avaruussukkula

Yhdysvaltain salasukkula X-37B laskeutui yllättäen

Su, 05/07/2017 - 17:17 Jari Mäkinen

Useiden vääriksi osoittautuneiden arvailuiden jälkeen Yhdysvaltain ilmavoimien kokeellinen minisukkula X-37B laskeutui tänään yllättäen. Se, että laskeutuminen tapahtui ensimmäistä kertaa Kennedyn avaruuskeskuksen kiitoradalle Floridassa, ei ollut kuitenkaan yllätys.

 

Kennedyn avaruuskeskuksen pitkä avaruussukkuloiden laskeutumiseen tarkoitettu kiitotie on ollut pääasiassa käyttämättömänä heinäkuusta 2011 saakka, jolloin viimeinen sukkulalento laskeutui sille.

Nyt kuitenkin paikka oli jälleen käytössä, kun 718 vuorokautta avaruudessa ollut, toukokuusta 2015 avaruudessa ollut X-37B laskeutui sille neljännen koelentonsa päätteeksi.

Kyseessä on tähän mennessä pisin X-37B:n lento, sillä edellinen ennätyslento – järjestyksessään kolmas – kesti muutamaa tuntia vaille 675 vuorokautta. Toinen lento kesti 468 vuorokautta ja ensimmäinen 224 vuorokautta. Ensilento oli vuonna 2010.

Yhdysvaltain ilmavoimilla on käytössään kaksi Boeing-yhtiön tekemää alusta, joista kumpikin on tehnyt nyt kaksi lentoa. Tätä ennen alukset ovat laskeutuneet Kaliforniaan Vandenbergin lentotukikohdan kiitoradalle, mutta nyt on odotettavissa, että Floridasta tulee salamyhkäisten minisukkuloiden pääasiallinen tukikohta. 

Paitsi että ne laukaistaan matkaan Floridasta, on Boeing ottanut käyttöönsä entisiä avaruussukkulan huoltohalleja, joissa pikkusukkulat valmistellaan lentoon laskeutumisen jälkeen. Etenkin halli numero yksi, eli ns. OPF-1 (Orbiter Processing Facility), on tarkoitettu X-37:n huoltoihin (kuva alla).

On odotettavissa, että X-37B siirtyy vähitellen arkisempaan käyttöön, mutta millaista käyttö on, on edelleen salaista: pikkusukkula, joka pystyy muuttamaan rataansa kätevästi, sopisi ennen kaikkea hyvin vakoiluun.

Alus voisi lentää tutkimaan myös läheltä avaruudessa olevia satelliitteja – ja ainakin teoriassa se voisi myös tuhota niitä tarpeen vaatiessa. 

Laskeutuminen Kennedyyn osoittaa myös osaltaan aluksen olevan varsin monipuolinen ja se voisi laskeutua automaattisesti melkeinpä minne tahansa muuallakin. Tähän mennessä neljän laskeutumisen aikana ainoa olennainen hankaluun on ollut ensimmäisellä kerralla pamahtanut rengas; muilta osin kaikki on mennyt (ainakin julkisuudessa olleiden tietojen mukaan) suunnitellusti.

Laskeutumisesta oli olemassa runsaasti ennemerkkejä jo helmikuusta alkaen, jolloin nähtävästi laskeutumista harjoiteltiin avaruuskeskuksessa ja lennonjohdossa. Myös alus muutti rataansa avaruudessa siten, että se pääsisi laskeutumaan kätevämmin Floridaan.

Nyt laskeutumisesta ei kuitenkaan ollut juurikaan ennemerkkejä ja tapahtuma havaittiin vasta vähää aikaisemmin, kun alus sai aikaan nopeutta hidastaessaan yliäänipamauksia samaan tapaan kuin avaruussukkulat aikakanaan.

Laskeutuminen tapahtui lähes täsmälleen klo 15.00 Suomen aikaa iltapäivällä. Yhdysvaltain ilmavoimat julkaisi laskeutumisen jälkeen kaksi kuvaa, joista toinen on otsikkokuvana ja toinen tässä alla.

X-37B on 8,92 metriä pitkä ja sen siipien kärkiväli on 4,55 metriä. Sen korkeus on 2,9 metriä ja aluksen kokonaismassa laukaisun aikaan on hieman alle viisi tonnia.

Alus lähetetään avaruuteen Atlas V -kantoraketilla ja se laskeutuu alas liitokoneen tapaan. 

Pikkusukkulassa on 2,1 metriä pitkä ja 1,2 metriä leveä rahtitila, minne voidaan laittaa jokaista lentoa varten eri hyötykuorma. Todennäköisesti mukana on kameroita ja muita havaintolaitteita, mutta tällä kerralla aluksessa oli todennäköisesti myös materiaalitutkimuspaketti sekä uudenlaisen rakettimoottorin testikappale.

Blogi: Miksi ihmeessä avaruuslennot ovat aina myöhässä ja koko homma on pelkkää odottelua?

Kyllähän aika menee nopeasti, mutta aina välillä tämä jahkaaminen alkaa ottaa päähän: melkein kaikki avaruushankkeet nimittäin tuntuvat olevan myöhässä, junnaavan paikoillaan tai menevän eteenpäin tuskastuttavan hitaasti.

Sukkulan seuraajaa, Orion-avaruusalusta on suunniteltu ja tehty vuodesta 2004, ja sen ensilento tuntuu vain lykkääntyvän eteenpäin koko ajan. Yhtä pitkän aikaa tehty BepiColombo-luotain oli tarkoitus laukaista Merkuriusta tutkimaan jo vuosia sitten, ja kun se pääsee viimein matkaan, kestää pelkkä menomatka liki vuosikymmenen. 

Astronautti saattaa odottaa koulutuksensa jälkeen vuosia lentoa avaruuteen, ja tässä ihan lähelläkin Suomen ensimmäisen satelliitin Aalto-1:n matka avaruuteen on jo pari vuotta myöhässä suunnitellusta. Ja itse asiassa tuo suunniteltu aikakin oli jo siirtynyt monta kertaa eteenpäin.

Miksi ihmeessä kaikki siis menee näin hitaasti ja avaruuslennot tuntuvat vain lykkääntyvät eteenpäin?

Lyhyesti sanottuna syitä on kolme. 

Neuvostoliiton salasukkulan koelentäjä menehtyi

Ke, 01/04/2017 - 17:55 Jari Mäkinen
Igor Volk ja Buran laskeutumassa hänen ohjaamanaan

Neuvostoliitto kehitteli 1970-luvun lopulta alkaen omaa avaruussukkulaansa, joka muistutti kovasti Yhdysvaltain avaruussukkulaa. Paitsi että itänaapurillamme oli myös oma, aikaisempi sukkulaohjelmansa. Kummassakin hankkeessa mukana oli kosmonautti Igor Volk, joka kuoli 79-vuotiaana tiistaina. Hän on eräs avaruuslentojen historian merkkihenkilöistä, joita suuri yleisö ei tunne.

Vuoden 1976 helmikuun ja kesäkuun 1993 välisenä aikana tapahtui itänaapurissa paljon. Neuvostoliitto vaihtui Venäjäksi ja maailmanjärjestys toisenlaiseksi.

Myös heidän avaruussukkulansa hyväksyttiin, alus kehitettiin, sitä koelennettiin, se nousi kerran avaruuteen ja päätyi lopulta historiankirjaan toiseksi surkeasti päättyneeksi esimerkiksi neuvostomaan avaruusprojekteista kuulennon tapaan sukkula kaatui kommunistiseen byrokratiaan, työmoraalin löyhyyteen ja johtotason poliittiseen peliin.

Punaisen sukkulan nousu ja tuho

Kun ammoin suuren ja mahtavan Itänaapurimaamme ministerineuvosto hyväksyi virallisesti sukkulaohjelman tuolloin 40 vuotta sitten, oli amerikkalaisten sukkula koittanut jo siipiään Kalifornian taivaalla ja neuvostosukkulalla oli takanaan jo monen vuoden kehitystyö.

