Blogi

Crew Dragon valmiina matkaan / Virgin Orbitin uusi raketti epäonnistui

Ke, 05/27/2020 - 16:47 By Jari Mäkinen
Crew Dragon odottaa laukaisua auringonlaskussa

Pitkästä aikaa jännittävin viikko avaruuslentojen historiassa on meneillään. Juuri parhaillaan kaksi astronauttia on valmistautumassa ensimmäiseen SpaceX -yhtiön Crew Dragon -aluksen lentoon.

Jännä viikko alkoi kuitenkin jo maanantaina (25.5.2020), kun Virgin Orbit -yhtiö teki ensimmäisen uuden rakettinsa laukaisun illalla Suomen aikaa. Se ei sujunut suunnitellusti, mutta oli merkittävä askel eteenpäin tässä jännässä hankkeessa, jonka tarkoituksena on kehittää tehtävää varten muokatun Boeing 747 -liikennelentokoneen siiven alta satelliitteja avaruuteen laukaiseva raketti.

Kumpikaan näistä ei sinällään ole ensimmäinen kerta, sillä raketteja on laukaistu aikaisemminkin lentokoneesta ja raketit ovat vieneet ihmisiä avaruuteen vuodesta 1961 alkaen, mutta kumpikin tapaus on omalla tapaa ainutlaatuinen ja ne osoittavat konkreettisesti, että ajat ja tavat ovat nyt erilaisia kuin aikaisemmin.

Falcon 9 avaruusalus nokassaan laukaisualustalla

Suurin huomio keskittyy luonnollisesti SpaceX -yhtiön Crew Dragon -aluksen laukaisuun. Kaikki näyttää olevan kunnossa lentoonlähtöä varten, joskin sääolot Atlantilla saattavat aiheittaa viivytystä. Paitsi että myrsky haittaisi miehistön pelastamista mahdollisen onnettomuuden sattuessa, niin myös raketin ensimmäisen vaiheen laskeutuminen merellä olevan lavetin päälle on hankalaa, jos lavetti keikkuu kovasti. 

Kun tätä juttua päivitettäessä laukaisuun on noin kuusi tuntia, on suotuisan sään todennäköisyys laukaisupaikalla Floridassa 50%, mutta merellä tilanne on huonompi siellä kehittymässä olevan pyörremyrskyn vuoksi. Valmistelut jatkuvat silti.

Raketin laskeutuminen ei ole lennon onnistumisen kannalta olennainen asia, mutta se on tärkeä osa Falcon 9 -rakettien laukaisusysteemiä. 

Niiden taloudellisuus liittyy suoraan siihen, että kallein osa raketista voidaan käyttää uudelleen. Uudelleenkäytettävyys on muutenkin tämän uuden ajan avaruusaluksen avainsana, sillä myös avaruusaluksia on tarkoitus käyttää useita kertoja uudelleen.

Avaruussukkulat olivat toki uudelleenkäytettäviä, mutta lopulta niiden korjaaminen, huoltaminen ja valmistaminen uusia lentoja varten oli aikaa vievä ja kallis toimenpide, eikä niiden lennättämisestä tullut koskaan niin rutiininomaista kuin alun perin suunniteltiin. Lisäksi sukkuloiden suuret polttoainetankit olivat kertakäyttöisiä. 

Kun jossain vaiheessa tulevaisuudessa kertaalleen jo lentänyt Falcon 9:n ensimmäinen vaihe nostaa matkaan jo aikaisemmin avaruudessa käyneen Crew Dragonin, saavutetaan yksi merkkipaalu avaruustoiminnassa. Tähän tosin saattaa mennä vielä jonkun aikaa, sillä kun kyydissä on ihmisiä, ei riskejä haluta ottaa; tosin voi hyvinkin olla niin, että piakkoin kertaalleen jo lentäneet, ikään kuin sisäänajetut raketit havaitaan täysin uusia turvallisemmiksi.

Keskiviikon lento on merkittävä myös monessa muussa mielessä. Suurinta meteliä etenkin Yhdysvalloissa ja amerikkalaismediaa tarkasti seuraavissa tiedotusvälineissä pidetään luonnollisesti siitä, että kyseessä on ensimmäinen astronauttien lentoonlähtö Yhdysvalloista avaruuteen sitten sukkulaohjelman lopettamisen. On kulunut 3245 vuorokautta siitä, kun sukkula Atlantis nousi lennolle STS-135 heinäkuussa 2011. 

Vaikka tästä kuorisi pois kansallishenkisen paatoksen, on tämäkin tärkeä asia. Toinen avaruuden suurvalloista pääsee jälleen mukaan avaruuslentojen kuninkuuslajiin. 

Lentojen käynnistäminen uudelleen on viivästynyt kovasti aikanaan suunnitellusta, mutta lopputuloksena on todella uudenlainen ja nykyaikainen alus. Tai itse asiassa kaksi, sillä SpaceX:n lisäksi Boeing on tekemässä omaa vastaavanlaista alustaa, ja myös se on hyvin pitkälle samankaltainen.

SpaceX:n Crew Dragon ja Boeingin Starliner ovat periaatteeltaan tylsän vanhanaikaisia kapseleita, jotka palaavat takaisin Maahan laskuvarjoilla, mutta kumpaankin mahtuu jopa seitsemän astronauttia mukaan, ne on tehty nykyaikaisista materiaaleista kaikella 2000-luvun tietotaidolla, ja luonnollisestikin niiden systeemit ja kaikki elektroniikka ovat aivan toisenlaista kuin Apollo-alusten aikaan. 

Myös 1960-luvulta periytyvä Sojuz on Lada 1200 (jos olet sen verran nuori, ettet muista mistä on kyse, niin klikkaa tästä tai tästä) näihin uusiin aluksiin verrattuna, vaikka sitä on vuosikymmenien aikana modernisoitu. Jo pelkästään alusten minimaalinen ja suoraviivainen sisustus sekä kojelaudat suurine kosketusnäyttöineen näyttävät konkreettisesti kuinka suuresta hyppäyksestä eteenpäin on kyse.

Myös avaruussukkulaan verrattuna uudet alukset ovat selvästi eri vuosituhannelta. 

