousee Britannian puolelta Lyddistä noin kello 11.15 Suomen aikaa lentoon ja saapuu noin 45 minuutin lennon jälkeen Ranskaan Calais'n lentoasemalle. Matkaa kertyy noin 37 kilometriä.

Kanaalin ylilento on luonnollisesti historiallisesti merkittävä tapaus, sillä sen jälkeen kun Louis Blériot ylitti Kanaalin lentäen ensimmäisenä 25. heinäkuuta 1909 Blériot XI -koneellaan, ovat kaikki erilaiset lentolaitteet esitelleet kykyjään juuri lentämällä Kanaalin yli. Ja nyt on vuorossa sähkölentokone.

Samaan aikaan kun Solar Impulse 2 -sähkölentokone on lentänyt Tyynen valtameren ylitse, voi helposti ajatella, että Kanaalin ylitys ei olisi mikään ongelma sähkövoimalla. Se ei olisikaan Solar Impulse -erikoiskoneelle, joka on tehty juuri pitkänmatkanlentoon ja joka voi ladata akkujaan lennon aikana, mutta periaatteessa "normaaliksi" lentokoneeksi suunnitellulle E-Fanille se on suuri askel. Koneen toiminta-aika on normaalilennossa vain vähän päälle lennon pituus, eikä se voi ladata akkujaan matkalla. 

Koska koneesta on jo paljon kokemuksia ja koska sääolot matkalla tunnetaan hyvin, ei lennolla tule todennäköisesti olemaan yllätyksiä. Lisäksi koneen huippunopeus mahdollistaisi Kanaalin ylilennon lähes varttitunnissa, joten ongelmatapauksessa E-fan voisi hurauttaa perille varsin nopeasti ja turvallisesti. 

Kanaalissa ei ole kutenkaan varalaskupaikkoja, joten ongelmatapauksissa pitää lentäjän joko pystyä liitämään perille tai osata kääntyä ajoissa takaisin. 

Lentoa voi seurata perjantaina suorana netissä osoitteessa wemakeitfly.airbusgroup.com.

Uraauurtava suomalainen arseenitutkimus palkittiin "The Best of" -maininnalla EU:n toimesta. Se kilpaili 17 muun hankkeen kanssa ympäristöprojektien luokassa Life+ -ohjelmassa. Palkinnot jaettiin 4.6. Brysselissä. Kuvia tilaisuudesta voi katsella täältä.

Asrocks-hanke oli ensimmäinen laatuaan maailmassa. Siinä tutkittiin vuosina 2011 - 2014, kuinka arseeni liukenee ja kulkeutuu ympäristöön ihmisen toiminnan vaikutuksesta. Projektissa laadittiin arseenista kertova yleistajuinen kirja, ohjeistus kaivannais- ja maansiirtotöistä runsasarseenisilla alueilla, sekä yksityiskohtainen näytteenotto-ohje. Hankkeessa olivat mukana GTK, Tampereen teknillinen yliopisto (TTY) sekä Suomen ympäristökeskus (SYKE). Projektin nimi tulee arseenin kemiallisesta merkistä (As).

Tutkimus keskittyi Pirkanmaan ja Kanta-Hämeen alueiile, joilla on paikoin tavallista suurempi arseenipitoisuus. Sielläkään arseeniriski ei kuitenkaan ole erityisen suuri. Hanke auttaakin ohjeistuksen soveltamisessa alueilla, joissa pitoisuudet ovat suurempia kuin meillä.

Myrkyllinen ja syöpää aiheuttava

Arseeni on erittäin vaarallinen aine, joka voi aiheuttaa esimerkiksi syöpää. Lisäksi se vaikeuttaa hapen kulkua elimistössä. Arseenimyrkytyksen huomaa usein veren tai ihon sinertymisenä. Runsaasti arseenia sisältävän juomaveden pitkäaikainen käyttö on terveydelle haitallista. Porakaivoista löydetään paikoin arseenipitoisuuksia, jotka ylittävät suositusrajat moninkertaisesti.

Arseeni on puolimetalli, jota esiintyy lähinnä sulfidimineraaleina sekä monenlaisina yhdisteinä veteen liuenneena. Eniten arseenia löytyy yleensä maaperästä, kalliopinnan tuntumasta. Sieltä aineet voivat sitten päästä haittaamaan eliöiden toimintaa liukenemalla sekä pohja- että pintavesiin, vaikkapa maansiirtotöiden tai kalliolouhinnan yhteydessä. Lisäksi pitoisuudet voivat nousta ihmisen päästöistä -- vaikkapa kaivostoiminnan ja metallijalostamoiden päästöjen, tai puunkäsittely- ja kasvinsuojeluaineiden mukana. Arseenia voi levitä ympäristöön myös fossiilisten polttoaineiden palamistuotteina.