Puna-armeijan kenraalit eivät halunneet seurata sivusta, kun Yhdysvallat teki uudenlaista avaruusalusta, joka silloisten suunnitelmien mukaan nousisi pari kertaa kuukaudessa avaruuteen ja joka voitaisiin laukaista hyvin lyhyelläkin varoitusajalla sotilaalliselle lennolle vaikkapa neuvostomaan taivaalle. Niinpä Neuvostoliitto päätti tehdä myös sukkulan.

Kuten Yhdysvalloissa, olivat avaruusinsinöörit hahmotelleet Neuvostoliitossakin jo 60-luvulta alkaen erilaisia uudelleenkäytettäviä lentokonemaisia aluksia, eikä neuvostosuunnitelmat olleet yhtään läntisiä huonompia.

Apollo-ohjelman menestyksen ja Neuvostoliiton oman kuuraketin täydellisen epäonnistumisen vuoksi neuvostokenraalit halusivat samanlaisen sukkulan, mitä Amerikassa suunnitellaan, mutta strategisista syistä he halusivat vähän suurempikapasiteettisen: ulkomaisen ratkaisun kopiointi oli perinteinen neuvostotapa, joten KGB sai tehtäväkseen hankkia sukkulasta kaiken mahdollisen tiedon.

Helmikuussa 1976 annettu hallituksen määräys käynnisti virallisesti MKS:n (многоразово космоса система, eli "uudelleenkäytettävä avaruussysteemi") tekemisen ja tehtävä määräyksen mukaisesti oli "kantoraketin, kiertorata-aluksen, avaruudessa käytettävän kuorma-aluksen ja niihin liittyvien ohjaus-, laukaisu- ja laskeutumisjärjestelmien sekä kokoonpano- ja korjauslaitosten tekeminen".

Systeemin tarkoituksena oli 30 tonnin kuorman nostaminen 200 km korkealle kiertoradalle ja 20 tonnin kuorman takaisin tuominen sieltä Maan pinnalle.

Sotilaiden asiantuntijalautakunto hyväksyi sukkulasuunnitelman joulukuussa 1976, jolloin Energia-kantoraketti merkittiin kirjoihin tarvikenumerolla 11K25 ja sen selässä avaruuteen ratsastava uudelleenkäytettävä kiertorata-alus sai numeron 1K11K25. Samalla sukkulalle annettiin koodinimi Buran. Systeemin päävastuulliseksi nimettiin tieteellis-tekninen suunnittelu- ja tuotantoyhteisö NPO Energia.

Buran oli täysin sotilaallinen ohjelma, jonka tärkein tehtävä olisi ollut Amerikan Tähtien Sota -suunnitelman tapaan toimittaa avaruuteen suuri ohjuksia tuhoava lasertykki. Pienillä ydinpommeilla saataisiin aikaan voimakas säde, joka voisi tuhota tusinan mannertenvälisiä ohjuksia kerralla.

Samoin sukkula olisi voinut nostaa nopeasti avaruuteen vakoilulaitteita ja niillä olisi voinut olla myös siviilikäyttöä planeettaluotainten laukaisusta avaruusasemien rakentamiseen. Neuvostoliitossa suunniteltiin myös ydinjätteen kuskaamista sukkulalla avaruuteen.

Hanke oli luonnollisesti erittäin salainen aina siihen saakka, kunnes se teki ensilentonsa.

Alun perin aikomuksena testata kantorakettia vuonna 1983, jolloin sukkulan miehittämätön ja lämpösuojaton versio olisi ollut kyydissä.

Alus olisi noussut ilmaan raketin mukana ja kumpikin olisi tuhoutunut lennon päätteeksi. Seuraavalla koelennolla olisi ollut mukana samoin lämpösuojakerrosta vailla oleva sukkulan toinen kappale, joka olisi irrotettu nousun jälkeen oikean, lopullisen sukkulan tapaan, mutta se olisi jälleen lopulta tuhoutunut.

Ensimmäinen oikea sukkula, Buran, olisi laukaistu miehittämättömänä matkaan vuonna 1984 ja miehitetyt lennot olisi aloitettu vuonna 1987. Neuvostosukkulan lento olisi osunut siten sopivasti lokakuun vallankumouksen 70-vuotisjuhlien aikaan.

Buran ja Energia
Buran laskeutuu Volkin ohjaamana
Buran Energia-kantoraketin päällä (yläkuva) ja Buran laskeutuu (alla).

Samaan tapaan kuin Yhdysvalloissa, oli Neuvostoliitolla monia ongelmia sukkulan kehittämisessä ja lentokuntoon saattamisessa. Vaikka perusteiltaan neuvostosukkula oli kopio, eivät itänaapurimme kokeneet insinöörit halunneet tehdä kaikkea samalla tavalla, koska heillä oli parempia ajatuksia. Tämä lisäsi osaltaan kehitysaikaa.;

Lisäksi logistisesti vaikea tehtävä oli vielä vaikeampi, kun neuvostoperinteet toivat kapuloita rattaisiin. Esimerkiksi alihankkijat toimittivat vajavaisia osia, jotta lähetys olisi ollut perillä ajoissa - vaikka puutteellisenakin - sillä tärkeintä oli pysyä aikataulussa.

Sukkulan ja kantoraketin osien kuljettamiseen modifioitu lentokone ei kyennytkään nostamaan ilmaan täysin varusteltua sukkulaa, joten suuri osan sen systeemeistä ja lämpösuojatiilistä piti kuljettaa erikseen ja asentaa paikalleen vasta Baikonurissa. Ja Baikonurissa rakennusten ja ennen kaikkea suuren uuden testi- ja laukaisualustan tekeminen olivat nekin pahasti myöhässä.

Lopulta ensimmäinen Energia-kantoraketti saatiin matkaan toukokuussa 1987 ja vasta sen jälkeen valmistelut Buranin lentoa varten käynnistettiin. Pohdittavana oli kaksipäiväinen ja kaksikierroksinen lento, miehitettynä tai ilman, joista toteutettavaksi valittiin kaksi kierrosta Maan ympäri kestävä miehittämätön lento. Pääsyy tähän oli se, että lento haluttiin tehdä jo ennen kuin aluksen kaikki elossapitolaitteet oli asennettu.

Buran nousi avaruuteen 15. marraskuuta 1988 ja laskeutui tarkalleen sille rakennetulle kiitoradalle. Lento onnistui täydellisesti.

1980-luvun lopun maailmanpoliittinen tilanne ei kuitenkaan enää vastannut neuvostosukkulan suunnitteluperusteita, koska liennytys eteni Mihail Gorbatšovin luotsaamana ja tarve Tähtien Sodan utopistisille asesysteemeille oli kadonnut. Budjettinsa monasti ylittäneelle sukkulaohjelmalle ei haluttu antaa enää pohjattomasti lisää rahaa. Samaan aikaan Neuvostoliiton taloustilanne huononi, joten vähiä varoja suunnattiin kansantalouden kannalta tärkeämpiin asioihin. Buranin seuraavat lennot lykkääntyivät kerta toisensa jälkeen.

Kun Neuvostoliitto lopulta romahti, jäivät avaruusasiat tuuliajolle, kunnes kesäkuun 30. päivänä Venäjän presidentti Jeltsin nuiji pöytään Buranin ja Energian lopun. Kaksikon loppua ei yhtään hillinnyt se, että projektin päällikkö osallistui vuoden 1991 vallankaappausyritykseen.

Lopulta vuonna 2002 ainoa lentokelpoinen Buran tuhoutui Baikonurissa, kun sen säilytyshalli sortui ja raskaat betonirakenteet putosivat aluksen päälle.