Samoin avaruuslentäjiä lennon kriittisten vaiheiden aikana suojaavat painepuvut ovat kehittyneet ”hieman”. Nyt käyttöön tulevat asut ovat aikaisempiin ja nykyisin Sojuzin sisällä käytettäviin pukuihin verrattuna kevyet ja mukavat. Ne näyttävät itse asiassa moottoripyörävaatteiden erikoisversioilta.

Näkymä Crew Dragonin sisään

Suuria muutoksia tulossa

Kummankin aluksen tekemisen perustana on vuonna 2006 alkanut Nasan hanke nimeltä Commercial Orbital Transportation Services (COTS). Sen tarkoituksena oli saada käyttöön uusia avaruusaluksia siten, että avaruusaseman rahtilennot ja astronauttien voitaisiin tehdä amerikkalaisten omilla aluksilla myös sukkulalentojen päättymisen jälkeen. 

Jos ja kun nykyinen presidentti Trump haluaa ottaa itselleen kunnian astronauttien lentojen alkamisesta, ja toiset puolestaan antavat kunnian nykyisten alusten tekemiseen oikeuttaneesta Nasan tilauksesta presidentti Obamalle, niin oikea suunta kiitoksille olisi presidentti Bush nuorempi. Hän julkisti tämän kaupallisten toimijoiden käyttämiseen Nasan haastaneen projektin vuonna 2004.

Rahtisopimukset annettiin SpaceX:lle ja Orbital Sciences -yhtiölle ja ensimmäisenä näistä pääsi matkaan SpaceX Dragon-aluksellaan. Se teki ensilentonsa joulukuussa 2010 ja lennot avaruusasemalle alkoivat keväällä 2012. Tämä alus on nyt astronautteja kyytivän Dragonin pohjana; periaatteessa jo rahtialus olisi voinut toimia jo ihmistenkin kuljettajana, mutta siihen ei tehty koskaan sisustusta ja ohjaimia ynnä muuta sellaista.

Avaruusrahtari Dragon teki viimeisen lentonsa nyt maaliskuussa. Tästä eteenpäin rahtilennotkin tehdään uudella Dragon 2 -aluksella, josta on kaksi versiota: astronauteille sopiva Crew Dragon ja rahtiversio. Kuva: Nasa

Vaikka rahti on kulkenut nyt hyvin, niin astronauttejaan varten Nasa on joutunut ostamaan paikkoja venäläisiltä. Sojuz-alukset ovat kuljettaneet kaikki avaruuslentäjät ylös asemalle ja takaisin sieltä nyt lähes kymmenen vuoden ajan, mutta tästä eteenpäin kaikki muut kuin venäläiset tulevat käyttämään amerikkalaisaluksia. 

Seuraava eurooppalainen avaruusasmalle nouseva avaruuslentäjä, ranskalainen Thomas Pesquet, on jo valmistautumassa ensi vuonna alkavaan matkaansa Houstonissa – ei Moskovan luona Tähtikaupungissa.

Loppuvuosi on vielä siirtymäaikaa, mutta sen jälkeen Sojuzit ovat lähes vain kosmonauttien kyydittäjiä. Tämä pahentaa vielä osaltaan Venäjän avaruusohjelman talousahdinkoa, koska se ei saa enää tuloja länsimailta matkapalveluista.

Menijöitä avaruusasemalle tulee olemaan vastaisuudessa todennäköisesti enemmänkin, sillä uusilla aluksilla tullaan tekemään avaruusasemalle myös muita kuin Nasan tai avaruusasemayhteistyöhän osallistuvien maiden avaruuslentäjien matkoja. 

Asemaa aletaan käyttää yhä enemmän kaupallisesti, ja tässä olennainen kohta on kaupallisen moduulin liittäminen asemaan lähitulevaisuudessa. Axiom-yhtiö aikoo myydä lippuja omaan asemaosaansa niin turisteille kuin muillekin; yhtiöt ja tutkimuslaitokset voivat pian lähettää omia henkilöitään avaruuteen, samoin kuin muiden maiden avaruusjärjestöt. 

Tiedossa on myös aivan uudenlainen avaruuskokemus, sillä aseman sisustus on peräisin kuuluisan suunnittelijan Philippe Starkin käsialaa.

Kyydit asemalle Axiom aikoo ostaa suoraan SpaceX:ltä ja Boeingilta. Nasaa ei enää tähän tarvita. Seuraavassa vaiheessa Axiom aikoo irrottaa moduulinsa, liittää siihen muita osia ja alkaa operoimaan omaa avaruusasemaansa. Ja sinnekin tarvitaan avaruustakseja.

SpaceX on ilmoittanut myös aikomuksestaan käyttää Crew Dragoneita avaruusturistilentoihin, jotka eivät telakoidu avaruusaemaan, vaan kiertävät vain vähän aikaa maapalloa. 

Tämä kaikki on mahdollista siksi, että alusten lennättäminen on paljon aikaisempaa edullisempaa. 

Ja mitä hintaan tulee, niin Nasa maksoi SpaceX:lle 3,1 miljardia dollaria Crew Dragonin kehittämisestä. Vaatimattomien arvioiden mukaan Nasan omana työnä perinteiseen tapaan tehtynä se olisi maksanut vähintään 20 miljardia dollaria. 

Nyt siis peukut pystyyn ja jännityksellä odottamaan keskiviikkoiltaa klo 23.33 Suomen aikaa. Bob Behnken ja Doug Hurley nousevat silloin toivottavasti historialliselle matkalleen.

Kuvakaappaus LauncherOnen laukaisuvideolta

Siiven alta avaruuteen

Virgin Orbit on vain viisivuotias avaruusyhtiö, joka on ennättänyt kehittämään tässä ajassa uuden raketin ja muokkaamaan vanhan lentomatkustajia lennättäneen Jumbo-Jetin sen kantoalukseksi.

Tosin yhtiöllä on ollut paljon tietoa jo käytettävissään, sillä tämä rakettien pudottaminen ei ole mikään uusi asia. Paitsi että sotilaat käyttävät tätä eri kokoisten rakettien ja ohjusten kanssa koko ajan, niin myös esimerkiksi ensimmäisenä äänivallin rikkonut X-1 -rakettikone pudotettiin lentokoneesta. 

