SLS

Tämä on todella jännää! Falcon 9 Heavy lähtee tiistaina ja pienin mahdollinen suhisi viikonloppuna

Elämme todellä jännittäviä aikoja! Avaruuslentojen historian eräs voimakkaimmista raketeista tekee nyt tiistaina ensilentonsa, ja samalla koko joukko aivan pieniä raketteja on tulossa mukaan laukaisemaan satelliitteja avaruuteen. Niille tehdään laukaisupaikkoja jopa täällä pohjolassa.

Viimeinkin se tapahtuu: SpaceX -yhtiön Falcon 9 Heavy -kantoraketin ensilento. Mikäli kaikki sujuu nyt suunnitelman mukaisesti, raketti nousee matkaan tiistaina illalla Suomen aikaa klo 20.30 – 23.00 auki olevan laukaisuikkunan aikana. 

Kyseessä on voimakkain nyt käytössä oleva kantoraketti ja historiallisesti neljänneksi voimakkain, sillä vain Apollo-kuualukset laukaissut Saturnus V, Avaruussukkula ja Neuvostoliiton Energia ovat olleet sitä voimakkaampia. Mukaan voisi laskea myös itänaapurimme kuuraketin N1:n, mutta se ei koskaan lentänyt onnistuneesti, joten sitä ei kannata ottaa huomioon.

Siitä, mikä on huomisen raskaan Falconin koelennon onnistumisen todennäköisyys, on vaikea sanoa mitään. Periaatteessa tekniikka perustuu luotettavaksi havaittuun Falcon 9:ään, mutta ensilento on aina ensilento, ja etenkin tällä kerralla isot voimat ovat pelissä. Kenties on turvallista ennustaa, että lento varmaankin onnistuu ainakin pääosin, mutta varmasti jotain pientä häikkiä tulee tapahtumaan.

Olen kuitenkin aika toiveikas sen suhteen, että kirsikanpunainen Tesla Roadster tosiaan saadaan singottua stereot soiden kohti Marsin rataa vievälle lentoradalle.

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.