Igor Volk

Sukkulakosmonautti Volk muistelee

Tapasin Igor Volkin vuonna 1993 Berliinin ilmailunäyttelyssä, missä hän kuljeskeli varsin tuntemattomana. Vain yhden avaruuslennon tehnyt kosmonautti ei kiinnostanut ketään – paitsi neuvostosukkulasta joitain tietäneitä.

MiG-105Volk oli mukana Spiral-avaruuslentokoneen suunnitteluryhmässä koelentäjänä, ja hänen tehtävänsä oli lentää sukkulan ilmakehässä toimimaan rakennettua testilaitetta, saman näköistä MiG-105.11 -koekonetta. Kun Buran-ohjelma alkoi vuonna 1977, hän siirtyi kehittämään tuon sukkulan koelentosysteemejä ja kouluttautumaan sen koelentäjäksi.

Tämän yhteydessä hän teki myös ainoaksi jääneen avaruuslentonsa vuonna 1984: 12 vuorokautta kestäneen lennon tärkein tehtävä oli osoittaa, että painottomuudessa olon jälkeen kosmonautti pystyy myös lentämään alustaan normaalisti. Niinpä Volk laitettiin lähes välittömästi laskeutumisensa jälkeen Buranin lento-ominaisuuksia jäljittelemään muunnetun Tupolev Tu-154 -lentokoneen ohjaimiin.

Kiinnostavimpia hänen lentojaan olivat kuitenkin 13 Buranilla vuosien 1985 ja 1988 välisenä aikana tehdyt koelennot ilmakehässä. Näitä lentoja varten tehtiin sukkulasta suihkumoottoreilla varustettu versio, ns. Aero-Buran. Se on laskeutumassa jutun otsikkokuvassa – Volkin ohjaamana. Oikeassa sukkulassa ei tietenkään suihkumoottoreita ollut, vaan se palasi kiitoradalleen amerikkalaisserkkunsa tapaan liitokoneena.

"Aero-Buran oli omalaatuinen lentolaite, sillä se oli painava ja kömpelö", hymyili Volk ja toteaa, että koelentäjälle kaikki erilaiset lentokoneet ovat jännittäviä.

"Sillä piti lentää vain suunniteltua lentorataa pitkin, eikä lennolla ollut paljon tilaa spontaaneille tempuille. Vaikka siinä oli suihkumoottorit, niin se oli kuin liitokone."

"Liitämisen sijaan olisin kuitenkin halunnut kokea nousun avaruuteen Buranilla. Harjoittelimme sitä simulaattoreissa ja se tuntui sananmukaisesti siltä, että lentäisit suurella kantoraketilla. Vaikka lentoa hallitaan tietysti tietokoneilla, niin nousun aikana oli monia asioita, joihin kosmonautit olisivat voineet vaikuttaa – onnettomuustapauksessa esimerkiksi olisimme voineet lentää pois kantoraketin luota omilla rakettimoottoreillamme."

Volk olisi ollut Buranin ensimmäisen avaruuslennon toinen kosmonautti. Lennon komentajana olisi ollut ensimmäisen avaruuskävelyn tehnyt, kuulentojakin varten kouluttautunut konkari Aleksei Lenonov. Kummallekin uusi avaruuslento jäi haaveeksi.

Volk totesi haastattelussa, että "elämä ilman sukkulaa on surullista, sillä se olisi ollut hyvä laite. Suunnittelimme vielä miehitettyä lentoa vuodeksi 1992, olisimme tehneet silloin ensin yhden pitkän lennon miehittämättömänä ja sitten miehitettynä, mutta emme saaneet niihin enää rahaa."

"Sukkulamme ongelmana oli se, että jouduimme tulemaan koko ajan toimeen poliitikkojen kanssa, jotka eivät ymmärtäneet meitä hyvin. Kehitimme ensin omaa pientä sukkulaa, mutta siihen ei meille annettu rahoja. Kun sitten rahaa lopulta annettiin sukkulalle, niin meidän käskettiin tehdä samanlainen kuin amerikkalaisilla, mikä oli tarpeeseemme liian suuri ja epäkäytännöllinen."

"Olen kuitenkin sitä mieltä, että Buran on paljon amerikkalaista sukkulaa kehittyneempi ja turvallisempi. Sen kehittämiseen kului paljon rahaa ja on sääli, että projekti lopetettiin yhden lennon jälkeen."

Volk jäi eläkkeelle vuonna 1995 ja kuoli viime tiistaina paria kuukautta vaille 80-vuotiaana.

Uusi amerikkalainen avaruussukkula valmis koelentoihin

To, 08/25/2016 - 11:46 Jari Mäkinen
Dream Chser nousee piirroksessa avaruuteen

Sierra Nevada -yhtiön Dream Chaser -minisukkula on valmis aloittamaan koelennot. Pitkään suunniteltu, mutta kovasti takaiskuja kokenut hanke pääsee eteenpäin nyt valmistuneen koekappaleen myötä. Avaruuteen ei tämä laite vielä lähde, vaan sen tehtävänä on testata koneen lento-ominaisuuksia ilmakehässä.

Dream Chaser oli eräs NASAn aikanaan hylkäämistä tarjokkaista uusiksi avaruusaluksiksi, joiden on tarkoitus aloittaa parin vuoden sisällä astronauttien kuljettaminen avaruusasemalle. Valituiksi tulivat Boeing-yhtiön CST-100, eli Starliner, ja SpaceX:n Dragon-aluksen uusi, ihmisten kuljettamiseen soveltuva versio. Kumpienkin koelennot on tarkoitus aloittaa ensi vuonna.

Sierra Nevada nieli katkeran – ja monien mielestä epäreilun – tappion, mutta jatkoi Dream Chaser -aluksensa kehittämistä. Kun NASA pyysi tarjouksia uusiksi rahtialuksiksi, yhtiö tarjosi alustaan siihen, ja tuli valituksi. Ylös avaruusasemalle vietävän rahdin (noin viisi tonnia) lisäksi on olennaista, että alus pystyy tuomaan takaisin Maahan 1700 kg:n rahtia siten, että kiihtyvyydet eivät ylitä 1,5 g:tä – suhteellisen mukava kyyti alas on tärkeää monille tieteellisille näytteille.

Niinpä hanke on mennyt eteenpäin, mutta nyt siivekäs minisukkula tulee lentämään ilman astronautteja. 

Teknisesti Dream Chaser on sukua 60-luvulla testatuille omalaatuisille lentolaitteille, joiden hieman litteän rungon muoto itsessään saa aikaan nostovoimaa. Näin siipiä ei tarvita lainkaan, mikä tekee aluksesta kompaktin ja kätevän. Lento-ominaisuudet eivät ole hääppöiset, mutta tärkeintä onkin vain liitää avaruudesta takaisin lentokentälle ja laskeutua, ei lennellä ympäriinsä.

Näistä koekoneista tehtiin 90-luvulla uusi versio, HL-20, josta suunniteltiin pienempää kumppania avaruussukkulalle ja avaruusaseman pelastusalusta. Hanke kuitenkin lopetettiin ennen kuin se ennätti kunnolla alkaakaan.

Lentoonkin samankaltaiset alukset ovat jo päässeet: Neuvostoliitto kokeili useilla koelennoilla 1980-luvun alussa BOR-4 -nimistä alusta, joka oli juuri tällainen pienikokoinen ja omalaatuisen muotoinen avaruuslentokone.

Dream Chaserin erilaisia mallikappaleita on testattu jo eri olosuhteissa, muun muassa vuonna 2013 aluksen koekappaletta pudotettiin helikopterista ja se lensi automaattisesti alas kiitoradalle.