Niin ikään kuuluisat X-15 -rakettikoneet, jotka nousivat hyppäyslennoille avaruuden puolelle, nousivat ilmaan pommikoneen kantamina. 

Satelliitteja on lähetetty myös tällä samalla tavalla avaruuteen vuodesta 1990 alkaen. Orbital Sciences (joka on nyt osa Northrop Grumman Innovation Systems -yhtiötä) teki silloin ensimmäisen Pegasus -rakettinsa laukaisun. 

Uutta Virgin Orbitilla on kuitenkin se, että heidän LauncherOne -rakettinsa on hieman suurempi, nykyaikaisempi ja edullisempi. Sen avulla voidaan laukaista noin 500-kiloisia kuormia matalalle kiertoradalle (Pegasuksen vastaava noin 440 kg).

Tämä sopii hyvin siis pienten nano- ja mikrosatelliittien laukaisuun. Esimerkiksi suomalainen tutkasatelliittiyhtiö Iceye saisi LauncherOnella viisi satelliittiaan kerralla avaruuteen. 

Yhden laukaisun hinta on 18 miljoonaa dollaria, eli noin 36 000 dollaria kilogrammalta. Pegasus 40 miljoonan dollarin laukaisuhinnalla ei liene monille enää kiinnostava vaihtoehto tämän jälkeen, mutta toisaalta esimerkiksi hieman pienemmällä Electron-pikkuraketilla kyydin kiertoradalle saa vain viidellä – kuudella miljoonalla dollarilla.

Ilmalaukaisun hyvä puoli on kuitenkin se, että se voidaan tehdä periaatteessa mistä päin tahansa maailmaa. Raketin valmistelu ennen lentoa vaatii erikoislaitteita, mutta ne on kohtalaisen helppoa siirtää haluttuun paikkaan. Lentoja suunnitellaan mm. Guamin saarelta Tyyneltä valtamereltä hyvin läheltä päiväntasaajaa. Paikka onkin erinomainen satelliittien lähettämiseen.

Ensimmäiset lennot Virgin Orbit tekee kuitenkin Kaliforniasta, Mojavesta, missä koneella on tehty tähän mennessä koelentoja rakettia siiven alla kuljettaen, sellaisen alas pudottaen ja mittaustietoja koko ajan keräten.

Juuri näin tapahtui maanantaina, kun Jumbo-Jet nousi tankattu raketti mukanaan lentoon ja suuntasi Tyynenmeren päälle. Tarkoituksena oli tehdä sillä ensimmäinen laukaisu, ja niin tapahtuikin, mutta hetkeä raketin sytyttämisen jälkeen tapahtui jotain. 

”Anomalia”, kuten Virgin Orbit kertoi twitterissä. Moottori ehti toimia muutaman sekunnin ajan, ennen kuin raketti se joko sammui tai pamahti – tarkempaa tietoa ei ole vielä kerrottu. 

Vaikka lennon epäonnistuminen on pettymys, on varsin tyypillistä, että uuden raketin ensimmäinen lento ei onnistu. Yhtiö kertoo saaneensa lennosta ja myös tästä ensimmäiseen lentoon valmistautumisesta sekä raketin laukaisusta paljon tietoja, jotka auttavat jatkossa.

Seuraavaa rakettia ollaan jo tekemässä ja uusi koelento saattaa tapahtua jo kesällä.

Kirjoitus on ilmestynyt alun perin (hieman muunnettuna) Ursa blogina.

Blogi: Kaukomatkalle maata pitkin vai avaruuden kautta koukaten?

Su, 08/25/2019 - 17:18 By Jari Mäkinen
Eräs mahdollisuus ympäristöystävälliseksi, supernopeaksi matkustajakoneeksi. Kuva: Reaction Engines.

Viime aikoina monissa tiedotusvälineissä on ollut juttuja siitä, miten esimerkiksi Pattayan rannalle voisi matkustaa maata pitkin. 

Taustalla tässä on luonnollisestikin se, että lentomatkustaminen tuottaa runsaasti päästöjä, ja korkeuksissa päästöjen vaikutus on suurempi kuin täällä alempana. Lisäksi lentokoneiden usein jälkeensä jättämät tiivistymisvanat ovat kuin ylimääräisiä pilviä, jotka vaikuttavat Maan säteilybalanssiin.

Matkustaminen joka puolelle maapalloa on toki mahdollista ilman lentämistä, mutta siihen menee aikaa. Lisäksi maanpäällisetkin menopelit tuottavat päästöjä. Etenkin laivat ovat yllättävän saastuttavia, joten hyvää tarkoittava yritys vähentää päästöjä saattaakin tuottaa niitä lopulta lentämistä enemmän.

Monissa taannoisissa jutuissa on siksi pohdittu tapoja, joilla maanpäällisestä matkaamisesta saisi nopeampaa ja kätevämpää. 

Itse tosin antaisin mielikuvituksen lentää myös sen suhteen, miten matkaaminen ilmojen halki voisi tapahtua jopa nykyistä vauhdikkaammin ja ympäristöystävällisemmin avaruustekniikan avulla.

*

Karkeasti arvioiden yksi tietoliikennesatelliitin laukaisu avaruuteen vastaa hiilidioksidipäästöinä kuutta lentoa Atlantin yli liikennelentokoneella. Tämä on kuitenkin melkoinen yleistys, koska raketit käyttävät hyvin erilaisia polttoaineita, ja raketteja on eri kokoisia sekä niiden lennot ovat erilaisia.

Tyypillisesti raketeissa käytetään nykyisin ajoaineina kerosiinia ja nestehappea, jotka palaessaan tuottavat hiilidioksidia ja vesihöyryä. Usein raketeissa käytetään myös kiinteää polttoainetta, muovimaista mössöä, missä on paljon alumiinia. Tästä palaessa tulevat pienet alumiinihiukkaset sekä musta hiili ovat varsin ikäviä aineita, etenkin kun ne pääsevät yläilmakehään. Oheistuotteena on myös vetykloridia, joka etenkin suoraan otsonikerrokseen vapautettuna tuhoaa tehokkaasti otsonia.

Muutamissa venäläisten ja kiinalaisten raketeissa käytetään myös varsin haitallisia hydratsiiniyhdisteitä polttoaineena ja typpitetraoksidia hapettimena. Hydratsiinit ovat itsessään haitallisia, mutta pakokaasut ovat myös hyvin ikäviä: ne tuhoavat otsonia ja niissä on suuria määriä typen oksideja.

