Starshipin viides koelento – lento onnistui erinomaisesti
SpaceX teki sunnuntaina 13. lokakuuta Starship-rakettikokonaisuuden viidennen koelennon. Ja lento oli todella huima: raketin ensimmäinen vaihe, Super Heavy, palasi takaisin laukaisualustalle, tornissa olevat metallivarret nappasivat kiinni raketista ja laittoivat sen takaisin alustalle.
Ihan hullua, mutta samalla nerokasta. Näin raketissa ei tarvita laskeutumisjalkoja ja se saadaan – ainakin periaatteessa – saman tien valmiiksi laukaisupaikalle uutta lentoa varten. Samalla aluksen massasta tulee pienempi, joten taivaalle saadaan laukaistua enemmän tavaraa.
Tällä kerralla lentänyt Super Heavy tuskin nousee ilmaan uudelleen, sillä sitä tutkitaan nyt lennon jälkeen tarkasti. Lisäksi laskeutumisen aikaan moottoritilassa näytti olivan asiaan kuulumaton tulipalo, joka ei haitannut laskeutumista, mutta vaatinee hieman selvittelyä.
SpaceX:n suuri Starship-raketti koostuu kahdesta osasta: on itse Starship-avaruusalus, joka nousee avaruuteen suuren ensimmäisen vaiheen, Super Heavyn työntämänä.
Yhdessä ne ovat yli 120 metriä korkea ilmestys, ja kun Super Heavyn 33 rakettimoottoria käynnistyvät, niin niissä on enemmän työntövoimaa kuin kahdessa aikanaan jättimäisessä Saturn 5 -kuuraketissa. Siis hurja ilmestys, ja sen voin todeta ihan itsekin, kun näin alukset omin silmin viime vuonna Starbasessa, eli SpaceX:n laukaisukeskuksessa Teksasissa.
Jos paikka kiinnostaa enemmän, niin siitä on Tiedetuubin YouTubessa sieltä tekemäni video. Kertauksen vuoksi kuitenkin todettakoon, että Starbase sijaitsee Boca Chicassa, aivan Teksasin eteläkärjessä Meksikon lahden rannalla. SpaceX on rakentanut sinne Starbase-nimisen avaruuskeskuksen ja rakettitehtaan, missä Starshipejä ja boostereita rakennetaan, testataan sekä laukaistaan.
Nyt kyseessä oli Starshipin viides koelento. Aiemmilla lennoilla SpaceX on onnistunut menemään yhä pitemmälle ja lentämään aiempaa paremmin. Kun edellisellä lennolla boosteri, siis ensimmäinen vaihe Super Heavy, onnistui laskeutumaan meren pinnalle ihan parin sentin tarkkuudella haluttuun paikkaan, niin tällä lennolla SpaceX uskalsi yrittää laskeutumista suoraan takaisin laukaisualustalle.
Taustalla on ajatus nopeasta uudelleenkäytetävyydestä. Super Heavy siis laskeutuisi, laitettaisiin takaisin laukaisupaikalle, tarkistettaisiin ja tarvittaessa hieman korjattaisiin, minkä jälkeen uusi Starship nostettaisiin sen päälle, kokonaisuus tankataan ja sitten taas lennetään.
SpaceX haaveilee lennoista kolmen tunnin välein, mutta vielä tässä vaiheessa kannattaa laittaa hieman jarrua ja toivoa, että laukaisuja voisi olla jossain vaiheessa piankin noin kerran viikossa. Sekin olisi jo suoraan sanottuna huimaa, koska Starship voi nostaa avaruuteen 150 tonnia, eli yhtä paljon kuin seitsemän Falcon 9 -rakettia, siis jotakuinkin. Jos Starship ei palaa takaisin alas, vaan on kertakäyttöinen, voisi sen kyydissä olla noin 250 tonnia rahtia.
No, ei mennä vielä noin pitkälle, vaan katsotaan tätä koelentoa.
Lentosuunnitelma
Laukaisu tapahtui klo 7:25 aamulla paikallista aikaa Teksasissa, eli 15.25 Suomen aikaa nyt sunnuntaina iltapäivällä.
Lennojohtajat päättivät noin tunti ja 15 minuuttia ennen laukaisuaikaa tankkauksen aloittamisesta. Nestemäinen metaani ja nestehappi alkoivat virrata silloin niin Starshipiin kuin Super Heavyynkin.
19 minuuttia 40 sekuntia ennen lähtöä rakettimoottoreita alettiin viilentää, jotta superkylmistä ajoaineista ei tullut niihin lämpöshokkia, kun laukaisun hetki koitti.
T – 3 minuuttia 20 sekuntia Starshipin tankit olivat täynnä. Puoli minuuttia myöhemmin Super Heavyn tankit olivat täynnä.
Puolta minuuttia ennen laukaisua päälennonjohtaja antoi lopullisen luvan laukaisuun, koska ongelmia ei ollut. SpaceX on harjoitellut laukaisua ja raketin käsittelyä jo niin moneen kertaan, että tämä alkaa olla jo rutiinia.
Jäähdytysvesi alkoi vyöryä laukaisualustalle viitisen sekuntia ennen lähtöä, moottorien käynnistys alkoi kolmea sekuntia ennen nollaa, ja kun moottorit saivat kerättyä täyden voimansa ja tuottivat enemmän nostovoimaa kuin oli jättiraketin paino, nousi massiivinen kokonaisuus lentoon.
Yllä on lennon profiili, eli tämä viides koelento oli periaatteeltaan kuin neljäs, paitsi että Super Heavy palaisi laukaisupaikalle.
Kun lentoa oli kulunut pari sekuntia päälle minuutin, oli ”Max Q”, eli rakettiin kohdistui suurin aerodynaaminen paine. Se kiisi jo varsin suurella nopeudella, mutta oli vielä varsin matalalla ilmakehässä, missä oli jonkin verran ilmanvastusta.
T – 2 minuuttia ja 33 sekuntia Super Heavyn moottorit sammuivat, paitsi kolme keskimmäistä moottoria. Näin raketin kiihtyvyys ei hiljentynyt kokonaan, jolloin Starshipin irtoaminen raketin päältä onnistui paremmin. Starship sytytti ensin moottorinsa ja irtosi vasta sitten Super Heavystä.
Tätä kutsutaan termillä ”Hot staging” eli moottorit käydessä tehtävä vaiheen irrotus. Näin vaiheiden irrotus tapahtuu siten, että happi ja polttoaine eivät ala hölskyä tankeissaan, kun pieni kiihtyvyys pitää niitä aloillaan.
Super Heavy sytytti sen jälkeen enemmän moottoreita ja kääntyi takaisin kohti laukaisupaikkaa. Ennen kuin jarrutuspoltto alkoi, teki lennonjohto päätöksen: yritetäänkö laskeutumista laukaisualustalle vai ohjataanko raketti turvallisesti mereen?
Koska kaikki oli ok, otettiin suunnaksi laukaisualusta. Tietokoneet tarkkailivat koko ajan raketin tilaa ja lentorataa, mutta päätöksen laskeutumisesta laukaisupaikalle teki lennonjohto, siis ihminen. Tieto päätöksestä piti lähettää komentona raketille.
Kun lentoonlähdöstä oli kulunut vain 6 minuuttia ja 33 sekuntia, syttyi kymmenen rakettimoottoria jarrutuspolttoon. Vauhti alkoi hidastua, raketti lähestyi laukaisualustan tornia, ja pian raketti oli leijumassa tornin vieressä. Se lähestyi tornia, asettui tornissa olevien tukevien metalliottimien, ”Mechazillan”, kohdalle ja ne nappasivat kiinni raketista.
Sitten rakettimoottorit sammuivat ja Super Heavy oli kiinni tornin tukivarsissa. Myöhemmin se jo siirrettiin ja laskettiin laukaisualustalle, paikkaan, mistä se lähti liikkeelle.
Lennon ainoa kummallisuus tapahtui tuossa laskeutumisen aikaan, sillä nähtävästi Super Heavyn rakettimoottorien kohdalla alhaalla oli pieni tulipalo. Se ei haitannut menoa, mutta todennäköisesti ei myöskään ollut suunniteltu. Voi myös olla, että se liittyi Super Heavyn alaosassa olevaan ylimääräisen polttoaineen poistoventtiiliin.
Jännää muuten laskeutumisessa on se, että kun Falcon 9 tekee rakettimoottoreillaan polton ilmakehään saapuessa, niin Super Heavy ei tee sellaista. Falcon 9:n tapauksessa kyse on siitä, että moottorit paitsi hidastavat vauhtia, niin ennen kaikkea niiden kuuma kaasu suojaa rakettia ilmakehän plasmakuumennukselta. Super Heavy sen sijaan putoaa suoraan alas, ja sen moottoritilassa oleva lämpösuoja ottaa vastaan ilmakehän kuumennuksen. Kilpi hehkuikin punaisena selvästi raketissa, kun se tuli alas.