 

Nyt lopullinen versio aluksesta pääsee ensimmäisen kerran vastaavanlaisiin kokeisiin. Viime kuun lopussa Sierra Nevada toimitti Nasan Armstrongin lentotutkimuskeskukseen aluksen ilmakehässä tehtäviin koelentoihin sopivan version, jonka testaaminen aloitetaan lähiaikoina. Verrattuna kolmen vuoden takaisiin kokeisiin on siis kyseessä nyt uusi versio aluksesta ja sellainen, jonka avaruuskelpoinen versio tulee aloittamaan lennot vuonna 2019.

Nasa on toistaiseksi sitoutunut ostamaan Sierra Nevadalta kuusi lentoa avaruusasemalle – olettaen luonnollisesti, että kokeet sujuvat hyvin.

Onko tässä Eurosukkula?

Vuonna 2013, saatuaan rukkaset Nasalta, Sierra Nevada otti yhteyttä myös Eurooppaan ja kyseli yhteistyömahdollisuuksia. Neuvottelut johtivatkin siihen, että saksalainen OHB-konserni solmi suunnitteluyhteistyösopimuksen yhtiön kanssa ja Saksan ilmailu- ja avaruushallinto sekä Euroopan avaruusjärjestö seurasivat mukana erilaisin yhteistyöhankkein.

Niinpä nyt lentävässä Dream Chaserissa on runsaasti eurooppalaista tekniikkaa. Muun muassa lentoinstrumentteja, lämpösuojausta ja telakoitumislaitteet avaruusasemaan ovat Euroopassa tehtyjä.

Aluksesta on hahmoteltu myös Ariane 5:n avulla mahdollisesti laukaistava euroversio.

Samalla ajatus aluksen lennättämisestä astronauttien kanssa elää voimakkaana. Periaatteessa alus sopisi pienin muutoksin seitsemän avaruuslentäjän kyydittäjäksi, ja on täysin mahdollista, että näitä lentoja alettaisiin joskus tekemään Kouroustakin.

Mutta nyt huomio kannattaa vielä suunnata pudotuskokeisiin, jotka näyttävät mihin Dream Chaser oikein pystyy.

Täristyttävän upea video jättiraketin moottorista toiminnassa

SLS, Space Launch System, on NASAn tuleva superraketti, jolla on tarkoitus singota ensimmäiset ihmiset kohti Kuuta sitten Apollo-lentojen. Raketin suurta kiinteällä polttoaineella toimivaa rakettimoottoria testattiin heinäkuun 28. päivänä, ja koekyttöä kuvattiin myös uudenlaisella kameralla, joka paljastaa moottorista yliäänenonopeudella purkeutuvan pakokaasusuihkun yksityiskohtia erittäin selvästi.

Kyseessä on High Dynamic Range Stereo X, eli HiDyRS-X, joka selättää rakettimoottorien pakokaasujen tutkimisen suurimmat hankaluudet: kaasusuihku on paitsi erittäin nopea, niin myös hyvin kirkas. Tavallisella videokameralla näkyy vain kirkas kaasusuihku, mutta ei juurikaan yksityiskohtia – ainakaan aivan suuttimen takana.

 Juuri näitä yksityiskohtia rakettimoottorin suunnittelijat haluavat nähdä, jotta rakettimoottori voitaisiin suunnitella mahdollisimman tehokkaaksi.

Optimaalisessa tapauksessa pakokaasusuihku olisi täysin ilman turbulenssia, joka syö osan moottorin tehosta. Kaasujen tulisi siis syöksyä mahdollisimman suoraan taaksepäin mahdollisimman suurella nopeudella.

HiDyRS-X on suurnopeuskamera, ja yllä oleva video siten voimakkaasti hidastettu. Kaasusuihkun nopeus riippuu hieman lennon vaiheesta, mutta on normaalisti yli 2600 m/s, eli 9360 km/h. Sen lämpötila on noin 3300°C. Kamera pystyy näkemään paremmin tämän vauhdikkaan ja kirkkaan kaasusuihkun yksityiskohtia siksi, että siinä on hyvät valosuodattimet, mutta myös siksi, että erittäin lyhyitä valotusaikoja käytettäessä valoa ennättää tulla kuvauskennolle vähemmän.

Kun normaalissa suurnopeuskuvaamisessa käytetään voimakkaita valonlähteitä kohdetta kuvaamaan, ei tässä tapauksessa sellaisia todellakaan tarvita.

Kamera pystyy myös erottamaan "tavallista" suurnopeuskameraa paremmin kirkkauseroja.

Nykysuunnitelman mukaan SLS tekee ensilentonsa vuonna 2018, jolloin sen kyydissä on miehittämätön Orion-avaruusalus. Kahta vuotta myöhemmin raketin on määrä singota Orion astronauttien kanssa kuumatkalle.

Raketti perustuu avaruussukkuloissa käytettyyn tekniikkaan, ja sen lentoonlähdössä olennaisen osan työntövoimasta tuottavat avaruussukkuloiden kiinteällä polttoaineella toimineista apuraketeista kehitetyt vastaavanlaiset apuraketit. Ne ovat sukkulan vastaavia suuremmat, niiden pituus on 47 metriä ja työntövoima (yhden) peräti 13 344 kN.

Apuraketit ovat siis yksin kookkaampia ja voimakkaampia kuin monet kantoraketit.

Ne toimivat lennon alussa vain kahden minuutin ajan ja avustavat suuren kantoraketin matkaanlähdössä. Silloin raketin massa on kaikkein suurimmillaan ja työntövoiman tarve on suurin, koska rakettia pitää paitsi nostaa ylöspäin maapallon painovoimakentässä, niin myös sen pitää kerätä nopeasti lisää vauhtia.

Noin kolme neljäsosaa tarvittavasta työntövoimasta saadaan lentoonlähdön aikaan apuraketeista.

SLS

Usein kiinteällä polttoaineella toimivat raketit eivät ole ohjattavissa, mutta SLS:n rakettien suutinta voidaan hieman liikutella eri suuntiin. Tämä liike näkyy myös videossa, tosin tässä hidastetussa videossa hyvin hitaana. Pakokaasusuihkun suuntaa muuttamalla voidaan raketin suuntaa muuttaa lennon aikana.

Moottorit käyttävät polttoaineenaan ammoniumperkoraattia hapettimena ja alumiinipulveria polttoaineena. Yhdistelmä on tehokas ja yksinkertainen, mutta ei valitettavasti kovin ympäristöystävällinen; etenkin raketin lento yläilmakehässä tuottaa ikävästi hankalia saasteita. Tässä mielessä on hyvä asia, ettei laukaisuita ole suunnitelmissa runsaasti.

Arkiseen avaruusrakettikäyttöön nämä apuraketit olisivat liian saastuttavia.

15 vuotta avaruusasema Mirin tuhoutumisesta

Ke, 03/23/2016 - 06:23 Jari Mäkinen
Mir tuhoutuu


Päivän kuvassa on tuhoutuvan Mirin ilmakehän kitkakuumennuksessa hohtavia osia Fijillä olleen tutkimusryhmän kuvaamana.


Päivän kuva

Nykyisen kansainvälisen avaruusaseman edeltäjä, Neuvostoliiton ja sittemmin Venäjän kuuluisa avaruusasema Mir ohjattiin tuhoutumaan Maan ilmakehässä hallitusti tänään 15 vuotta sitten. 

Suuren aseman osat molskahtivat Tyynen valtameren eteläosiin 23. maaliskuuta vuonna 2001 noin klo 8 aamulla Suomen aikaa. 

Mir oli aikansa suurin avaruusasema ja Neuvostoliiton avaruusohjelman kruunu. Sen ensimmäinen osa laukaistiin kiertämään maapalloa vuonna 1986, jolloin suunnitelmissa oli laajentaa asemaa ja käyttää sitä viiden vuoden ajan, ennen kuin se korvattaisiin Mir 2 -asemalla.

Asemaa laajennettiinkin varsin paljon, sillä niiden kaikkiaan 15 vuoden aikana, jotka Mir oli käytössä, siihen liitettiin viisi moduulia. Lopulta aseman massa oli 130 tonnia.