Näistä, kuten alumiinipitoisista kiinteistä rakettipolttoaineistakin, pitäisi päästä pikaisesti eroon.

Sen sijaan nestemäistä vetyä ja happea käyttävät raketit jättävät jälkeensä ainoastaan vesihöyryä, joten näiden ympäristövaikutukset jäävät pilvimäiseen pakokaasuvanaan. Ympäristön kannalta tällaiset raketit ovatkin kaikkein parhaimpia, etenkin kun lento ilmakehän tiiviimpien osien läpi kestää vain minuutteja ja olennainen osa päästöistä tapahtuu käytännössä ilmakehän ulkopuolella. Sieltä suuri osa kaasuista häipyy myös ulos avaruuteen ja edelleen aurinkotuulen puhaltamana planeettainväliseen avaruuteen.

Siellä näistä avaruuden mittakaavassa äärimmäisen pienistä päästöistämme ei ole mitään haittaa.

*

Nykyraketeista ei kuitenkaan ole hyötyä, kun mietitään käteviä tapoja lentää lomalle Thaimaahan tai työmatkalle Argentiinaan. 

Sen sijaan on helppoa kuvitella avaruuslentokone, joka käyttäisi vetyä ja happea. Se nousisi ilmaan nykyisen kaltaisen lentokoneen tapaan, mutta sen sijaan että kone jäisi lentämään juuri stratosfääriin alapuolelle, se kipuaisi nopeasti avaruuden puolelle. Siellä se lentäisi joko laajassa heittoliikkeessä tai matalalle kiertoradalle nousten vaikkapa toiselle puolelle planeettaa.

Matka-aika olisi kolmisen varttia Suomesta Australiaan tai puolisen tuntia New Yorkista Helsinkiin; ilmakehään tästä matkasta jäisi jätteeksi vain hieman vesihöyryä.

Jos vety ja happi tehtäisiin vedestä aurinko- tai tuulivoimalla saadusta sähköstä, olisi lento niin ympäristöystävällinen kuin kuvitella saattaa. 

Mahdollinen jatkolento määränpäässä tehtäisiin lentokoneella, missä potkureita tai puhaltimia pyörittävät sähkömoottorit. Pitkiin lentomatkoihin sähkölentokoneet eivät kykene ennen kuin lentoliikenteeseen sopivien sähkömoottorien ja akkujen kehitys ottaa huiman askeleen eteenpäin.

Avaruuslentokoneet voisivat olla mahdollisia jo nyt, jos vain haluamme. Jo toisen maailmansodan tiimellyksessä Eugen Sängerhahmotteli rakettilentokonetta, joka olisi voinut lentää supernopeasti Saksasta New Yorkiin ilmakehän yläosissa pomppien. Tuo laite oli pieni pommikone, ”orbitaalipommittaja”, mutta sen pohjalta olisi jo voitu tehdä matkustajakäyttöön sopiva alus.

Sittemmin samankaltaisia avaruuslentokoneita on suunniteltu moniakin, mutta hankkeita ei ole viety loppuun saakka; vaikka periaatteellisia ongelmia ei juuri ole, vaatisi avaruuslentokoneen tekeminen uusia ratkaisuita moottoreihin, aerodynamiikkaan, rakenteisiin ja moneen muuhun. Kaikki haaveet ovat kariutuneet rahaan, ei osaamisen tai ideoiden puutteeseen. 

Voisi myös sanoa, että tärkein syy on ollut kunnianhimon ja poliittisen tahtotilan puute. Jos tätä olisi haluttu edes vähän niin paljon kuin lennättää ihminen Kuun pinnalle 60-luvulla, olisivat (ympäristöystävälliset?) avaruuslentokoneet jo totta.

Juuri nyt kiinnostavin avaruuslentokonehahmotelma on Skylon. Kyseessä on brittiyritys Reaction Enginesin visio, missä olennaisessa osassa on yhtiön kehittämä uudenlainen rakettimoottori. Ilmakehässä lennettäessä tämä Sabre -niminen moottori käyttää hapettimena ilmasta erityisen jäähdytyslaitteen ja ahtimen sekasikiön avulla saatavaa happea, mutta avaruudessa sekä ilman ollessa hyvin ohutta korkealla käyttää moottori mukana tankissa olevaa nestehappea. 

Sabre-moottori ja sen osat

Moottori siis ratkaisisi perinteisen avaruuslentokoneiden ongelman, eli sen, että mukana pitäisi periaatteessa olla suihkumoottorit malttakaa ja hitaasti lentämistä varten, patoputkimoottorit korkealla ja nopeasti lentämiseen sekä rakettimoottorit avaruudessa lentämistä varten. 

Sabre toimisi siis kaikilla kolmella korkeus- ja nopeusalueella, ja olisi siten erittäin sopiva avaruuslentokoneeseen. Moottoreita pitäisi olla useita, mutta yksi moottorityyppi riittäisi.

Koska moottori on erittäin lupaava, on Reaction Engines saanut rahoitusta muun muassa brittihallitukselta, Euroopan unionilta ja Euroopan avaruujärjestöltä. Myös lentokoneenmoottoreita valmistava Rolls-Royce rahoittaa koemoottorin tekemistä. 

Sabre ei ole siis vielä toiminut, mutta sen olennaisinta osaa on jo testattu. Kyseessä on suuritehoinen jäähdytin, joka pystyy viilentämään (ja samalla ahtamaan) ilmaa todella nopeasti siten, että ilmaa voidaan käyttää rakettimoottorissa. Ilmakehässä lentäessään moottori siis käyttää ilmassa olevaa happea, ja vasta korkealla lennettäessä se alkaa käyttää nestehappea. Nykyiset raketithan lähtevät lentoon kaikki tarvitsemansa happi mukana, mikä tekee niistä ”turhan” painavia.

Mikäli moottori toimii suunnitellusti, on avaruuslentokoneen tai mannertenvälisiin supernopeisiin lentoihin sopivan liikennelentokoneen tekeminen seuraava vaihe. Yhtiö onkin tehnyt tällaisesta useita luonnoksia, ja yksi niistä on otsikkokuvassa. Brittihenkeen kone on tietysti väritetty Union Jackin väreihin.