Samaan aikaan kun Super Heavy sorvasi laskeutumistaan lähtöpaikalleen, jatkoi Starship kohti korkeuksia. Sen moottorit sammuivat kohdassa T + 8 minuuttia ja 27 sekuntia. Tuolloin alus oli avaruudessa, mutta ei kiertoradalla, koska rata oli määritelty tarkoituksella sellaiseksi, että se päätyy ilmakehään toisella puolella maapalloa.
Normaalisti avaruudesta takaisin palatessa tehtävää ratapolttoa ei tarvittu, vaan alus alus syöksyi ilmakehään kun lentoa on kulunut noin 48 minuuttia.
Viitisentoista minuuttia myöhemmin ilmakehän kuuma plasma alkoi helliä alusta sen pudotessa alaspäin. Kuten edelliselläkin lennolla, saatiin Starlink-satelliittien kautta uskomattoman hyvää kuvaa ja telemetriatietoja, vaikka usein maahanpaluun aikana yhteys alukseen menee poikki useiden minuuttien ajaksi. Nyt yhteys pätkäisi vain vähäksi aikaa. Starshipin iso koko auttaa tässä, sillä se ikään kuin auraa plasmaan aukon aluksen yläpuolelle, jolloin signaali pääsee taivaalle ja satelliitteihin.
Starship selvisi ilmakehään saapumisen tulipätsistä. Se laskeutui alaspäin mahallaan ja nopeus hidastui ilmakehän tihentyessä korkeuden pudotessa.
Alus käynnisti keskimmäiset rakettimoottorinsa ja heilautti itsensä pystyasentoon juuri ennen laskeutumista. Sitten se laskeutui perä edellä alaspäin meren pinnalle, osui siihen pehmeästi ja samaan tapaan kuin se laskeutuisi normaalisti sitten myöhemmin laukaisualustan tornin luokse samaan tapaan kuin Super Heavy teki nyt. Mereen osuttuaan Starship räjähti, mikä ei ollut lainkaan yllätys. Se oli työnsä tehnyt.
Lento siis onnistui paremmin kuin uskalsin toivoa.
Todennäköisesti SpaceX tekee seuraavan koelennon hyvin pian; he tavoittelevat rutiinia raketin laukaisemisesta, Super Heavyn laskeutumisesta, ja lisäksi toiveena on myös saada Starship laskeutumaan takaisin laukaisupaikalle. Kenties tämä on seuraavan lennon tärkein tavoite.
Rutiini on avainsana. SpaceX on kehittänyt jo tavan tehdä aluksia teollisella tehokkuudella, ja seuraavaksi niitä halutaan lennättää samaan tapaan. Tämä saattaa tapahtua hyvinkin pian, sillä raketteja ja aluksia on valmiina odottamassa.
Kuvat tästä viidennestä koelennosta – kuten aikaisemmistakin – olivat kuin tieteiselokuvista, paitsi että ne olivat totta. Mieleeni tulevat Falcon 9:n ensimmäisten vaiheiden ensimmäiset laskeutumiset noin kymmenen vuotta sitten, jolloin ne olivat kuin scifiä, väläys tulevasta. Ja ne olivatkin, sillä nyt laskeutumiset menevät jo rutiinilla. Onnistuneita laskeutumisia on jo 353 ja alkuvaikeuksien jälkeen epäonnistumisia on ollut hyvin harvoin.
On hyvin todennäköistä, että Super Heavyn ja Starshipin lennot ja laskeutumiset ovat rutiinia jo parin vuoden päästä. Kenties jo aikaisemminkin.
Sunnuntai 13. lokakuuta 2024 oli suuri päivä avaruuslentojen historiassa.
—
Tässä vielä lennon tärkeimmät vaiheet SpaceX:n sivuilta kopioituna:
| 01:15:00 | SpaceX Flight Director conducts poll and verifies GO for propellant load |
| 00:49:50 | Ship fuel (liquid methane) load underway |
| 00:48:40 | Ship LOX (liquid oxygen) load underway |
| 00:40:40 | Booster fuel load underway |
| 00:34:03 | Booster LOX load underway |
| 00:19:40 | Raptor begins engine chill on booster and ship |
| 00:03:20 | Ship propellant load complete |
| 00:02:50 | Booster propellant load complete |
| 00:00:30 | SpaceX flight director verifies GO for launch |
| 00:00:10 | Flame deflector activation |
| 00:00:03 | Raptor ignition sequence begins |
| 00:00:00 | Raptor full throttle |
| 00:00:02 | Lift-off |
| 00:01:02 | Max Q (moment of peak mechanical stress on the rocket) |
| 00:02:33 | Super Heavy MECO (most engines cut off) |
| 00:02:41 | Hot-staging (Starship Raptor ignition and stage separation) |
| 00:02:48 | Super Heavy boostback burn start |
| 00:03:41 | Super Heavy boostback burn shutdown |
| 00:03:43 | Hot-stage jettison |
| 00:06:08 | Super Heavy is supersonic |
| 00:06:33 | Super Heavy landing burn start |
| 00:06:50 | Super Heavy splashdown if no catch attempt |
| 00:06:56 | Super Heavy landing burn shutdown and catch attempt |
| 00:08:27 | Starship engine cutoff |
| 00:48:03 | Starship entry |
| 01:02:34 | Starship is transonic |
| 01:03:43 | Starship is subsonic |
| 01:05:15 | Landing flip |
| 01:05:20 | Landing burn |
| 01:05:34 | An exciting landing! |
Vastaa
Aalto-1:n, Sunstormin ja Cluster-nelikon Salsan taivaallinen vaellus päättyi
Eilen, 8. syyskuuta illalla noin klo 21:47 Suomen aikaa, Cluster-satelliittinelikon ensimmäinen satelliitti putosi Maahan 24 vuotta kestäneen tutkimusrupeaman jälkeen. Kolme muuta Cluster-satelliittia ohjataan alas tuhoutumaan ilmakehässä lähivuosina. Kussakin on mukana oululaista avaruustekniikkaa.
Myös kaksi suomalaissatelliittia putosi alas viime viikolla, mukana myös ensimmäinen kokonaan Suomessa tehty ja virallisesti myös ensimmäinen suomalainen satelliitti, Aalto-1. Sen loppu koitti viikko sitten sunnuntaina. Torstaina oli vuorossa taas toinen suomalaisatelliitti, Sunstorm.
Kerron alla olevalla videolla mistä on kyse, mutta videon pääviesti on myös tässä jutussa luettavassa muodossa – osa meistä kun mieluummin lukee kuin katselee videoita…
Satelliitit puotavat luonnostaan alas
Se, että satelliitit putoavat lopulta alas ja tuhoutuvat ilmakehän kitkakuumennuksessa, on täysin normaalia. Kun satelliitti lähetetään avaruuteen Maata kiertämään, se putoaa vähitellen alaspäin ja radan vajoamisnopeus riippuu ratakorkeudesta, satelliitin koosta ja muun muassa Auringon aktiivisuudeta. Aurinko on hyvin aktiivinen, sen säteily ikään kuin paisuttaa ilmakehän yläosia, jolloin satelliittien radat tulevat alaspäin normaalia nopeammin.
Vielä satojenkin kilometrien korkeudessa on ilmakehän rippeitä: hyvin, hyvin harvaa kaasua, joka saa aikaan ilmanvastusta, joka puolestaan hidastaa satelliittien ratanopeutta ja saa ne putoamaan alaspäin.
Mitä alemmas satelliitti putoaa, sitä enemmän harva kaasu hidastaa ratanopeutta, ja sitä nopeammin satelliitti putoaa. Lopulta ilmakehä haukkaa satelliitin huomaansa, rata kääntyy yhä kiihtyvästi alaspäin ja noin 80 kilometrin korkeudessa satelliitti alaa hajota kitkakuumennuksessa. Tulipätsistä mahdollisesti selviävät osat putoavat lopulta melkein suoraan alas – tosin pienistä satelliiteista ei juurikaan selviä mitään pinnalle saakka, vaan ne tuhoutuvat käytännössä kokonaan ilmakehään iskeytyessään.
Jos tämän kohtalon haluaa välttää, pitää satelliittiin laittaa rakettimoottori, jolla satelliittia sysätään säännöllisen epäsäännöllisesti ylöpäin. Näin se pysyy radallaan.
Cluster-satelliiteissa on rakettimoottorit, joilla niiden hyvin soikeaa rataa on voitu paitsi pitää yllä, niin myös muuttaa. Ja myös ratamuutosten avulla ne pystytään ohjaamaan alas varsin tarkasti haluttuun paikkaan ja haluttuun aikaan.
Jos rakettimoottoria ei ole, kuten ei ollut Aalto-1:sä eikä Sunstormissa, niin alas putoaminen on väistämätöntä. Putoamisen tarkkaa aikaa ja paikkaa niiden tapauksessa ei voi sanoa etukäteen, koska moni asia vaikuttaa putoamisnopeuteen. Esimerkiksi viimeaikainen Auringon korkea aktiivisuus on tehnyt ennustamisesta hieman hankalaa.