Kun uuden ajan myötä avaruuskilpailu muuttui yhteistyöksi ja uusi kansainvälinen avaruusasema alkoi hahmottua, tehtiin Mir-asemalle yhdeksän lentoa Yhdysvaltain avaruussukkuloilla kesästä 1995 alkaen.

Lopulta Mir 2:n ytimeksi suunniteltu moduuli muutettiin kansainvälisen avaruusaseman ensimmäiseksi osaksi, ja tämä Zaria-niminen osa on edelleen aseman venäläisen osan keskus ja toimii aseman "olohuoneena", keittiönä ja ruokailutilana.

Avaruussukkula Atlantis telakoituneena Mir-asemaan STS-71 -lennolla. Kuvan otti Mir EO-19 -lennon miehistö, joka teki pienen kierroksen Sojuz TM-21 -aluksellaan aseman ympäri oikeastaan vain kuvien ottamisen vuoksi.

 

Kun viimeinen sukkula lähti asemalta kesäkuussa 1998, alettiin asemaa valmistella jo loppua varten. Tarkoitus oli pudottaa suurikokoinen asema hallitusti kiertoradaltaan harvasti asutun ja vähän liikennöidyn eteläisen Tyynen valtameren päällä, jolloin siitä ei koituisi kenellekään harmia.

Vaara siitä, että hylätty asema rikkoontuisi ja putoaisi ilman kontrollia mihin tahansa maapallolla, oli suuri, joten pudottaminen päätettiin tehdä mahdollisimman pian hallitusti.

Tuolloin aikomuksena oli pudottaa Mir kesällä 1999. Kun uuden Kansainvälisen avaruusaseman ensimmäinen moduuli, huoltomoduuli Zaria, laukaistiin avaruuteen marraskuussa 1998, olivat ISS  ja Mir periaatteessa samanaikaisesti avaruudessa muutaman vuoden ajan.

Kansainvälisen avaruusaseman laajentaminen kuitenkin viivästyi, joten monet ehdottivat Mirin käytön jatkamista. Siihen ei kuitenkaan ollut rahaa, joten asema valmisteltiin lopulta tuhoon alkuvuodesta 1999. 

Pudotusta kuitenkin päätettiin lykätä puolella vuodella, koska useat tahot länsimaissa olivat alkaneet kerätä rahoitusta aseman muuttamiseksi avaruusturistien käyttöön, elokuvien tekemiseen ja moneen muuhun tarkoitukseen. Rahaa ei kuitenkaan löytynyt tarpeeksi, joten Venäjä päätti viimein tuhota aseman.

Kosmonautit poistuivat sieltä elokuussa 1999, aseman päätietokone sammutettiin syyskuussa ja asemaan telakoitu Progress M-42 -avaruusrahtialus jätettiin pitämään huolta aseman asennonsäädöstä ja kiertoradan madaltamisesta.

Sitten käynnistyi uusi rahoituskuvio uuden MirCorp-yhtiön toimesta. Se onnistui keräämään varoja ensin sen verran, että keväällä 2000 asemalle lähetettiin kaksi kosmonauttia tekemään korjauksia ja tutkimaan mahdollisuuksia aseman ottamiseksi uudelleen käyttöön. Se osoittautui sen verran kalliiksi ja hankalaksi, että ilman julkista rahaa Mirin pitäminen toiminnassa olisi ollut kannattamatonta.

Siksipä viimein maaliskuussa 2001 aseman tuhoaminen tapahtui.

Se tehtiin uuden asemaan liitetyn Progress-rahtarin, lisäpolttoainetankein varustetun M1-5:n voimin. Progressin rakettimoottorilla tehtiin kolme tarkasti suunniteltua polttoa, joilla rataa laskettiin alaspäin ja nopeutta hidastettiin siten, että viimeinen poltto sysäsi aseman lopulliseen syöksyyn kohti Maata.

Siinä rahtarin kaikki ohjausrakettimoottorit sekä päämoottori jarruttivat vauhtia 22 minuutin ajan.

Mir putosi varsin jyrkässä kulmassa alaspäin ja osui ilmakehän yläosiin klo 7:44 Suomen aikaa Fiji-saarten luona. Asema alkoi hajota osiin ilmakehän kitkakuumennuksen vuoksi klo 7:52 ja kitkan tulipätsistä selvinneet osat putosivat mereen noin klo 8.

Väläys neljän vuoden takaa: Sukkula ja ISS

Viesti twitterissä viime viikonloppuna hersytti muistoja. Sen mukaan legendaarinen kuva, missä avaruussukkula Endeavour on telakoituneena Kansainväliseen avaruusasemaan otettiin neljä vuotta sitten. Niin otettiinkin, 23. toukokuuta vuonna 2011. Sen otti Euroopan avaruusjärjestön italialainen astronautti Paolo Nespoli, kun häntä ja Dmitri Kondratieviä sekä Catherine Colemania kuljettanut Sojuz-alus lähti paluumatkalleen asemalta.

Itse osasin odottaa kuvia jo ennakkoon, sillä olin tuolloin ESAssa kirjoittamassa muun artikkeleita nettiin Paolon tekemisistä sekä lennon tapahtumista. Paolo oli ensimmäinen ESAn sosiaalisessa mediassa aktiivinen avaruuslentäjä ja hän otti lentonsa aikana paljon valokuvia; niitä voi katsella edelleen muun muassa hänen lentonsa Flickr-tilillä. Kuvat toivat jälleen mieleen puhelut avaruusasemalle ja Paolon hauskan italianenglannin, joka luurissa sekoittui avaruusaseman kohinaan.

Kuvien saaman suuren suosion jälkeen joku tuli ajatelleeksi lennon loppuvaiheissa, että kukaan ei ollut koskaan ottanut kuvaa, missä avaruussukkula on telakoituneena avaruusasemaan. Vastaavia on Mir-asemalta useitakin (klassikko tuossa hieman alempana), ja netissä on valtavasti kuvia ja videoita niin sukkulasta kuin avaruusasemastakin toiselta puolelta kuvattuna, mutta yhdessäkään ei ole sukkulaa ja asemaa yhdessä.

Kun keväällä 2011, Paolon miehistön lähtiessä takaisin kotiin, avaruussukkula oli toiseksi viimeisellä käynnillään avaruusasemalla, joku ymmärsi hetken tärkeyden. Tuolloin myös ESAn rahtialus ATV oli tekaloituneena asemaan. Nyt jos koskaan piti ottaa potretti – ja Paolo oli oikea henkilö tekemään niin.

Kuvien ottaminen vaati jonkin verran valmisteluja etukäteen, sillä kun kerran kuvia otettiin, piti varmistaa, että ne ovat mahdollisimman hyviä. Kaikki tiesivät, että tämä oli ainutkertainen mahdollisuus ottaa nämä kuvat, jotka jäävät historiaan.

Niinpä Sojuz-aluksen tuttua ja turvallista paluurataa piti muuttaa. Sen sijaan että alus olisi lipunut pois aseman luota, sen piti nyt pysähtyä noin 200 metrin päähän, ja samalla avaruusasemaa piti ohjata kääntymään 130°, jotta näkymä olisi juuri oikea. 

Silloin Paolon piti punnertaa irti ahtaasta istuimestaan Sojuzin laskeutumismoduulissa ja siirtyä aluksen tavaraa täynnä olleen kiertorataosan sisälle ottamaan kuvia pienen ikkunan läpi. Kamerat oli jätetty sinne odottamaan, valmiina toiminkaan muistikortit sisällään. 

“Se oli yllättävän hankalaa, ja jos olisin jäänyt jumiin kiertorataosaan, niin maahanpaluumme olisi vaarantunut”, kertoi Paolo jälkikäteen. Normaalisti avaruuslentäjät eivät poistu paikoiltaan Sojuzissa maahanpaluun aikana. “Meistä nämä kuvat olivat kuitenkin riskin ottamisen väärti.”