Tämä (otsikkokuvassa oleva) versio ei ole ihan täysiverinen avaruuslentokone, vaan hypersooninen matkustajakone, joka lentäisi nimensä mukaisesti moninkertaisella äänen nopeudella erittäin korkealla – kenties noin kuusinkertaisella äänen nopeudella yli 20 kilometrin korkeudessa. Alla on sen sijaan kuva Skylon-avaruuslentokoneen hahmotelmasta.

Skylon

Samaan aikaan Yhdysvalloissa ollaan tekemässä rakettia, joka saattaa olla lopulta ensimmäinen pitkien lentomatkojen kulkupeli. SpaceX:n Starship (kuva yllä) on yhtiön seuraava iso hanke, ja vaikka sen tärkein tehtävä tulee olemaan rahtien kuljettaminen avaruuteen, kaavaillaan siitä myös matkustajaversiota mannertenväliseen liikenteeseen. Kyytiin mahtuu kenties jopa sata ihmistä, mutta edes silloin tästä aluksesta ei olisi vielä nykyisenkaltaisen lentoliikenteen korvaajaksi.

Jos raketti toimii ja se aloittaa myös maanpäällisen liikennöinnin, olisi se tarkoitettu vain rikkaille liikematkustajille tai muuten kiireisille sekä (turhan)tärkeille henkilöille, jotka eivät pelkää varsin rajua kyytiä.

Starshipin prototyypin koelennot on tarkoitus aloittaa nyt elokuun lopussa, joten tässä suhteessa eletään kiinnostavia aikoja.

Ympäristön kannalta Starship ei kuitenkaan ole yhtä hyvä kuin vedyllä toimivat raketit, koska se käyttää polttoaineena metaania. Palotuloksena on siis hiilidioksidia, ja sitä syntyy todennäköisesti enemmän kuin alussa mainituilla kuudella nykyisellä mannertenvälisellä lennolla. Starshipin ympäristövaikutuksia täytyy tutkia muutenkin vielä tarkasti, etenkin jos (ja kun?) lentoja aletaan aikanaan tehdä päivittäin, kenties enemmänkin.

Voi kuitenkin olla, että Starship osaltaan avaa silmät uusiin liikenneratkaisuihin, ja sen jälkeen muiden, myös ympäristön kannalta paljon parempien laitteiden kehittäminen pääsee vauhtiin. 

Joka tapauksessa ympäristöystävällistä liikennettä pohdittaessa kannattaa katsoa myös eteen- ja ylöspäin, eikä vain turvautua perinteisiin ratkaisuihin tai päättää jäädä ainoastaan kököttämään kotiin. 

Starship nousemassa avaruuteen

Juttu on julkaistu myös Ursan Avaruustuubi-blogissa.

Tule mukaan marssille tieteen puolesta – virtuaalisesti

Tänään 14.4. marssitaan taas ympäri maailman tieteen puolesta. March for science -tapahtumia on monissa kaupungeissa täällä Euroopassa, mutta ei Helsingissä, eikä muuallakaan Suomessa. Siksi kehotamme kaikkia marssimaan tieteen puolesta ainakin täällä netissä.

Marssi tieteen puolesta -kampanja syntyi viime vuonna Yhdysvalloissa protestina presidentti Trumpin politiikkaa ja yleistä tieteen väheksyntää vastaan. Perinne jatkuu tänä vuonna siten, että yli 230 paikkakunnalla ympäri maailmnan järjestetään isompi tai pienempi marssi tieteen puolesta.

Myös Suomessa marssittiin viime vuonna, mutta nyt meitä läheisin tapahtuma on Tallinnassa. Suomessa viime vuonna virikkeenä olivat kotoiset tieteen ja tutkimuksen rahoitusleikkaukset, mutta nähtävästi nyt tilanne on tutkijoiden mielestä niin hyvä, ettei kadulle kannata lähteä. Kenties päättäjiä ei haluta vain ärsyttää enempää tai mahdollisesti kampanjointi haluttaisiin tehdä virka-aikaan.

Vaikka politiikan jättäisikin sivuun kampanjoinnista, syitä marssimiseen riittää. Tärkeintä on pitää ääntä tieteen ja tiedon asemasta yhteiskunnassa yleisesti.

Tuskin koskaan tiedettä ja tietoa on väheksytty niin paljon kuin nykyisin!

On jopa trendikästä ja hyväksyttyä olla tyhmä ja tietämätön. On normaalia kyseenalaistaa päivänselviä asioita ja jopa väittää kaikenlaista täysin päätöntä. On hyväksyttyä väheksyä ihmisiä, jotka koettavat laajentaa maailmankuvaamme, etsiä totuutta ja tehdä elämästämme parempaa.

Se, että elämämme nykyisin on näinkin mukavaa ja maailman on keskiajan näkökulmasta satumaa, on tieteen ja tekniikan ansiota. Ihmisen luontainen uteliaisuus on johtanut siihen, että meillä on esimerksi tämä tietokone, jolla kirjoitan, ja tämä internet, minne tämäkin teksti tulee.

Ja hammashoito, mikroaaltouunit, shampanjavispilät, lentokoneet ja merenalaiset valokuitukaapelit sekä paljon muuta.

Olemme laajentaneet maailmankuvaamme kotipihan ja silmin nähtävien ilmöiden ulkopuolelle kauas avaruuteen ja atomimaailmaan. Tiedämme missä olemme tässä valtavassa maailmankaikkeudessa ja meillä on ainakin aavistus siitä. mitä tapahtuu päämme sisällä.

Edessämme on vieläkin ihmeellisempää, jopa varsinainen paratiisi. Ilmaista energiaa on tarjolla vaikka kuinka ja suuri osa tylsästä fyysisestä työstä voitaisiin tehdä robotein. Myös köyhyys ja nälkä voitaisiin poistaa maailmasta, tauteja voitaisiin parantaa paljon nykyistä paremmin.

Kyse on vain siitä, haluammeko tehdä niin.