Se, että matalalla olevat satelliitit putoavat itsestään alas on oikein hyvä asia. Näin ne eivät jää kiertämään Maata avaruusromuna. Luonto hoitaa ne alas automaattisesti. Pienet satelliitit tuhoutuvat ilmakehän kitkakuumennuksen lämpimässä syleilyssä kokonaan. Ne suhahtavat taivaalla tähdenlentoina, ja höyrystyvät.
Aalto-1, Suomen ensimmäinen satelliitti
Aalto-1 putosi ja tuhoutui sunnuntain 1.9. kello 12:00 ja maanantain 2.9. kello 6:00 välisenä aikana Suomen aikaa. Siihen ei voitu olla silloin yhteydessä, joten tarkkaa aikaa ja putoamispaikkaa ei tiedetä.
Aalto-1:n tarina on kiinnostava ja opettavainen. Kyseessä on niin sanottu kolmen yksikön cubesat, kooltaan noin 30 x 10 x 10 senttimetriä, ja se tehtiin Aalto-yliopistossa opiskelijaprojektina.
Satelliitti-idean alullepanija ja projektin vetäjä oli Aalto-yliopiston Jaan Praks, nykyisin professori, joka alkoi kerätä opiskelijaryhmää satelliitin tekemistä varten jo 2010.
Vuonna 2011 satelliitti alkoi hahmottua. Suuri osa siitä tehtäisiin itse, vaikka nanosatelliitteihin sai jo tuolloin ostaa osia maailmalta. Tietokone, sähköjärjestelmä ja muut olennaiset osat satelliittia suunniteltiin ja tehtiin itse – olihan tämä opiskelijoiden kouluttamiseen tarkoitettu hanke.
Satelliittiin tulisi kameran lisäksi kaksi tutkimuslaitetta: VTT:n kehittämä uudelainen, pienikokoinen kuvantava spektrometri AaSI, Helsingin ja Turun yliopistojen yhteistyönä syntynyt säteilymittari RADMON sekä Ilmatieteen laitoksen suunnittelema plasmajarru.
Rahoituksen saaminen oli vaikeaa, suomalaissatelliittihankkeelle suoranaisesti naurettiin ja sitä pidettiin typeränä ja tarpeettomana, mutta Jaan jaksoi puskea sitä eteenpäin.
Lisänaurua tuli siitä, että hanke viivästyi. Satelliitti oli tarkoitus alunperin laukaista vuonna 2013 tai 2014, mutta se ei ollut tuolloin vielä valmis.
Mutta vuonna 2016 se oli, ja se esiteltiin julkisuudelle.
Vielä edellisenä vuonna tarkoitus oli laukaista se matkaan SpaceX:n Falcon 9 -raketilla, mutta kesäkuussa 2015 Falcon 9:n laukaisu epäonnistui ja syyskuussa 2016 toinen raketti räjähti ennen laukaisua tehtävää koekäyttöä valmisteltaessa. Falcon 9 -rakettien laukaisut olivat jäissä pitkän aikaa, joten pienen odottelun jälkeen laukaisu vaihdettiin hollantilaisen laukaisuvälittäjän avulla intialaisrakettiin.
Satelliitti toimitettiin laukaisuvälittäjälle toukokuussa 2016. Olin mukana viemässä satelliittia, ja tunnelma oli tuolloin korkealla: satelliitti asennettiin laatikkoon, laukaisusovittimeen, joka kiinnitettäisiin myöhemmin rakettiin. Sen jälkeen kun luukku satelliitin päällä suljettiin, ei sitä avattaisi ennen kuin avaruudessa. Silloin laatikon pohjassa oleva jousi ponnauttaisi satelliitin avaruuteen.
Viimein juhannusaattona 2017 intialainen PSVL-raketti vei Aalto-1:n avaruuteen. Satelliittiin saatiin pian yhteys Otaniemessä olevan maa-aseman kautta. Olennainen osa hanketta oli tuo maa-asema, sillä satelliitin suunnittelun ja tekemisen lisäksi tarkeää oli sen operointi omalla maa-asemalla. Satelliittia ohjattiin siis itse ja sen telemetriaa, kuvia ja mittaustietoja vastaanotettiin Otaniemessä sekä komentoja ylös satelliittiin lähettämällä.
Yhteys oli mahdollinen vain satelliitin ollessa Espoon horistontin yläpuolella radallaan. Ylilentoja oli noin kolme vuorokaudessa. Kunkin aikana yhteys oli mahdollinen 3-7 minuutin ajan.
Tärkein Aalto-1:n saavutus oli se, että hanke sysäsi käyntiin hurjan kehityksen Suomen avaruusalalla. Yli 80 opiskelijaa oli mukana satelliittia suunnittelemassa, tekemässä tai operoimassa.
Satelliitti oli myös ensimmäinen satelliitti, joka rekisteröitiin virallisesti suomalaiseksi avaruusesineeksi. Se pakotti Suomen tekemään oman avaruuslain ja avaruusesinerekisterin. Sille myönnettiin Suomessa ensimmäinen satelliitin radiolupa ja käyttölupa.
Projektissa mukana olleet opiskelijat ovat perustaneet yhtiöitä, jotka ovat nyt suomalaisen avaruusteollisuuden tähtiä. ICEYE, Kuva Space, eli alun perin Reaktor Space Lab, Aurora Propulision ja Arctic Astronautics, jonka yksi perustajista olen itse – nämä kaikki saivat alkunsa Aalto-1 -hankkeesta.
Siis iso kiitos ja kumarrus Aalto-1:lle sekä Jaan Praksille, joka puski projektia eteenpäin kaikista vastoinkäymisistä ja epäilyksistä huolimatta. Pienen satelliitin tuhoutuminen ja muuttuminen tähtisumuksi noin viikko sitten oli loppu tärkeälle ajanjaksolle suomalaisessa avaruushistoriassa.
Aurinkomonitori Sunstorm
Kkiinnostava oli tuo toinenkin Maajan palannut ja ilmakehässä palanut satelliitti, Sunstorm.
Nimensä mukaisesti satelliitti tehtiin havaitsemaan Auringon purkauksia, ja sen mittalaitteena oli suomalaisen Isaware-yhtiön tekemä aurinkomonitori.
Satelliitti laukaistiin avaruuteen 17 elokuuta 2021 Vega-kantoraketilla Euroopan avaruuslaukaisukeskuksesta, Kourousta. Alas se syyöksyi keskiviikkona, 4. syyskuuta aamupäivällä Suomen aikaa.
Sunstorm pystyi tekemään tärkeitä havaintoja muun muassa helmikuussa 2022, kun yli 40 Starlink-satelliittia tuhoutui aurinkomyrskyn vuoksi heti laukaisunsa jälkeen, ja huhtikuussa 2022, kun toinen voimakas aurinkomyrsky osui Maahan.
Kuva Spacelle Sunstorm oli tärkeä satelliitti siksi, että sen kokemuksin yhtiö pystyi kehittämään seuraavan satelliittinsa, Hyperfield-1:n, joka laukaistiin avaruuteen nyt elokuussa.
Isaware, ja sen apuna oleva konsortio, puolestaan on tekemässä XFM-aurinkomonitoristaan uutta versiota, joka laukaistaan avaruuteen Yhdysvaltain meren- ja ilmastontutkimushallinto NOAAn sääsatelliitissa vuonna 2025.
Aurinkotuulen vaikutuksia havainnut Cluster-satelliittinelikko
Cluster on jännä hanke, jonka tarkoitus oli mitata Maan lähiavaruuden sähkökenttää, magneettikenttää ja varattuja hiukkasia kolmeulotteisesti neljän muodostelmassa lentävän satelliitin avulla. Ideana oli se, että samanlaisia mittauksia tehdään neljässä lähekkäin olevassa paikassa.
Satelliittien välistä etäisyyttä on muutettu useampaan kertaan ja se on vaihdellut 100 ja 5 000 kilometrin välillä. Kun muodostelman kokoa muutetaan, mutta sen muoto pidetään koko ajan samanlaisena, on mahdollista tutkia Maan magnetosfääriä eri mittakaavoissa.
Satelliittien rata oli hyvin soikea, noin 16 000 kilometristä 160 000 kilometriin, jolloin ne saattoivat joka kierroksellaan tehdä mittauksia myös eri etäisyyksillä maapallosta.
Päätarkoitus oli selvittää sitä, miten Aurinko vaikuttaa aurinkotuulellaan ja säteilyllään Maahan, maapallon lähiavaruuteen ja avaruussääilmiöiden syntymiseen.
Aivan alun perin kaikki neljä satelliittia laukaistiin matkaan Ariane 5:n ensilennolla vuonna 1996. Tuo laukaisu kuitenkin epäonnistui, ja satelliitit tuhoutuivat.