“Kun irtaannuimme avaruusasemasta, olimme kiinni istuimissamme turvavöissä avaruuspukuihimme pukeutuneina. Kiertorataosan sekä maahanpaluukapselin välisen luukun ilmatiiviys oli testattu, sanoin kuin pukujemme ilmansyöttöputkien toiminta. Koska Sojuzissa ei ole paljoa ylimääräistä happea mukana, emme haluaisi testata näitä uudelleen lähdön jälkeen.”

Niinpä Paolo joutui riisumaan avaruuspukunsa käsineet, irrottamaan sen letkut, paineistamaan kiertorataosan ja siirtymään pikavauhtia ikkunan luokse. Samalla Sojuzin komentajana toiminut Kondratiev tarkkaili, ettei paikaltaan pois kömpinyt Paolo osunut kojetaulun kytkimiin. 

“Kuvien ottaminen oli hankalampaa kuin oletin, enkä ennättänyt ihailemaan näkymää lainkaan paljain silmin.”

Paolo otti kuvia ja nauhoitti videota sen minkä ehti, mutta vaihtoi jatkuvasti hieman asentoa ja kuvan sommittelua sen mukaan, missä ikkunasta tuli vähiten heijastumia ja missä maapallo näkyi parhaiten taustalla. Oli tärkeää pitää linssi mahdollisimman keskellä ikkunaa, mutta painottomuudessa paikallaan pysyminen – etenkin hieman kiihtyneenä – oli vaikeaa.

Aikaa kuvien ottamiseen oli vain kymmenisen minuuttia, minkä jälkeen Paolo otti muistikortit talteen ja jätti kamerat objektiiveineen kiertorataosan sisälle tuhoutumaan ilmakehän kitkakuumennuksessa. Sojuzin sisällä on niin vähän tilaa, että on kustannustehokkaampaa lähettää uusia laitteita asemalle ja antaa vanhojen tuhoutua, kuin tuoda käytettyjä laitteita Maahan.

“Tiesin kuvia ottaessani hyvin niiden merkityksen ja rukoilin, että ne onnistuivat. Mutta kun kuvat oli otettu, en enää ennättänyt ajatella niitä, sillä meidän piti testata luukun ja pukuni ilmatiiviys uudelleen ja valmistautua laskeutumiseen.”

Laskeutuminen olikin Paololle kenties lennon vaikein hetki, koska hän oli (kuten astronautit yleensä) tullut pari senttiä pitemmäksi painottomuudessa ja isokokoisena täytti ahtaan Sojuzin sisällä tilansa varmasti viimeistä millimetriä myöten. Kenties kuvien ottamisen vuoksi hänen asentonsa istuimessa ei ollut hyvä, joten hänellä oli vaikeuksia hengittää normaalisti, mikä erityisesti laskeutumisen myllerryksessä ja hidastuvuuksien aikaan oli tukalaa.

Ei ihme, että hän näytti aluksesta noustessaan siltä, kuin olisi joutunut käymään läpi linkouksen suuressa pesukoneessa.

Kuvia ei kuitenkaan julkistettu moneen päivään laskeutumisen jälkeen, emmekä saaneet niitä edes nähtäväksemme epävirallisesti ESAssa kuin vasta kesäkuun alussa. Miksikö? Koska muistikortit olivat hukassa. Ne olivat heittelehtineet laskeuduttaessa piiloon Sojuzin sisällä, ja ne löydettiin vasta koko aluksen sisustaa koluttaessa.

Ja hyvä kun löydettiin - kuvat jaksavat sykähdyttää edelleenkin, etenkin kun on ollut omalta pieneltä osaltaan niitä julkistamassa!

BLOG

Hubblen muodonmuutos

Pe, 04/24/2015 - 02:32 Jari Mäkinen

Kenties ensimmäisen idean avaruusteleskoopista esitti tähtitieteilijä Lyman Spitzer vuonna 1946, siis jo ennen avaruusajan alkamista. Hän haaveili ilmakehän yläpuolella olevasta observatoriosta, missä ilman väreily ei haittaisi havaintoja ja päästäisiin havaitsemaan myös ultravioletti- ja infrapunasäteilyä, joita ilmakehä imee hyvin tehokkaasti.

Vuonna 1962 Yhdysvaltain kansallisen tiedeakatemian raportti suositteli avaruusteleskoopin kehittämistä osana avaruusohjelmaa, mutta tuolloin jo alkanut kilpajuoksu Kuuhun vei suurimman osan rahasta ja energiasta, joten hanke jäi muiden jalkoihin.

Avaruusteleskooppi ei kuitenkaan jäänyt kokonaan unholaan, vaan NASA pyysi Douglas-yhtiötä hahmottelemaan avaruusasemaa, jonka olennainen osa olisi ollut avaruusteleskooppi. Hanke oli nimeltään MORL, eli Manned Orbital Research Laboratory, ja se olisi perustunut kahdessa osassa avaruuteen laukaistusta avaruuslaboratoriosta ja Gemini-aluksin sitä käyttämään ja ylläpitämään lähetettävistä astronauteista.

Suunnitelmassa mukana ollut teleskooppi oli neljä metriä halkaisijaltaan ja 15 metriä pitkä. Koska elektroniset kamerat eivät olleet vielä kovin hyviä, astronautit olisivat käyneet vaihtamassa teleskoopin kameroihin välillä uudet filmit ja tuoneet otetut kuvat alas Maahan.

MORL-teleskooppi on otsikkokuvana.

 

Avaruusteleskooppi ja sukkula samaan pakettiin

Kun avaruussukkulan kehittäminen alkoi 1970-luvun alussa, otettiin haave avaruusteleskoopista mukaan suunnitelmiin. Paitsi että sukkulan ruumaan voitiin asettaa pieniä teleskooppeja kunkin lennon aikana käytettäväksi, pohdittiin irrallisen, sukkulasta avaruuteen jätettävän avaruusteleskoopin tekemistä. 

NASA perustikin jo vuonna 1970 kaksi komiteaa tutkimaan itse teleskoopin suunnittelua ja hankkeen tieteellisiä tavoitteita. Ideoista ei ollut puutetta, mutta rahasta oli – etenkin kun sukkulan kehittäminen tuli oletettua kalliimmaksi ja rahaa oli käytettävissä odotettua vähemmän. Presidentti Fordin rajut julkisten menojen leikkaukset vuonna 1974 iskivät erityisesti avaruusteleskoopin tekemiseen ja hanke laitettiin jäihin.

Paitsi että tähtitieteilijät eivät nielleet päätöstä: he lobbasivat asiansa puolesta niin senaatissa kuin kongressissakin, ja saivat hieman rahaa hankkeen jatkamiseen.

Rahaa oli vain puolet aikaisemmasta, joten teleskooppia pienennettiin. Peilin halkaisija pudotettiin kolmesta metristä 2,4:ään ja Euroopan avaruusjärjestö värvättiin mukaan maksamaan osa viuluista. Teleskooppiin tuli yksi instrumentti ja aurinkopaneelit Euroopasta. Vastineeksi tästä ESA sai 15 % osa teleskoopin käyttöajasta.

Lopulta vuonna 1978 teleskooppi sai Yhdysvaltain puolella tarpeeksi rahaa, jotta sen rakentaminen pääsi alkamaan. Aikomuksena oli laukaista laite matkaan vuonna 1983, mutta kuten tavallista, hanke viivästyi – osin sukkulalentojen alkamisen viivästymisen vuoksi, mutta osin myös teleskoopin tekemisen hitauden vuoksi.

Viimein vuonna 1990 Edwin Hubblen mukaan nimetty avaruusteleskooppi pääsi avaruuteen.

Vuodet vierivät, Hubble vain nuortuu...