Voi tietysti olla niin, että joitain tahti pelottaa. Kenties on helpompaa katsoa taaksepäin aikaan, jolloin televisiossa oli vain yksi kanava ja auton moottorin saattoi korjata vasaralla (eikä autoilun päästöistä tullut huonoa omaatuntoa). Samalla logiikalla tosin voisimme palata saman tien asumaan luoliin, sillä siellä ei kännykän sovelluksia täytynyt päivittää koko ajan uusiin versioihin.

Kyse ei ole ainoastaan muutosvastarinnasta, vaan myös laajemmasta tietoa väheksyvästä asenteesta ja jopa siitä, että omia uskomuksia vaaditaan vakavasti otettaviksi.  

Mitä meidän tulisi tehdä?

Me, jotka marssimme ainakin virtuaalisesti tänään tieteen puolesta, voisimme tehdä ainakin näitä asioita:

Korostaa faktojen merkitystä
On olemassa mielipiteitä ja tosiasioita; maapallo on pyöreä ja kiertää Aurinkoa vaikka kuinka joku toista väittäisi. Lempiväristä voidaan kinastella, mutta värien aallonpituuksista ei.

Innostaa olemaan utelias!
Nykyisin on muotia antaa lasten esittää kysymyksiä ja antaa tutkijiden vastata niihin. Mutta miksi "tyhmiä" kysymyksiä ei voisi esittää itse? Maailmaa kannattaa katsoa aina, myös aikuisena, avoimin silmin ja ihmetellä sen eri asioita ja ilmiöitä. Nykyisin myös vastauksen saaminen kysymyksiin on hyvin helppoa: vastauksen asiaan kuin asiaan saa saman tien kännykän avulla. 

Lisäksi listaan voisi laittaa nämä yleiset asiat:

Selittää, miten tiede toimii
Etenkin luonnontieteissä tieteellinen metodi on erittäin suoraviivainen: uutta opitaan havaintojen avulla. Havaintoja pyritään toistamaan tai simuloimaan kontrolloiduissa olosuhteissa, jotta taustalla olevia ilmiöitä voidaan ymmärtää paremmin. Näin tehdään hypoteesi, joka selittää ilmiön, mutta jos joku toinen keksii paremman selityksen, niin vanha hylätään. 

Auttaa hyväksymään epävarmuus
Kaikkea ei osata sanoa varmasti, mutta se ei tarkoita sitä, ettei asioita tunneta lainkaan. Higgsin bosonin massaa ei tunneta tarkasti, kuten ei myöskään sitä, kuinka paljon ihminen on toiminnallaan vaikuttanut ilmastonmuutokseen. Kummastakin on kuitenkin olemassa hyviä arvioita, ja kummastakin voidaan sanoa varmasti se, että Higgsillä on massa ja ihmisen vaikutus on ollut olennainen. 

Muistuttaa, että takkia voi kääntää
Politiikassa takinkääntöjä pidetään epätoivottavina, vaikka olosuhteet muuttuisivat. Tieteessä sen sijaan vakiintuneetkin teoriat tai käsitykset voidaan muuttaa, jos joku onnistuu osoittamaan ne vääriksi. Kuka tahansa voi esimerkiksi väittää, että Kuu on juustoa, mutta hänen täytyy pystyä todistamaan se ja samalla selittää se, miksi kaikki päinvastaiset havainnot ovat vääriä. Pienemmissä asioissa takinkääntöjä tapahtuu koko ajan.

Korostaa, että kaikki tieto on tärkeää
Kaikki suurimmat keksinnöt, jotka ovat vieneet ihmiskuntaa eteenpäin, on tehty vahingossa. Kohdennettu, suoriin sovelluksiin tähtäävä tutkimus on toki tärkeää, mutta vielä merkittävämpää on tutkia asioita laaja-alaisesti. Perustutkimus on kuin multaa, mistä kukat kasvavat. 

Laittomia satelliitteja avaruudessa

Amerikkalainen avaruusalan start-up -yhtiö on lähettänyt avaruuteen nähtävästi määräysten vastaisia, mahdollisesti vaarallisia satelliitteja. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun näin pääsee käymään – mutta varmasti ei viimeinen. Samalla tapaus herättää kysymyksiä siitä, kuinka pieniksi satelliitit voidaan tehdä.

Swarm Technologies -yhtiö lähetti viime tammikuussa intialaiskantoraketilla avaruuteen neljä pientä Space Bees -nimistä satelliittia (kuva yllä). Kyseessä oli sama laukaisu, joka vei suomalaisen Iceye X1:n avaruuteen, joskaan suomalaissatelliitilla ei ole mitään tekoa tämän tapauksen kanssa.

Tai tietyssä mielessä on: ennen tämän vuoden alkua ei Suomessa ollut avaruuslakia. Siten suomalaisyhtiöt ja -tutkimuslaitokset - tai jopa yksityiset ihmiset – olisivat voineet periaatteessa lähettää avaruuteen melkeinpä mitä vain, kunhan niiden käyttämälle radioyhteydelle oli tarvittavat luvat ja laite täytti laukaisijan satelliiteille asettamat kriteerit.

Noilla kriteereillä lähinnä varmistetaan se, ettei satelliitista ole vaaraa raketille tai muille samalla kyydillä lentäville satelliiteille.

Virallinen Suomi oli täysin valmistautumaton satelliittiaikaan, ja siksi Aalto-1:n lähettämisen tönäisemänä Suomelle tehtiin pikavauhtia oma avaruuslaki.

Vaikka laki tehtiin nopeasti, tuli siitä varsin hyvä, ja verrattuna moniin vanhoihin avaruusmaihin on meidän lakimme sovitettu paremmin uuteen piensatelliittiaikaan sekä avaruuden kaupalliseen käyttöön.

Avaruuslain myötä jokainen suomalainen satelliitin lähettäjä joutuu anomaan lupaa avaruustoimintaan. Syynä tähän on se, että jos saa aikaan avaruudessa haittaa tai putoaa taivaalta jonkun päähän, on viimeisessä vastuussa kansainvälisen määräysten mukaan Suomen valtio.

Avaruustoiminnalla tarkoitetaan "avaruusesineen lähettämistä avaruuteen, avaruusesineen operointia ja muuta määräysvaltaa siihen avaruudessa sekä avaruusesineen palauttamista ja palautumista Maahan. Avaruusesineitä ovat esimerkiksi satelliitit, luotaimet ja kantoraketit."