Hyvin pian satelliitit päätettiin tehdä uudelleen, pääosin jo tuolloin valmiina olleista varaosista. Ne laukaistiin matkaan kaksi satelliittia kerrallaan heinä- ja elokuussa 2000.
Lennon pituudeksi tuolloin suunniteltiin kahta vuotta, sillä ajateltiin, että tuossa ajassa satelliitit ehtisivät tuottaa tarpeeksi tietoa. Satelliitit kuitenkin toimivat hyvin, ne tuottivat kiinnostavia havaintoja, ja tutkijaryhmä onnistui saamaan kerta toisensa jälkeen lisärahoitusta lennon jatkamiseen, joten kahdesta vuodesta tuli lopulta 24 vuotta.
Nyt polttoaine alkaa olla lopussa ja aurinkopaneelien teho on heikentynyt niin, että jatko ei ole enää mahdollinen. Siksi kaikki neljä satelliittia ohjataan alas yksi kerrallaan.
Ensimmäisenä alas tuli Cluster-satelliitti numero 2. Muut ohjataan alas vuosina 2025 ja 2026.
Kullakin satelliitilla on nimensä: nyt tuhoutunut satelliitti oli Salsa. Satelliitit nimettiin tanssien mukaan, koska ne ikään kuin tanssivat siellä avaruudessa aurinkotuulen tahdissa. Tanssiaan jatkavat vielä Tango, Rumba ja Samba.
Satelliitit siis ohjataan hallitusti alas, ja tämä on ainutlaatuinen tapaus, koska tällaisella hyvin soikealla radalla olevia satelliitteja ei ole koskaan ohjattu törmäämään ilmakehään tiettyyn aikaan tietyssä paikassa.
Euroopan avaruusoperaatiokeskuksessa ESOCissa oleva lennonjohto on onnistunut tässä, vaikka satelliitit eivät ole tehneet sitä helpoksi. Niiden aurinkopaneelit tuottavat niin vähän enää virtaa, että aina ollessaan ratansa Maata lähimmissä osissa ne sammuvat tai ovat vähällä sammua, vaikka niiden kaikki muut kuin keskustietokone ja radiovastaanotit on sammutettu. Mutta koska ne on ohjattu käynnistymään automaattisesti sammumisen jälkeen, on ne saatu aina taas linjoille, joskin tähän menee aika ylimääräistä aikaa.
Kussakin Cluster-satelliitissa on Suomessa, Oulun yliopistossa tehdyt kaksi instrumenttia: sähkökenttää mittaava EFW ja RAPID-hiukkastutkimuslaite. Suomalaistutkijat ovat olleet mukana myös analysoimassa havaintoja ja niitä käytetään vielä pitkään tutkimuksessa, joka koskee Maan lähiavaruuden olosuhteita ja avaruussäätä.
Jännää tässä maahanpaluussa nyt illalla oli myös se, että sitä oltiin havaitsemassa paikan päällä Pääsiäissaarten luona. Tuo kolkka maapallosta on hyvin harvaan asuttu, siellä on oikeastaan vain merta, joten se sopii hyvin satelliittien tuhoamiseen.
Tästä noin 600-kiloisesta satelliittista tuskin selviää juuri mitään pinnalle saakka, mutta kun ja jos sen tuhoutumista voidaan seurata, kuvata ja mitata, niin tämä auttaa ymmärtämään paremmin sitä, miten satelliitit tuhoutuvat ilmakehään osuessaa. Yleisesti ottaen tiedetään, että ne alkavat kuumentua hyvin pian noin 80 kilometrin korkeudessa ja tuhoutuvat pian sen jälkeen kitkakuumennuksen tulipätsissä.
Mutta kaikki tarkemmat tiedot ovat tervetulleita. Siksi Euroopan avaruusjärjestö lähetti paikalle kameroilla ja mittalaitteilla lastatun lentokoneen, ja toivottavasti he saivat hyvän saaliin.
Lisään kuvia tähän juttuun, kun niitä on saatavilla.
2 kommenttia “Aalto-1:n, Sunstormin ja Cluster-nelikon Salsan taivaallinen vaellus päättyi”
Vastaa
Miksi Jupiteriin lentävä Juice-luotain tuli takaisin Maan luokse ja lähti kohti Venusta?
Viime yönä, juuri jälkeen puolenyön, planeettainvälinen tunkeutuja suhahti hyvin läheltä maapalloa. Se oli lähimmillään klo 00:56 Suomen aikaa vain 6840 kilometrin päässä Maasta.
Tuo tunkeutuja oli Euroopan avaruusjärjestön Juice-luotain, joka koukkasi kotiplaneettansa läheltä pitkällä matkallaan kohti jättiläisplaneetta Jupiteria.
Monet ovat ihmetelleet sitä, miksi Jupiteriin matkaava luotain paitsi tuli maapallon luokse, niin myös sitä, että tästä luotain suuntaa kohti Venusta. Miksi ihmeessä Jupiteriin menevä luontain on matkalla Venukseen?
Syynä on temppu nimeltä painovoimalinkous, eli gravitaatiolinkous. Kun pieni kappale (kuten planeettaluotain) ohjataan lentämään juuri sopivalla radalla läheltä isoa taivaankappaletta (kuten Maa tai Venus), niin isomman kappaleen painovoima sysää luotainta suurempaan nopeuteen ja kääntää sen lentorataa.
Tämä vaatii luonnollisesti tarkkaa laskemista ja radanmääritystä, jotta vauhtia saadaan lisää ja ratamuutos on juuri haluttu. Kiihdyttämisen sijaan temppua voidaan käyttää myös hidastamiseen: esimerkiksi sisemmäksi aurinkokunnassa lentävät Solar Orbiter ja BepiColombo käyttävät painovoimalinkouksia liike-energiansa vähentämiseen.
Lähes kaikki planeettaluotaimet käyttävät tätä menetelmää nykyisin, koska siten luotain voi olla suurempi ja painavampi kuin se voisi olla tapauksessa, jossa se laukaistiin suoralla lentoradalla kohti määränpäätään. Luotaimeen voidaan siten laittaa enemmän tai parempia tutkimuslaitteita, sekä lisää polttoainetta, jonka avulla luotain voi tehdä tutkimuksiaan pitemmän aikaa.
Haittapuolena on lentoajan piteneminen. Esimerkiksi Juice tekee sisemmässä aurinkokunnassa kuusi vuotta kestävän tourneen ennen kuin sillä on lopulta tarpeeksi vauhtia lähetäkseen kohti Jupiteria.
Juice laukaistiin matkaan viime vuoden huhtikuussa ja se teki tämän ensimmäisen ohilentonsa nyt 19.-20. elokuuta tänä vuonna. Kyseessä oli itse asiassa kaksi linkoamista, mutta palaan tähän myöhemmin.
Seuraava vauhdinlisäämisohilento tapahtuu ensi vuoden elokuussa, kun Juice varastaa hieman energiaa Venukselta. Sitä seuraa sitten kaksi Maan ohilentoa syyskuussa 2026 ja tammikuussa 2029. Perille Jupiteriin luotain saapuu heinäkuussa 2031 ja viettää siellä ainakin neljä vuotta jättiläisplaneettaa ja sen kuita tutkimassa.
Myös Jupiteria kiertäessään Juicen lennonjohtajat turvautuvat painovoimalinkoamisiin. Silloin taivaallista biljardia pelataan Jupiterin kuilla, joiden vetovoimaa käytetään lähinnä radan muuttamiseen, ei niinkään nopeuden lisäämiseen. Kun ratamuutoksia tehdään painovoimalinkoamisilla rakettimoottorien käytön sijaan, säästetään polttoainetta.
Ellei mitään yllättävää tapahdu, pystyneekin Juice jatkamaan tutkimuksiaan vielä vuosia suunnitellun neljän vuoden jälkeen.
Miten painovoimalinkous tehdään?
Idea painovoimalinkoamisesta on jo satakunta vuotta vanha. Ensinnä sellaista hahmotteli venäläinen Juri Kondratjuk vuonna 1918, mutta idea julkaistiin vasta vuonna 1938 – tai oikeastaan vasta 60-luvulla, kun alun perin julkaisematta jäänyt osa käsikirjoitusta tuli päivänvaloon.
Niinpä ensimmäisenä ajatuksen pääsi esittämään julkisesti latvialainen (mutta Venäjällä ja sitten Neuvostoliitossa asunut) Friedrich Zander vuonna 1925 ilmestyneessä artikkelissaan.
Käytännössä asiaa päästiin testaamaan varsin pian avaruusajan alettua. Neuvostoliiton Luna 3 onnistui kuvaamaan Kuun etäpuolen ensimmäisenä, kiitos lentoradan, jota lentämällä Kuu käänsi vetovoimallaan luotaimen rataa sopivasti takapuolelle. Vuosi oli 1959.