Alun perin Hubblen ajateltiin toimivan vain 15 vuoden ajan, kunnes uuden sukupolven avaruusteleskooppi laukaistaisiin sen työtä jatkamaan. Seuraajan tekeminen on kuitenkin viivästynyt, mutta samalla Hubble itse on toiminut paremmin kuin uskallettiin toivoakaan.

25 vuoden aikana Hubblea on paitsi huollettu, niin myös paranneltu viidellä sukkulalennolla. Se on saanut uusia instrumentteja, uudet tietokoneet, uudet muistiyksiköt ja melkein kaikki sisuskalut optiikkaa ja kuoria lukuunottamatta. 

Sen ulkonäköön tuli muutoksia vasta 2002, kun sen tavaramerkeiksi muodostuneet kullanväriset, käytössä lerpahtaneet aurinkopaneelit korvattiin uusilla. Nämä olivat pienemmät ja kiinteät – ja niiden vaihtamisen jälkeen Hubblekin näytti nuortuvan, se oli kuin uusi.

Vaikka Hubble toimii edelleen hyvin, se saattaa hiipua milloin tahansa. Jokin kriittinen systeemi saattaa rikkoontua, jolloin se joko ei pysty enää olemaan yhteydessä Maahan tai jatkamaan havaintojaan. 

Todennäköisesti sen käyttäminen loppuu joka tapauksessa sen jälkeen, kun sen seuraaja JWST laukaistaan avaruuteen vuonna 2018.

Joka tapauksessa loppu tulee vuonna 2024, koska silloin sen rata on muuttunut niin paljon matalammaksi, että korkealla olevan hyvin harvan ilman kitka alkaa hidastaa sen vauhtia siinä määrin, että se putoaa alas ja tuhoutuu ilmakehässä.

Hubblen huoltolennot

To, 04/23/2015 - 20:18 Jari Mäkinen

Avaruusteleskooppi Hubble vietiin sukkulalla avaruuteen vuonna 1990, mutta sen suunnittelu aloitettiin jo 70-luvun puolella samoihin aikoihin avaruussukkulan suunnittelun kanssa.

Niinpä teleskooppi suunniteltiin alusta alkaen sukkulalla kiertoradalle vietäväksi ja avaruudessa huollettavaksi – ja tälle ominaisuudelle oli käyttöä heti laukaisun jälkeen, kun kävi ilmi, että Hubblen 2,4-metrinen pääpeili oli hiottu väärin ja sen kuvan korjaamiseen tarvittiin erityisiä korjauslinssejä.

Ne asennettiin teleskooppiin ensimmäisellä huoltolennolla vuonna 1993, minkä jälkeen Hubble on tuottanut toinen toistaan upeampia kuvia avaruuden ihmeistä. 

Sen jälkeen sukkulat nousivat neljä kertaa Hubble korjaamaan ja huoltamaan. Viimeisin lento oli vuonna 2009, jolloin oli tehty jo päätös avaruussukkuloiden siirtämisestä eläkkeelle. Niinpä viimeisin lento jää viimeiseksi: lento suunniteltiin antamaan avaruusteleskoopille eväät koko loppuelämää varten, ja mikäli siihen tulee vakava vika vaikka huomenna, ei sitä kyetä enää korjaamaan. 

Mutta kuten Hubblen pitkä historia on jo osoittanut, on teleskooppi luonteeltaan sitkeä taistelija ja se on pystynyt jatkamaan mullistavia havaintojaan uskomattomienkin vikojen jälkeen.

Huoltolento 1 - joulukuu 1993

Hubblen ensimmäinen huoltolento tuli enemmän kuin tarpeeseen, sillä teleskoopin pääpeili oli kyllä hiottu erittäin tarkasti, mutta valitettavasti väärään muotoon. Peilin reuna-alueet oli hiottu hieman liian lattanaksi; tarkalleen ottaen sieltä lasia oli otettu 2,2 mikronia (eli noin 1/15 ihmisen hiuksen paksuudesta) liikaa. Tästä syystä peilin muodostama kuva oli sumuinen.

Siksi Hubblelle piti asentaa monimutkainen palloaberraation korjaava optiikka, jota kutsuttiin aikanaan mielikuvituksellisesti piilolaseiksi. Kyseessä oli oikeasti viidestä pienestä peiliparista koostunut kokonainen laitteisto, joka vei yhden Hubblen neljästä instrumenttilaatikosta. Yksittäiset peilit olivat kooltaan (ja ulkonäöltään) hammaslääkärin peilin kaltaisia, tosin erittäin huolellisesti oikeaan muotoon hiottuja. 

Tämä COSTAR-nimisen laitteiston avulla teleskoopin kolme alkuperäistä instrumenttia pystyivät tekemään jälleen normaalisti havaintoja. Neljäs laite, laajakulmakamera WFPC korvattiin uudella, paremmin unltraviolettisäteilyä havaitsevalla, minkä lisäksi siinä itsessään oli jo korjausoptiikka mukana. Jatkossa kaikki tutkimuslaitteet varustettaisiin sillä, jolloin piilolaseille ei enää olisi tarvetta – ja ajan myötä kyky tehdä korjausoptiikkaa vain parani.

Lisäksi ensimmäisellä huoltolennolla vaihdettiin teleskoopin aurinkopaneelit, niitä ohjaavaa elektroniikkaa, magnetometrit, päätietokoneen apuprosessorit, asennonsäädössä tarvittavien gyroskooppien ohjauslaitteet sekä erilasia sensoreita.

Sukkula Endeavour teki tällä STS-61 -lennolla ensimatkansa avaruuteen. Sen mukana oli seitsemän astronauttia, joiden joukossa myös Claude Nicollier, Euroopan avaruusjärjestön sveitsiläinen avaruuslentäjä., jolle matka oli toiveiden täyttymys: hän on alkuperäiseltä koulutukseltaan tähtitieteilijä.

Huoltolento 2 - helmikuu 1997

Toinen huoltolento oli itse asiassa ensimmäinen "normaali" huoltolento, koska sen aikana ei täytynyt tehdä mitään yllättävää ja kiireellistä, kuten korjausoptiikan asentamista. Sukkulana oli nyt Discovery, lennon numero STS-82 ja mukana oli seitsemän astronauttia.

Tähtitieteilijiden kannalta tärkeintä oli uuden havaintolaitteet asentaminen.  STIS, Space Telescope Imaging Spectrograph, korvasi aiemmat Hubblen spektrografit yhdellä laitteella, joka pystyi keräämään jopa 500 kertaa paremmin tietoa kuin edeltäjänsä. Erityisen kyvykkääksi STIS osoittautui supermassiivisten mustien aukkojen tutkinnassa.

Toinen spektrometri, kolmesta erillisestä kamerasta koostuva Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer eli NICMOS, oli räätälöity havaitsemaan ennen kaikkea galaksien pölyisiä keskusalueita sekä kaasusumuja, joissa syntyy tähtiä ja planeettoja.

Astronautit myös vaihtoivat Hubblelle uudet asennonsäätöilmaisimet, optiikkaa ohjaavat elektroniikkayksiköt ja vauhtipyörät, joilla teleskoopin asentoa ohjataan. Lisäksi he korvasivat alkuperäiset havaintitietoja magneettinauhoille tallentaneet muistiyksiköt uusilla, SSD-piireillä toimivilla yksiköillä.

Koska huoltotyöt sujuivat hyvin, lennon aikana ennätettiin myös tehdä monia toissijaisia huoltotoimia, joilla teleskoopin arveltiin selviävän pitkään ilman avaruuden remonttireiskojen uutta käyntiä. 

 

Huoltolento 3A - joulukuu 1999

Sukkula Discoveryn tekemä lento STS-103 oli hätäkäynti: teleskoopin asennonsäädöstä huolehtineet gyroskoopit olivat kuluneet käytössä ja alkaneet rikkoutua yksi kerrallaan. NASA päätti siten aikaistaa kolmatta huoltolentoa ja jakaa sen aikana tehtäviksi aiotut tehtävät kahteen osaan, minkä vuoksi huoltolento kolmosia on kaksi kappaletta, A ja B.