Lupaa vaatii myös se, jos "avaruusesineen lähettämisen tai operoinnin" hankkii ulkopuoliselta palveluntarjoajalta.

Jos siis harkitset oman satelliitin lähettämistä tai sellaisen laukaisupalvelun ostamista joltain muulta, niin katso ensin avaruustoiminnasta vastaavan Työ- ja elinkeinoministeriön Avaruustoimintalupa-sivua netissä, koska siellä on tiivistettynä se kaikki, mitä avaruustoiminnasta annetussa laissa (63/2018) ja työ- ja elinkeinoministeriön asetuksessa avaruustoiminnasta kerrotaan.

"Lupa on siis haettava etukäteen TEM:ltä", kertoo lain valmistelija Maija Lönnqvist ministeriöstä. 

"Luvan edellytyksenä on, että toiminnanharjoittajalla on tekniset ja taloudelliset edellytykset suunnittelemaansa avaruustoimintaan, toiminta on riittävän turvallista, avaruusromun syntymistä ja vahingollisia ympäristövaikutuksia vältetään, toiminta on Suomen ulkopoliittisten intressien mukaista ja tarvittaessa vakuutus sekä Kansainvälisen  ja vientiluvat on kunnossa."
 
Käytännössä ministeriöön tulee toimittaa kirjallinen, vapaamuotoinen lupahakemus viimeistään kuusi kuukautta ennen avaruusesineen suunniteltua laukaisua tai kolme kuukautta ennen kiertoradalla olevan avaruusesineen hankkimista. Ennen luvan hakemista tosin kannattaa olla jo yhteydessä ministeriöön, sillä ainakin toistaiseksi satelliittien lähettämiset ovat sen verran harvinaisia tapauksia Suomessa, että ne kannattaa valmistella hyvin.

TEM pitää yllä myös kansallista avaruusesineiden rekisteriä, mikä nyt näyttää varsin jännältä:

Miksi SpaceX haluaa lähettää urheiluauton Marsiin?

Kyllä: Falcon Heavyn koelennolla on kyydissä urheiluauto, joka soittaa laukaisun aikaan stereoistaan Space Oddityä. Ja ei: auton sijaan matkaan ei olisi kannattanut lähettää tieteellistä luotainta.

Otsikkokuvassa on Tesla Roadster -sähköauto SpaceX:n Falcon Heavy -kantoraketin nokkaan asennettavana. Kuva näyttää studiossa otetulta, hieman omituiselta mainoskuvalta, mutta paikka on satelliittien laukaisuvalmistelutila Kennedyn avaruuskeskuksessa ja auton ympärillä olevat seinät ovat kantoraketin nokkakartion osia.

Osat ovat suuria, ja yksi kuvan tärkeimmistä viesteistä liittyykin juuri niihin: Falcon Heavy ei ole vain voimakas raketti, vaan myös sen nokassa oleva rahtitila on suuri. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia tulevaisuudessa, koska avaruuteen voidaan lähettää myös kookkaita kappaleita ilman, että ne täytyy suunnitella transformerin tapaan monimutkaisella mekanismilla avautuviksi kiertoradalla.

Pieni urheiluauto oltaisiin voitu lähettää helpostikin avaruuteen monilla muillakin raketeilla, mutta kukaan ei ole tullut ajatelleeksi moista aikaisemmin. Miksi kukaan lähettäisi tuliterän urheiluauton avaruuteen?

Avaruus on aina ollut vakavaa, ja kalliilla raketeilla on lennätetty mieluummin rautakimpaleita tai betonin palasia – kun hyötykuorma on kevyt tai sitä ei ole (kuten koelennoilla usein ei ole), pitää raketin nokkaan joka tapauksessa laittaa jotain massaa.

Ares 1:n koelennolla oli rahtina teräslevyjä.

Mitä tulee ensilentoihin, niin harva asiakaskaan ottaisi kyydin satelliitilleen sellaiselta edes ilmaiseksi. 

Elon Muskin ajatus auton lähettämisestä Marsiin jättiraketin ensilennolla on tyypillinen hänelle, sillä kyseessä on vitsi, jolla on kuitenkin laajempia ja syvällisempiä tasoja.

Jo viikko avaruudessa – Aalto-1:n käyttöönotto edistyy

Aalto-1 kiertää Maata jo tutuksi tulleella, turvallisella polaariradallaan kerran noin 94 minuutissa. Se lentää keskimäärin kaksi kertaa vuorokaudessa Suomen ylitse – läheltä hieman useammin.

Kuluneen viikon aikana Otaniemen maa-asemalta ollaan oltu säännöllisesti yhteydessä satelliittiin ja sitä on vähitellen herätelty toimimaan laukaisun sekä avaruuteen pääsemisen jälkeen.

Kun satelliitti saapuu avaruuteen, on se vähän kuin vastasyntynyt vauva: yllättäen se on uudessa ympäristössä ja joutuu toimimaan itsenäisesti.

Aalto-1 toimii suunnitellusti

Aivan ensin satelliittia vain kuunneltiin. Näin voitiin varmistua siitä, että se toimii.

Sitten sen telemetriatietojen avulla voitiin nähdä, että Aalto-1 toimi jopa erinomaisesti. Sen aurinkopaneelit tuottivat riittävästi virtaa, sen lämpötilat olivat sopivat ja ennen kaikkea sen tietokone sekä muu elektroniikka toimi juuri suunnitellusti.

Ainoa pieni hankaluus oli radiolinkissä ollut kohina, joka johtui ennen kaikkea maa-aseman säädöistä, Kohinan vuoksi yhteys oli hidas, mutta se riitti satelliitin systeemien käynnistämiseen.

Viime päivinä kohinan vähentämisen lisäksi satelliitin toinen UHF-alueella toimiva radiolaitteisto on saatu toimimaan ja myös se toimii kuten pitää. Tietoliikennenopeudet on saatu näin ollen kasvamaan.

Pian dataa alas pikavauhtia

Myös satelliitin rata on saatu määritettyä tarkemmin GPS:n avulla. Näin sen sijainti tiedetään tarkemmin ja antennit voidaan suunnata tarkemmin.