Planeettalennoilla ensimmäisen kerran temppua käytti Nasan Mariner 10. Vuonna 1972 laukaistu luotain käytti Venuksen painovoimaa hyväkseen päästäkseen Merkuriusta tutkimaan.
Samana vuonna laukaistu Pioneer 10 suuntasi puolestaan Jupiteriin. Matkalla sinne ei painovoimalinkousta tarvittu, mutta Jupiterin ohi lentäessään ja sitä tutkiessaan luotain sai niin paljon lisää vauhtia, että Pioneer 10:stä tuli ensimmäinen ihmisen tekemä laite, joka lensi niin nopeasti, että se pystyi poistumaan aurinkokunnasta.
Yhteys Pioneer 10 -luotaimeen menetettiin vasta vuonna 2003, jolloin se oli jo 12 miljardin kilometrin päässä meistä.
Pioneer 10 -luotainta vuonna 1973 seuranneen Pioneer 11:n lentorata puolestaan säädettiin siten, että Jupiterin ohilennon jälkeen se pääsi tutkimaan myös Saturnusta.
Tuolloin oli jo suunnitteilla myös hurjempi lento, jolla planeettojen ohilentojen avulla päästäisiin tutkimaan lähes kaikki ulkoplaneetat lähiohituksilla. Vuonna 1961 Nasan Jet Propulsion Laboratoryssä työskennellyt Michael Minovitch äkkäsi, että Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus olivat juuri sopivasti sellaisissa kohdissa ratojaan, että näppärästi tehdyllä lentoradalla luotain voisi käydä tutkimassa niitä kaikkia.
Idea sai nimen Suuri Planeettakierros, Planetary Grand Tour, ja JPL:n toisen tutkijan Gary Flandron vetämä ryhmä laski vuonna 1964 lentoradat luotaimille, jotka myöhemmin tunnettiin nimillä Voyager 1 ja 2.
Tähän mennessä kaikkein hurjin painovoimalinkous tapahtui vuonna 1992 kun eurooppalainen Ulysses-aurinkoluotain käytti Jupiteria päästäkseen Auringon napa-alueiden yli lentävälle radalle. Pääsy planeettojen ratatasosta pois vaatii paljon energiaa, jota Jupiterin ohitus antoi.
Nyt lähes kaikki planeettaluotaimet käyttävät painovoimalinkousta – siitä on tullut rutiinia.
Juicen ohilento
Tämä nyt juuri tapahtunut Juice-luotaimen ohilento on historiallinen siksi, että kyseessä on kaksoisohilento: ensin painovoimalinkousmanöveeri tehtiin Kuun avulla ja sitten Maan avulla. Lentoradan suunnittelu ja luotaimen ohjaaminen oli haastava temppu, mutta ESAn Saksassa, Darmstadtissa olevassa avaruusoperaatiokeskuksessa ESOC:issa ollaan jo hyvin rutinoituneita vaikeisiin lentoihin.
Kokemusta on saatu etenkin komeettaa tutkineen Rosetta-luotaimen avulla. Matka Churyumov-Gerasimenko -komeetalle ja etenkin lentely erilaisilla kiertoradoilla sen luona ovat edelleen monimutkaisin avaruusluotaimella tehty operaatio. Tanssi painovoimakenttien kanssa oli olennainen osa sitä.
Tämä Juicen ohilento alkoi hälytyksellä: vaarallisella radalla olevia asteroideja ja komeettoja etsivät järjestelmät havaitsivat elokuun alussa omituisen, maapalloa kohti kiitävän kohteen ja antoivat varoituksen.
Niiden mukaan kohti Maata oli tulossa 50 metriä halkaisijaltaan oleva asteroidi, joka ei osuisi, mutta menisi ohi todella läheltä.
Hyvin pian luonnollisesti ymmärrettiin, että kyseessä oli Juice. Juice ei ole aivan 50-metrinen, mutta koska arvio koosta tehdään kohteen kirkkauden perusteella ja avaruusaluksen suuret, 27 metriä kärkiväliltään olevat aurinkopaneelit heijastavat hyvin valoa, näytti Juice kokoaan suuremmalta.
Juicen Kuun ohilento tapahtui elokuun 19. ja 20. päivien välisenä yönä, ja lähimpänä Kuuta luotain oli klo 00:15 Suomen aikaa tiistaina 20.8.
Maan ohilento tapahtui noin vuorokausi myöhemmin, siis viime yönä. Lähimpänä Maata Juice oli 00:56 Suomen aikaa 20.8., jolloin se kiisi 6840 kilometrin korkeudessa Aasian kaakkoisosien ja Tyynen valtameren päällä.
Kuvien ottamisen lisäksi Juice teki ohilentojen aikaan havaintoja tutkimuslaitteilla. Kymmenestä kyydissä olevasta instrumentista kahdeksan oli nyt toiminnassa. Niiden tietoja lähetetään pian Maahan ja käytetään pääasiassa mittalaitteiden kalibrointiin.
Juicen lennonjohdon päällikkö Ignacio Tanco totesi ESAn tiedotteessa, että kaikki sujui hyvin. ”Meillä ei ollut pienintäkään vikaa.”
Normaalisti pitkän lennon aikana luotaimeen ei olla jatkuvassa yhteydessä, mutta nyt ohilennon aikaan luotain oli koko ajan lennonjohdon komennossa. Lentorata oli hienosäädetty oikeaksi jo ennen lähiohituksia, joten varsinaisen toiminnan aikaan ohjaimissa oli Newton luonnonlakeineen. Lennonjohdon tehtäväksi jäi kääntää luotainta sopivaan asentoon riippuen siitä, mitä haluttiin kuvata, mistä tehdä mittauksia, mihin aurinkopaneelien haluttiin osoittavan ja niin edelleen.
Luotaimen jatkuva ohjaaminen alkoi 17. elokuuta ja jatkuu huomiseen (22.8.). Tancon mukaan painovoimalinkouksella säästettiin jopa 150 kiloa polttoainetta.
Kuun ohilento antoi Juicelle 0,9 km/s lisää vauhtia (suhteessa Aurinkoon) ja käänsi lentorataa kohti maapalloa. Maa puolestaan sysäsi luotainta niin, että se sai 4,8 km/s lisää nopeutta (taas suhteessa Aurinkoon) ja sen lentorata kääntyi peräti 100° verrattuna suuntaan ennen ohitusta.
Nyt Juice lentää sisemmäksi aurinkokunnassa ja tekee Venuksen ohilennon noin vuoden kuluttua. Venus kääntää radan jälleen kohti maapalloa.
ESA lupaa tietoja Juicen mittalaitteista ja lisää kuvia lähiviikkojen aikana. Niitä odotellessa suosittelen katsomaan vaikkapa tätä vanhaa videota Juice-luotaimesta:
2 kommenttia “Miksi Jupiteriin lentävä Juice-luotain tuli takaisin Maan luokse ja lähti kohti Venusta?”
-
Jarmo Karvosenoja sanoo:
Kiitos mielenkiintoisesta videosta.
-
Jari Mäkinen sanoo:
Kiitos kiitoksesta!
-
Vastaa
Ovatko astronautit jumissa avaruudessa?
Ilmailu- ja avaruusyhtiö Boeingin tekemä Starliner-avaruusalus on ensimmäisellä koelennollaan, jolla on mukana avaruuslentäjiä. Tätä ennen alus on tehnyt kaksi lentoa automaattisesti ja kauko-ohjattuna matkustajanaan vain astronauttia mallintanut nukke.
Tämä lento alkoi 5. kesäkuuta, kun alus nousi matkaan Floridasta Cape Canaveralista Atlas-kantoraketin nokassa. Aluksen kyydissä olleiden Butch Wilmoren ja Sunita Williamsin aikomus oli telakoitua kansainväliseen avaruusasemaan, viettää siellä kahdeksan vuorokautta ja palata takaisin. Heidän päätehtävänään oli tarkkailla koko ajan miten Starliner käyttäytyy avaruudessa – onko se valmis kyytimään astronautteja rutiininomaisesti asemalle ja takaisin.
Tällaisenaan nähtävästi ei, sillä aluksessa on vikoja. Paluumatkaa on viivytelty jo kahden kuukauden ajan, eikä tällä hetkellä ole selvää milloin ja millä aluksella Wilmore ja Williams palaavat. Lennon Boeingilta tilannut Nasa pohtii parhaillaan onko Starliner kykenevä tuomaan astronautit takaisin turvallisesti.
Asiasta kertoneet tiedotusvälineet ovat luonnollisesti vetäneet mutkia suoraksi ja kertoneet, että astronautit ovat jumissa, jopa hylättyinä avaruudessa. Selitin alla olevalla videolla mistä on kyse, ja laajennan selitystä vielä tässä blogissa.