Lennosta tuli lopulta odottamattoman tarpeellinen, koska viimeinen Hubblen tuolloin toiminnassa olleista gyroskoopeista hyytyi marraskuussa 1999. Gyroskoopit, eli yksinkertaisesti vauhtipyörät, pitävät huolta teleskoopin asennonsäädöstä ja suuntauksesta, joten viimeisen gyron sanottua sopimuksensa irti ei Hubblella ei voitu tehdä havaintoja ja se asetettiin horrokseen odottamaan sukkulamiehistöä uusine gyroskooppeineen.

Kaikki kuusi gyroskooppia korvattiin uusilla ja paremmilla. Lisäksi Hubble sai uudet ja paremmat päätietokoneet sekä muistiyksiköt, tietoliikennelaitteet sekä uusia sensoreita, akkujen säätöelektroniikkaa ja eristeitä pintaansa.

 

Huoltolento 3B - maaliskuu 2002

Koska edellisellä lennolla piti keskittyä Hubblen toimintakuntoisuuden varmistamiseen, jäi uusien havaintolaitteiden asentaminen nyt alkavan lennon tehtäväksi. Lisäksi Columbia-sukkulan tekemän STS-109 -lennon seitsemän astronauttia vaihtavat Hubblen aurinkopaneelit uusiin, pienempiin, mutta tehokkaampiin, ja rakenteeltaan jäykkiin, jolloin teleskoopin ulkonäkö muuttui hieman ja vanhojen aurinkopaneelien lämpötilan muuttumisesta johtuneesta pienestä värähtelystä päästään eroon.

Huoltojoukot vaihtavat myös virranjakoyksikön ja gyroskoopit sekä tekevät useita pieniä korjauksia.

Tähtitieteellisesti kiinnostavinta huoltolennolla oli uuden instrumentin asentaminen Hubbleen. Sen tärkeimpänä havaintolaitteena oli siihen saakka ollut WFPC2 (Wide Field and Planetary Camera 2), mutta nyt sen roolin peri ACS (Advanced Camera for Surveys). Uuden laitteen kuvakenttä oli kaksi kertaa edeltäjään laajempi ja se oli kolmesta neljään kertaa nopeampi. Kamera oli myös tarkempi, joten NASAn mukaan se oli kaikkine etuineen noin kymmenen kertaa tehokkaampi havaintolaite kuin WFPC2.

Vanha kamera jäi kuitenkin paikalleen ja jatkoi vielä työtään, sillä puhelinkopin kokoinen ACS asennettiin Hubblen instrumenttiruumaan Faint Object Cameran tilalle. 

Edelleen käytössä olevassa ACS:ssä on kolme erillistä kanavaa, joiden herkkyydet ulottuvat ultraviolettivalosta infrapunaiseen (115-1050 nm). 

Sen laajakulmakanava on tarkoitettu nimensä mukaisesti laajojen alueiden kuvaamiseen ja sopii siten esimerkiksi galaksien levittäytymisen tutkimiseen. Kuvakentän koko on 200 x 204 kaarisekuntia, jota se havaitsee kooltaan 4096 x 4096 pikseliä olevalla nelikennoisella CCD-kameralla. Kanava on herkimmillään punaisen valon kohdalla, jotta se voisi havaita parhaiten juuri vanhoja ja kaukaisia kohteita.

Korkearesoluutiokanava kuvaa yksityiskohtia. Sen kennon koko on 1024 x 1024 pikseliä, mutta kuvan koko vain 26 x 29 kaarisekuntia. Kanava kykenee havaitsemaan valon polarisaatiota. Siinä on lisäksi koronagrafi, jonka avulla lähellä olevat kirkkaammat kohteen voidaan peittää, jolloin ne eivät häiritse valollaan kuvausta. 

Auringolle sokea kanava on räätälöity kaasujen ja molekyylien etsimiseen. Sen nimi tulee siitä, että kamera on sokea Auringon tyypillisesti lähettämän valon taajuuksille ja näkee lähinnä ultraviolettivalon alueella. Niinpä kamera kykenee tekemään kiinnostavia havaintoja paitsi kuumista tähdistä ja kvasaareista, niin myös oman aurinkokuntamme planeettojen säätilasta sekä revontulista. Kameran kuvakentän koko on 35 x 31 kaarisekuntia ja kenno jakaa kuvan 1024 x 1024 pikseliin.

Toinen havaintolaitteisiin liittyvä uudistus on NICMOS-instrumentille asennettu mekaaninen jäähdytyslaite; NICMOSin kameran pitää olla hyvin kylmä, noin 272 pakkasasteeseen jäähdytettynä, jotta se toimii hyvin. Siksi laite oli pakattu termospullon kaltaiseen nestemäisellä typellä täytettyyn säiliöön, jonka typenkulutus oli kuitenkin arvioitua suurempi. Laitteen käyttöikä muodostui siten paljon laskettua lyhyemmäksi ja se on ollut käyttämättömänä vuodesta 1999, jolloin sen jäähdytystyppi loppui.

Astronautit asensivat NICMOSiin mekaanisen jäähdytyslaitteiston, joka ei tarvitse nestetyppeä viilentämiseen. Pakastimen tapaan toimivassa laitteessa käytetään jäähdytysaineena laajentumatonta neonkaasua ja sitä pumpataan pienellä turbiinilla. Koska normaali turbiini värisee ja häiritsisi siten Hubblen tarkkoja havaintoja, on NICMOSin jäähdyttimessä huimaa 400 000 kierroksen minuuttivauhtia pyörivä miniatuuriturbiini. Laittoisto kykenee jäähdyttämään kameran -203 asteen lämpötilaan ainakin viiden vuoden ajan.

NICMOS on edelleen käytössä – kiitos tämän huoltolennon.

Huoltolento 4 - toukokuu 2009

Avaruussukkula Columbian vuonna 2003 tapahtuneen onnettomuuden jälkeen Hubblen huoltolennot peruttiin turvallisuussyiden perusteella ja oli vaarana, että avaruusteleskooppi rappeutuu ja pahimmassa tapauksessa putoaa hallitsemattomasti Maahan. Kun sukkulat saatiin jälleen lentämään ja NASA katsoi viimeisen Hubblen huoltolennon olevan myös turvallisesti toteutettavissa, otettiin lento uudelleen ohjelmaan.

Sukkula Atlantis oli valmiina STS-125 -lennolleen jo syyskuun 2008 lopussa, kun aikomuksena ole tehdä lento saman vuoden lokakuussa. Ennen laukaisua kuitenkin Hubblen instrumenttien keräämää tietoa varastoiva sekä Maahan lähettävä osa rikkoontui. Niinpä lentoa päätettiin lykätä siihen saakka, kun Maassa oleva – toimettomana pitkään maannut – osa saatiin huollettua ja tarkistettua.

Koska sukkulalentoja tehtiin tuolloin avaruusaseman ehdoilla, viivästyi Hubble-lento kuukausikaupalla, seuraavan vuoden toukokuulle.

Tuon viimeisen huoltolennon aikana astronautit asensivat viiden avaruuskävelyn aikana Hubbleen kaksi uutta havaintolaitetta ja huoltavat sekä vaihtavat uusiin akkuja, asennonsäätögyroskooppeja, ohjaussensoreita, lämpösuojia ja muita ajan raiskaamia osia.

Uusia laitteita olivat COS-spektrografi, eli Cosmic Origins Spectrograph, ja kolmas versio laajakulmakamerasta. Nyt sen nimi oli yksinkertaisesti WFC3. Sen lisäksi kaksi rikkoontunutta havaintolaitetta. Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) ja Advanced Camera for Surveys (ACS), korjattiin ja ne ovat edelleen toiminnassa.