"Kaikki toimii kuten pitää", iloitsee hanketta vetävä Jaan Praks. "Suurinta osaa ylityksistä käytetään datan lähetykseen alas."

"Seuraavaksi otetaan käyttöön nopeampi S-kaistan nopea datalinkki ja sen jälkeen otamme Aalto-1:n kameralla ensimmäisen kuva."

Sen lataus alas maa-asemalle vie kuitenkin vielä vähän aikaa, koska näin aluksi kaikki halutaan tehdä varovasti ja rauhallisesti.

Kaikki hyvin avaruudessa: Aalto-1 toimii ja siihen ollaan yhteydessä

Aalto-1 -blogiAalto-1 viettää jo kolmatta vuorokauttaan avaruudessa. Se kiertää Maan kerran noin 94 minuutissa keskimäärin 505 kilometrin korkeudella olevalla radallaan, joka vie sen joka kierroksellaan niin Etelämantereen kuin pohjoisnavan päältäkin.

Sen rataa voi seurata mm. tällä sivulla - napojen kautta kulkeva rata näyttää ylös-alas sahaavalta kaarelta, joka siirtyy joka kierroksella kartalla hieman länteen päin. Suomen päältä Aalto-1 kulkee noin kaksi kertaa vuorokaudessa, mutta läheltä tapahtuvia ohituksia on enemmän.

Näillä suoraan päältä kulkevien ja hieman vierestä menevien ohitusten aikaan satelliittiin ollaan yhteydessä Aalto-yliopistossa olevan maa-aseman kautta. Otaniemestä siis ei vain kuunnella satelliitin majakkasignaalia, vaan myös otetaan vastaan telemetriatietoja sekä ohjataan satelliittia.

Nyt tapahtuu: Aalto-1 lähti kohti laukaisupaikkaa

Pitkä odottelu alkaa olla ohi, sillä Aalto-1 on tätä kirjoitettaessa matkalla Intiaa, mistä tämä ensimmäinen suomalaisrekisteriin laitettava satelliitti lähetetään avaruuteen näillä näkymin kesäkuun alkupuolella.

Aalto-1 -blogiVaikka viime viikkoina päähuomio on ollut Aalto-2 -satelliitissa, joka on jo avaruudessa Kansainvälisellä avaruusasemalla. Se lähetetään sieltä ulos avaruuteen, eli "kunnolla" avaruuteen ensi tiistaina klo 14.30 Suomen aikaa.

Sen edeltäjä, kovasti Falcon 9 -kantoraketin ongelmien vuoksi viivästynyt Aalto-1 pääsee näillä näkymin sen seuraksi Maata kiertämään kesäkuussa.

Konkreettiset valmistelut tätä varten ovat nyt alkaneet: satelliitti on matkalla Intiaan kohti Sriharikotan niemimaalla sijaitsevaa Satish Dhawanin avaruuskeskusta, missä se asennetaan kesäkuun alussa PSLV-raketin nokkaan.

Laatikot, joissa Aalto-1 kumppaneineen ovat matkalla Intiaan, ovat otsikkokuvassa kuvattuna Delftissä, Hollannissa, juuri ennen matkaan lähtöä.

Nyt se alkaa: avaruusliikenteen vallankumous. Oikeasti.

Vielä jokunen vuosi sitten SpaceX:n suunnitelmille käyttää kantoraketteja uudelleen naurettiin. Etenkin perinteiset avaruusyhtiöt käyttivät kovasti aikaa ja vaivaa osoittaakseen, että homma ei onnistu, ja jos se onnistuu, niin se ei ole kannattavaa.

Nyt SpaceX on kuitenkin osoittanut, että se onnistuu – ja on nähtävästi odotettuakin edullisempaa. Juuri vime viikolla yhtiön perustaja ja toimitusjohtaja Elon Musk kertoi tavoittelevansa seuraavaksi myös rakettien toisten vaiheiden uudelleenkäyttöä sekä sitä, että laukaisuita voitaisiin tehdä päivittäin. 

Kyllä: siis raketti päivässä, eli 365 vuodessa, eli yhtiö yksistään tekisi jotakuinkin kymmenen kertaa enemmän laukaisuita kuin koko maailma tällä hetkellä vuodessa.

Tämä romahduttaa avaruuteen lentämisen hinnan ja tekee siitä taloudellisesti kannattavaa monenmoisille uusille yrittäjille, myös avaruusturisteille. Falcon 9:n raskaan version avulla myös suurien ja painavien rahtien lähettäminen kiertoradalle tulee myös suhteellisen helpoksi ja edulliseksi. 

Eikä SpaceX ole yksin. Myös pienempien rakettien uudelleenkäytössä jo onnistunut Blue Origin on tulossa mukaan kiertoradalle (ja kauemmaksikin) ulottuvaan liikenteeseen.

Yhtiö rakentaa jo suurta, uutta tehdasta New Glenn -kantorakettejaan varten Cape Canaveralissa, Floridassa, aivan SpaceX:n laukaisupaikkojen vieressä. Ei ihme, että yhtiön perustaja ja toimitusjohtaja Jeff Bezos pumpaa tällä haavaa yhtiöönsä miljardi dollaria vuodessa Amazon-verkkokaupallaan saamaansa rahaa, sillä Blue Origin ei ole tuottanut vielä yhtään tulosta, mutta lupaukset ovat erittäin suuria.

Tuplaodotusta: Aallot 1 ja 2 lähdössä

Kun kyse on avaruushankkeista, niin myöhästyminen on ennemminkin sääntö kuin poikkeus. Niinpä odottaminen on kaikille ensimmäistä satelliittiaan tekeville on eräs konkreettisimmista oppitunneista.

Aalto-yliopiston satelliittitiimi on saanut oppia tässä suhteessa enemmän kuin tarpeeksi, sillä Aalto-1 on jo suomalaisista täysin riippumattomista syistä liki kaksi vuotta myöhässä ja nyt Aalto-2:n laukaisu lykkääntyy vain koko ajan eteenpäin.

Vielä maaliskuun alussa tilanne näytti jo varsin hyvältä, kun Aalto-1:n laukaisu avaruuteen päätettiin siirtää SpaceX-yhtiöltä  intialaisraketilla tehtäväksi ja Aalto-2 pakattiin jo rakettinsa nokkaan.