Nasan tilaama alus ja lento
Starlinerin lennon taustalla on Nasan Commercial Crew Program -niminen hanke, joka alkoi pian sen jälkeen, kun Nasa pätti lopettaa avaruussukkuloiden käytön ja siirtää ne eläkkeelle. Kansainvälinen avaruusasema oli saatu valmiiksi vuonna 2011 ja sen jälkeen vain astronautteja ja rahtia piti kuljettaa asemalle sekä tuoda sieltä takaisin.
Rahtipalveluista Nasa teki sopimuksen vuonna 2008 tilaamalla lentoja SpaceX:ltä ja Orbital Sciences -yhtiöltä. Avaruuslentäjien kuljettamisesta tehtiin toinen sopimus vuonna 2014 (usean vuoden kestäneen tarjouskilpailun päätteeksi). Tilaus lennoista annettiin Boeingille ja SpaceX:lle. Kummassakin tapauksessa yhtiöitä oli kaksi, jotta yhden aluksen mahdollisten ongelmien vuoksi toisella voitaisiin jatkaa toimintaa. Tämä osoittautui hyväksi ratkaisuksi kummassakin tapauksessa myöhemmin.
SpaceX tarjosi astronauttilennoille Dragon-rahtialuksensa, ihmisten kuljettamiseen sopivaa versiota. Käytännössä yhtiö tekisi isomman ja paremman version aluksestaan ja sitä käytettäisiin hieman versioituna ihmisten ja rahdin kuljettamiseen. Uusi alus tunnetaan nimellä Dragon 2, ja sen ihmiselle sopiva versio nimellä Crew Dragon.
Boeing puolestaan tarjosi kokonaan uutta, tosin hyvin perinteisiin ratkaisuihin turvaavaa alusta, jonka nimeksi tuli CST-100 Starliner.
Nasa antoi rahaa alusten kehittämiseen ja sitten erikseen lentojen toteuttamiseen. Boeing sai 460 miljoonaa dollaria aluksen tekemiseen ja 4,2 miljardia dollaria. SpaceX sai puolestaan 440 miljoonaa dollaria ja 2,6 miljardia dollaria. Kumpikin yhtiö sitoutui kehittämään, testaamaan ja koelentämään alukset saamallaan rahalla, sekä tekemään sen jälkeen kuusi miehistönvaihtolentoa.
Suuri ero summissa on herättänyt kovasti puhetta jälkikäteen, etenkin kun enemmän saanut Boeing on tuottanut Nasalle varsin paljon harmaita hiuksia. Lisäksi Starliner on vuosikaupalla myöhässä. Alusta odottaessa Nasa on tilannut SpaceX:ltä lisää lentoja.
CST-100 Starliner (Crew Space Transportation-100) ja Dragon ovat periaatteeltaan hyvin samanlaisia. Kumpikin laukaistaan avaruuteen raketin nokassa ja ne tulevat alas ensin lämpökilven suojaamana ja sitten laskuvarjojen hidastamana. Dragon laskeutuu mereen, Starliner kuivalle maalle. Alukset ovat jotakuinkin saman kokoisia. Ne pystyvät periaatteessa kuljettamaan seitsemäämatkustajaa, mutta niitä käytetään vain neljälle varustettuna.
Kummassakin aluksessa on kapseli, jonka sisällä astronautit ovat ja jonka sisällä he palaavat alas, ja sitten on kertakäyttöinen huoltomoduuli, jonka avulla alus lentää avaruudessa ja joka pitää huolta kapselin sisällä olevista astronauteista. Siinä ovat rakettimoottorit ja happisäiliöt, sähköntuottojärjestelmät ja muut avaruudessa lentämistä sekä olemista varten tarvittavat systeemit. Huoltomoduulit irrotetaan ennen paluuta Maahan, eli astronautit palaavat alas komentomoduulin sisällä.
Komentomoduulit ovat uudelleenkäytettäviä, eli ne huolletaan lentojen välillä ja käytetään uudelleen. SpaceX on valmistanut neljä alusta ja viides on tekeillä. Boeing on rakentanut kaksi – ainakin periaatteessa – käyttökelpoista alusta.
Viipyy, viipyy…
SpaceX rahtasi sopimuksen allekirjoituksen aikaan jo tavaraa avaruusasemalle, mutta sillä ollut kokemusta ihmisten kuljettamisesta. Siksi monet katsoivatkin, että konkari-Boeingin valinta oli kään kuin varmistus sille, että astronauttien lennot alkaisivat oikeasti vuonna 2017, kuten oli aikomus.
Kummallakin yhtiöllä oli kuitenkin vaikeuksia heti alussa. Niin Boeing kuin SpaceX:n ilmoittivat pian vuoden myöhästymisestä. Vaikka nyt siis huomio on Boeingin ongelmissa, oli myös SpaceX:llä vaikeuksia aluksensa kehittämisessä – esimerkiksi yksi Crew Dragon tuhoutui sen rakettimoottorin räjähdettyä testissä. Ongelmien korjaamisen jälkeen lennot ovat sujuneet hyvin.
SpaceX ennätti aloittamaan ensin koelennot vuonna 2019 ja seuraavasta vuodesta alkaen Dragonit ovat olleet rutiinikäytössä. Lentoja on ollut jo kahdeksan ja Nasa on tilannut niitä lisää, tällä hetkellä kaikkiaan 14. Jos Starlinerin lennot eivät pääse vauhtiin, tilaa Nasa varmasti lisää lentoja SpaceX:ltä. Lisäksi Dragoneilla on tehty neljä avaruusturistilentoa, ja uusia kaupallisia lentoja on tulossa lisää.
Starlinerin ensimmäinen koelento ilman astronautteja tapahtui vuonna 2019, mutta se meni huonosti. Aluksella oli suuria ongelmia (pääasiassa tietokoneohjelmien kanssa) heti avaruuteen päästyään, eikä se pystynyt telakoitumaan avaruusaseman, kuten oli tarkoitus. Boeingin lennonjohtajat saivat juuri ja juuri palautettua aluksen Maahan. Koska käynti avaruusasemalla oli Nasan asettama vaatimus, tehtiin toinen koelento vuonna 2022.
Tuollakaan lennolla kyydissä ei ollut muuta kuin kaksi mallinukkea, lempinimiltään Rosie ja Rocketeer. Heti avaruuteen päästyä kaksi ohjausrakettimoottoria lakkasi toimimasta ja avaruusasemalle telakoituessa moottoreita vikaantui lisää. Tästä huolimatta telakoituminen onnistui – moottoreita on kaikkiaan 28, joten muutaman raketin puuttuminen voidaan korvata muilla moottoreilla.
Jo ennen laukaisua havaittiin ongelmia näissä rakettimoottoreissa, ja tilanne vastaa paljon sitä mikä se on nyt. Kerron moottoreista ja niiden oletetusta viasta myöhemmin lisää. Muilta osin tuo toinen koelento sujui tarpeeksi hyvin, jotta Nasa antoi luvan ottaa ihmisiä kyytiin seuraavalla aluksen lennolla, kunhan pieni ongelma laskuvarjojen kanssa korjattaisiin.
Laskuvarjojen kiinnikkeet eivät olleet tarpeeksi suurta voimaa kestäviä, joten Boeing joutui vaihtamaan ne ja testaamaan uudelleen laskuvarjot.
Aluksen sisältä löydettiin myös sähköjohtojen suojaksi laitettuja materiaaleja, jotka olivat paloherkkiä. On erittäin kummalista, että Boeing on alun perin valinnut aluksessa käytettäväksi paloherkkiä aineita. Se, kuten myös paljastukset Boeingin sekä alihankkijoiden välisistä huonoista suhteista, kertovat ongelmista Boeingin sisällä. Lentokonepuolella olleet ongelmat ovat samanlaisia kuin avaruuspuolella: turvallisuudessa lipsutaan, itse tekemisen sijaan käytetään paljon alihankkijoita, ja nähtävästi alihankkijoiden kanssa toimitaan enemmän juristien kuin insinöörien välityksellä.
Joka tapauksessa Starlinerin astronauttilentoa suunniteltiin vuodelle 2023, mutta se siirtyi tämän vuoden puolelle. Kun laskuvarjotesti tammikuussa sujui hyvin, päätettiin laukaisuajankohdaksi huhtikuu 2024.
Sitä tosin lykättiin Starlineristä riippumattomista syistä: avaruusasemalla on nykyisin paljon liikennettä ja suunnitelmat elävät koko ajan, joten erikoiskohtelua vaativa koelento päätettiin siirtää toukokuulle.
Lopulta laukaisua yritettiin toukokuun 6. päivänä, mutta raketin ylimmässä vaiheessa ollut vika nestemäisen hapen venttiilissä keskeytti lähtölaskennan. Pian kävi ilmi, että venttiili piti vaihtaa kokonaan, minkä vuoksi raketti rullattiin takaisin halliinsa laukaisualustalta.
Sitten huomattiin vuoto Starlinerin heliumtankeissa. Huoltomoduulissa olevien rakettimoottorien polttoainetankit paineistetaan heliumilla. Vuoto oli niin pieni, tankeissa on paljon heliumia ja lennon oli tarkoitus olla lyhyt, joten tämä katsottiin niin pieneksi ongelmaksi, että se ei estänyt laukaisua.