Projektin tuotokset ovat verkossa vapaasti luettavissa:

• Kiviainesten otto arseenialueilla – opas kiviainesten tuottajille, maarakentajille ja viranomaisille (ohjeistus, pdf)
• Arseenia kalliossa! ja mitä siitä sitten seuraa... (yleistietokirja, pdf)
• Lisätietoja löytyy hankkeen tuloksista sekä yhteenvetona loppuraportista
• Asrocks-hankkeen www-sivut

Otsikkokuvassa Paavo Härmä vastaanottamassa palkintoa. Kuva: EC - Patrick Mascart

Aurinkolentokone Solar Impulse 2 laskeutui tänään Havaijille Honoluluun Kalaeolan lentoasemalle ennätyksellisen pitkän lentonsa päätteeksi klo 18:55 Suomen aikaa. 

Kone oli ilmassa Tyynen valtameren lähes viisi päivää ja yötä, sillä André Borschberg lähti sillä matkaan viime sunnuntaina illalla. Lentoaikaa tuli 117 tuntia ja 51 minuuttia tuntia, millä kone ja sen lentäjä ovat tehneet monta ennätystä: ajassa mitattuna pisimpään kestänyt ilman välitankkausta tehty lento ja pisimpään kestänyt yksinlento, sekä luonnollisesti pisin sekä kauimmin kestänyt koskaan sähkölentokoneella tehty lento. 

Kyseessä oli myös pisin Solar Impulsen maailmanympärilennon etapeista. Se oli myös oikeasti vaarallinen ja haastava. Lento ei olisi onnistunut huonoissa sääoloissa, joten jos sää olisi muuttunut äkillisesti, olisi lento ollut vaarassa. Vaikka reitin varrella oli muutamia yksittäisiä saaria keskellä aavaa ulappaa, olisi äärimmäisessä tapauksessa Borschberg joutunut hyppäämään mereen ja odottamaan pelastusta.

Koneen tekniikka olisi voinut myös pettää tai yllättävät yläpilvet olisivat peittäneet auringonpaistetta siinä määrin, että koneen aurinkopaneelit eivät olisi tuottaneet tarpeeksi sähköä akkuihin ladattavaksi.

Sunnuntaina illalla pikavauhtia maailmanympärilentonsa pisimmälle etapille lähtenyt Solar Impulse 2 -aurinkosähkölentokone on taittanut nyt lähes 80% yli 7700 kilometriä pitkästä matkastaan Japanin Nagoyasta Havaijille.

Lento on sujunut erittäin hyvin, eikä koneessa ole ollut ongelmia. Lentäjä André Borschberg on onnistunut ottamaan sopivasti lyhyitä torkkujaan (joiden ottamista lennossa hän ja konetta jälleen seuraavalla etapilla lentävä Bertrand Piccard ovat harjoitelleet) ja Solar Impulsen antamien tietojen mukaan Borschberg on syönyt nyt kahdeksan 18 ruoka-annoksestaan sekä juonut 15 litraa vettä. Happea hänellä on jäljellä puolet varastostaan, mikä riittää erinomaisesti enää runsaat vuorokauden pituiseen loppulentoon. 

Pullohappi on tarpeen, sillä kone lentää pitkiä aikoja noin 10 kilometrin korkeudessa. Tyypillisesti päiväaikaan Borschberg on laskeutunut koneellaan noin 10 000 jalkaan (kolme kilometriä) ja yöllä hän on noussut korkealle. Korkealla lentäminen paitsi säästää sähköä, niin myös on turvallisempaa, koska siellä kone on varmasti ns. sään yläpuolella.

Alkumatkasta lentoa seuraavat meteorologit ja insinöörit suosittelivat pientä poikkeamista lentoonlähdössä hahmotellulta reitiltä, mutta muutoin tehty sääennuste ja reittisuunnitelma ovat pitäneet kutinsa. Eilen Borschberg lensi koneella pari ympyrää, jotta Aurinko pääsi paistamaan tasaisemmin eri puolille koneen päällä oleviin aurinkopaneeleihin.

"Ensimmäiset 24 tuntia olivat hyvin tekniset ja lento vaati keskittymistä", selittää Borschberg, "mutta seuraavana päivänä pääsin jo kiinni rutiiniin. Kesti vähän aikaa, että aloin luottaa kunnolla koneeseeni sen verran, että uskalsin jättää sen lentämään itsekseen autopilotilla 20 minuutin jaksoissa."

Borschberg käkkii siis parhaillaan 3,8 kuutiometriä kooltaan olevassa paineistamattomassa ja lämmittämättömässä ohjaamossa, missä hän voi syödä (kun lentää matalammalla ilman happimaskia) ja ottaa lyhyitä torkkuja.