Alus pääsi matkaan viimein 5. toukokuuta, mutta pian lennon alkamisen jälkeen äkättiin sama vanha vika ohjausrakettimoottoreissa.
Mikä vikana moottoreissa?
Kun alus oli telakoitumassa avaruusasemaan, viisi moottoria lakkasi toimimasta. Niistä neljä saatiin resetoinnin jälkeen toimimaan, ja telakointi voitiin tehdä jotakuinkin normaalisti pienen viivyttelyä jälkeen.
Aerojet Rocketdynen tekemiä moottoreita on tutkittu ja korjailtu edellisen lennon jälkeen, mutta niissä on silti edelleen jotain vikaa. Moottorien polttoaineensyöttöjärjestelmässä on teflonista tehtyjä tiivisteteitä, jotka nähtävästi paisuvat kun moottoreita käytetään paljon ja niiden lämpötila nousee. Kun ne paisuvat, polttoaineensyöttö estyy tai vaikeutuu.
Huoltomoduulissa olevat ohjaiusrakettimoottorit ovat aluksen huoltomoduulin sivuilla olevissa pitkulaisisa laatikoissa, ja kun moottorit käyvät, niin lämpötila sen sisällä nousee.
Huolena on se, että maahanpaluun aikana moottoreita käytetään paljon. Ensinnäkin yksillä moottoreilla hidastetaan ratanopeutta, jotta alus putoaisi kiertoradalta alas, ja ennen tuota jarrurakettien polttoa ja polton aikana täytyy aluksen asentoa muuttaa ja pitää aloillaan ohjausrakettimoottoreilla.
Silloin ei ole aikaa resetoida moottoreita, vaan niiden täytyy toimia, tai alus voi tuhoutua. Ja se tietäisi joko kuolemaa tai todella epämukavaa kyytiä astronauteille.
Myös avaruusasemalta lähtiessä ohjausrakettimoottoreita käytetään paljon. Riskinä on se, että alus törmää avaruusasemaan, jos moottorit eivät toimi kunnolla. Vaikka Starliner pääsisi kauemmaksi asemasta, se saattaa olla radalla, jolla se törmää ennemmin tai myöhemmin asemaan.
Boeing, Rocketdyne ja Nasa ovat analysoineet ja testaileet moottoreita niin asemalla telakoituneena olevassa aluksessa kuin täällä Maan pinnallakin olevissa testipenkeissä sekä simulaatioissa. Testien perusteella Boeing on sitä mieltä, että moottorit kyllä toimivat ja riski moottorien toimimattomuudesta väärään aikaan on pieni.
Mutta Nasa ei ole samaa mieltä. Päätös antaa aluksen lähteä matkaan pikkuvikaisena oli selvästi väärä, ja lisäksi Boeingin edellisten lentojen jälkeen antamiin lupauksiin moottorien toimimisesta on suhtauduttu hieman sinisilmäisesti. Vähän sama kuin Boeingin lentokonepuolella: viranomaiset ovat luottaneet siihen, että luotettu siihen, että iso ja kuuluisa, perinteinen ilmailu- ja avaruusyhtiö kyllä hoitaa asiat kunnolla – mutta ei. Yhtiö on selvästi johtanut viranomaisia harhaan, tai ainakin jättäneet kertomatta olennaisia asioita.
Nyt tilanne on kuitenkin se, että Starliner on kiinni avaruusasemassa ja se, sekä sen kaksi matkustajaa pitäisi saada takaisin Maahan. Pelkkä puhuminen ja syyttely eivät auta. Boeingin ja Rocketdynen juristit ovat jo miettineet syyllistä ongelmiin (ja kuka maksaa paljonkin kenelle), mutta nyt insinööritkin miettivät mitä tehdä.
Parasta olisi se, että Wilmore ja Williams voisivat palata alas Starlinerillä, mutta se voi olla liian vaarallista. Viimeisten tietojen mukaan Starliner ohjataan alas tyhjänä ja astronautit tulevat alas toisella kyydillä.
Tuo toinen kyyti olisi SpaceX:n Dragon-alus.
Asemalla on nyt yksi sellainen ja toinen on lähdössä sinne kohta. Tulossa on aseman normaali miehistönvaihto, jolloin neljä avaruuslentäjää tulee alas ja neljä uutta lentää ylös. Miehistöt viettävät asemalla noin puoli vuotta, kunnes uusi miehistö tulee taas paikalle.
Samaan tapaan venäläisellä Sojuzilla tehdään miehistönvaihtoja, tosin siinä on kolme paikkaa. Näiden miehistöjen maihto on hankalaa ja myös nykyisin poliittisen tilaanteen vuoksi Sojuz ei ole mahdollisuus Wilmorelle ja Williamsille. He tulevat alas Maahan joko Starlinerillä tai Dragonilla.
Avaruusasemassa ei ole ylimääräisiä telakointiportteja, joten Starliner pitäisi saada pois asemalta ennen seuraavan Dragonin saapumista. Nyt Nasa on päättänyt, että Starliner lähetetään joka tapauksessa paluumatkalle syyskuun alussa: 2. syyskuuta, jos astronautit ovat mukana, tai 5. syyskuuta, jos se lentää automaattisesti. Päivämäärät eivät ole virallisia, mutta ne on mainittu keskusteluissa todennäköisinä.
Päätös siitä, ovatko astronautit mukana, tehdään joka tapauksessa vasta elokuun lopussa.
Asiaan liittyy myös se, että avaruusasemalla olevilla astronauteilla pitää olla paikka ”pelastusveneessä”. Jos asemalla tapahtuu onnettomuus, pitää heidän voida mennä avaruusalukseensa ja joko odottaa siellä tilanteen menemistä ohitse, tai evakuoitua sillä maahan.
Nyt Wilmorelle ja Williamsille tämä pelastusvene on heidän Starlinerinsä. Jos on iso hätätilanne, niin riski paluun epäonnistumisesta on paljon pienempi kuin se, että jäisi asemalle.
Jos Starliner lähetetään alas tyhjänä, niin on kolmisen viikkoa kestävä ajanjakso, jolloin Wilmorella ja Williamsilla ei ole tätä pelastusvenettä. Silloin he käyttäisivät asemalla olevaa Dragonia, sillä sen rahtitilaan saa laitettua kaksi penkkiä lisää. Oletettavasti Starlinerissä olevat istuimet ruuvattaisiin irti ja laitettaisiin Dragoniin.
Sekä Dragon että Starliner pystyvät periaatteessa kuljettamaan seitsemää matkustajaa, mutta niitä käytetään nyt vain neljän astronautin lennättämiseen ja ”tyhjässä” tilassa on rahtia. Hätätilanteessa sinne saisi siis kaksi matkustajaa, mutta tätä ei todellakaan haluta tehdä ellei ole ihan pakko.
Astronautit halutaan saada alas ”normaalisti” normaalipaikoilla, ja siksi suunnitelma on se, että jos Starlineriä ei haluta käyttää paluuseen, niin seuraavan vaihtomiehistön kokoa muutetaan. Ylös lähtisikin neljän sijaan vain kaksi, jolloin Williams ja Wilmore olisivat asemalla aina ensi vuoden helmi-maaliskuuhun, jolloin seuraavan miehistön oli ja on tarkoitus tulla takaisin.
Ongelmana ovat myös avaruuspuvut, joita käytetään aluksen sisällä: Dragonin ja Starlinerin puvut eivät ole yhteensopivia. Siis joko heille pitää lähettää rahtialuksella omat puvut lähikuukausina tai täytyy keksiä tapa, millä Starlinerin puvut saa kiinnitettyä Dragonin systeemeihin.
Ja vielä: jos Starliner palaa takaisin automaattisesti, niin sen ohjelmistot täytyy vaihtaa. Boeing kaikessa viisaudessaan poisti automaattilentämismahdollisuuden tästä astronauttien lentämästä aluksesta. En ymmärrä mitä järkeä on ollut tehdä kaksi erilaista ohjelmistoa, yksi astronauttien kanssa lennettäväksi, yksi ilman, kun Dragonissa on vain yksi ohjelmisto, jota voi käyttää ilman astronautteja tai heidän kanssaan.
Taustalla saattaa olla se, että Dragonin tapauksessa voidaan käyttää samoja ohjelmistoja sekä ihmisten kuljettamiseen tarkoitetussa aluksessa kuin myös rahtiversiossa. Starlineristä ei ole erillistä rahtiversiota, joskin kaksi ensimmäistä lentoa tehtiin automaattimoodissa, jota Boeing ei halunnut enää kehittää paremmaksi.
Tässä ollaan nyt. Nasa pohtii ennen kaikkea sitä, että mikä on kunkin palasen riski ja mikä on kokonaisriski eri vaihtoehdoissa. Pohdintaa haittaa se, että rakettimoottoriongelman perisyytä ei ole löydetty. Onko se tuo teflontiivisteiden laajeneminen vai ei? Tulokset ovat hieman ristiriitaisia.
Kahdeksasta päivästä kahdeksan kuukautta?
Butch Wilmore ja Sunita Williams eivät siis varsinaisesti ole jumissa asemalla, koska hätätilanteessa he voisivat palata koska tahansa. Mutta Nasa ei ole varma siitä, onko riski normaalista palaamisesta aluksessa liian suuri verrattuna siihen, että paluu tapahtuisi erikoisjärjestelyin.
Wilmore ja Williams ovat jo olleet kaksi ja puoli kuukautta ”ylimääräistä” avaruudessa, ja voi olla, että heille tulee tämän lisäksi vielä normaali kuuden kuukauden pesti – ellei tulevaa lentoa päätetä sitten lyhentää.
Astronattikaksikosta sinällään ei kannata olla huolissaan, sillä he ovat odotelleet tätä lentoaan jo vuosia ja ovat asennoituneet siten, että tämä on koelento. Mitä tahansa saattaa sattua sen aikana, tosin jos lento muuttuu tosiaan kahdeksasta päivästä kahdeksaksi kuukaudeksi, niin se kyllä saattaa harmittaa: astronautti haluaa kyllä olla avaruudessa, mutta tuskin ihan tähän tapaan.
Puuhaa asemalla kyllä riittää, ja kumpikin on koulutettu toimimaan asemalla sekä tekemään siellä hommia, niin huoltohommia kuin tutkimustakin.
Butch Wilmore on ollut jo kaksi kertaa avaruuslennolla aikaisemmin, sukkulalennolla ja sitten puolen vuoden postin avaruusasemalla. Suita Williams on ollut myös kahdesti avaruudessa, kaksi pitkäkestoista lentoa avaruusasemalla ja hän ollut avaruudessa yhteensä yli vuoden. Hän on tehnyt myös seitsemän avaruuskävelyä ja on tosiaan konkari.
Mitä konkareihin tulee, niin tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun avaruuslentäjät ovat jumissa avaruusasemalla. Kansainväklinen avaruusasema ei ole paha paikka olla jumissa verrattuna historian tunnetuimpaan tapaukseen, jolloin paluulento hieman viivästyi: Sergei Krikalev oli Mir-avaruussemalla vuonna 1991, kun Neuvostoliitto romahti, eikä Venäjä pystynyt tuomaan häntä suunnitellusti takaisin. Krikalev oli tuolla lennollaan lopulta 311 vuorokautta, eli kymmenisen kuukautta.
Lentoja on lyhennelty ja pidennelty useitakin kertoja eri syistä, mutta WIlmoren ja Williamsin tapaus olisi ainutlaatuinen.
Nasan päätöksenteossa varmasti painaa varmasti – ainakin siellä taustalla – myös Yhdysvaltain presidenttipeli, sillä varapresidentti ja presidenttiehdokas Kamala Harris on Yhdysvaltain kansallisen avaruusneuvoston puheenjohtaja. Neuvosto ohjaa poliittisesti maan avaruustoimia, siis periaatteessa on Nasan yläpuolella. Jos nyt tapahtuisi astronauttien henkeä vaarantanut onnettomuus, niin tällä olisi varmasti vaikutuksia myös presidenttikampanjointiin.
Paljon pohdittavaa. Nasa otti lisäaikaa lykkäämällä tuota seuraavaa miehistönvaihtoa syyskuun 24. päivään. Crew-9 -lennon piti lähteä alun perin matkaan nyt 18. elokuuta.
Turistilennot tulossa lisäksi
Hienointahan olisi se, että SpaceX:llä olisi aluksia hyllyllä odottamassa lentoa, ja yksi niistä voitaisiin lähettää asemalle astronautteja hakemaan. Mutta näin ei ole. Neljästä aluksesta kaksi on nyt sidottuna avaruusasemalentoihin, ja yhtiöllä on tulossa lähiaikoina peräti kolme avaruusturistilentoa.
SpaceX on käyttänyt ja käyttää Dragon-aluksiaan itse järjestämiinsä turistilentoihin ja Axiom Space -yhtiön organisoimiin puolituristilentoihin. Käytän sanaa ”puolituristilento” sellaista, missä mukana on eri maiden institutionaalisia astronautteja ja he tekevät lentonsa aikana myös tutkimusta ja muuta työtä, eivät vain ihaile maisemia. Sellainen oli esimerkiksi aiemmin tänä vuonna ollut lento, jolla oli mukana ruotsalainen Marcus Wandt, Euroopan avaruusjärjestön reserviastronautti, ja sellainen on myös tulossa oleva lento, jolla on mukana ESA:n puolalainen reserviastronautti Sławosz Uznański. Lennon nimi on Axiom-4, se oli suunniteltu nyt lokakuuksi, mutta sitä on lykätty ensi kevääseen tämän Starliner-hässäkän vuoksi.
Polaris Dawn on turismilento, jonka laukaisua suunniteltu nyt elokuun 26. päiväksi. Lento on lentäjäseikkailijamiljardööri Jared Isaacmanin ostama lento, jolla hän tekee avaruuskävelyn käyttäen SpaceX:n uusia tuohon sopivaa avaruuspukua.
Sitä seuraa jännä lento Fram2 vuoden lopussa, ja siitä tulee ensimmäinen ihmisiä kuljettava lento, jolla lennetään polaariradalla. Siis maapallon napojen ylitse, mistä tuo norjalaiseen napatutkimusalus Framiin viittaava nimikin tulee. Mukana lennolla on myös norjalainen Jannicke Mikkelsen.
SpaceX ei siis voisi ilman isoja järjestelyitä lähettää noin vain alusta asemalle hakemaan siellä olevia astronautteja, joten vaihtoehdot ovat joko paluu Starlinerillä syyskuun alussa tai Dragonilla helmi-maaliskuussa.
Päivitän tätä juttua, kun uusia tietoja asiasta saadaan.
Yksi kommentti “Ovatko astronautit jumissa avaruudessa?”
-
Kiitos mielenkiintoisesta jutusta.
Vastaa
Helpotuksen huokaus: Ariane 6 teki ensilentonsa
Kauan odotettu, uusi eurooppalainen kantoraketti Ariane 6 teki viimein ensilentonsa kaksi viikkoa sitten. Vaikka lennon lopussa oli pieniä ongelmia, kyydissä olleet satelliitit vapautettiin avaruuteen, ja lento sujui tärkeimmiltä osiltaan jopa erinomaisesti. Se oli suuri helpotus, sillä tämän jälkeen raketti voi tehdä ensimmäisen kaupallisen lentonsa vuoden lopussa: näillä näkymin ranskalainen, noin kolme ja puoli tonnia massaltaan oleva vakoilusatelliitti SCO-3 (Composante Spatiale Optique) pääsee avaruuteen joulukuussa.
Tein ensilennosta ja Ariane 6:sta varsin pitkän ja yksityiskohtaisen videon, joka on katsottavissa Tiedetuubin YouTube-kanavalla ja alla:
Videolla on mukana myös Euroopan avaruusjärjestön kantorakettiohjelmasta vastaava johtaja Toni Tolker-Nielsen, joka kertoo Ariane 6:n tekemisen taustasta ja näkemyksistään sen suhteen, mitä on tulossa.
Eurooppa on SpaceX-yhtiötä jäljessä uudelleenkäytettävyydessä, ja siksi uutta Arianea on kritisoitu vanhanaikaiseksi – jopa kivikautiseksi.
Kritiikkiin on syytä, mutta samalla kannattaa muistaa, että SpaceX:n Falcon 9 -rakettia lukuun ottamatta kaikki nyt käytössä olevat raketit ovat kertakäyttöisiä. Ja lisäksi ”vain” Falcon 9:n ensimmäinen vaihe on uudelleenkäytettävä. Yhtiö valmistaa hurjalla tahdilla raketin ylempiä vaiheita, jotka ovat kertakäyttöisiä. Ne ohjataan lennon jälkeen tuhoutumaan ilmakehässä.
En kerro tässä koko videon sisältöä, mutta otan esiin muutamia tärkeimpiä kohtia.
Ensinnäkin: Ariane 6:n ensilento sujui olennaisilta osin onnistuneesti. Vasta lennon lopussa, kun ylemmän vaiheen oli tarkoitus tehdä ratamuutos, se ei onnistunut ja vaihe jäi vastoin suunnitelmia avaruusromuksi kiertoradalle. Samalla kaksi mukana ollutta maahanpaluualusten koekappaletta jäivät jumiin ylempään vaiheeseen, eivätkä ne irronneet raketista.
Syypäänä ongelmaa näyttää olevan ns. APU, Auxiliary Power Unit, joka on uutuus verrattuna edellisiin Ariane-raketteihin.
Laitteen tarkoituksena on tuottaa painetta ylemmän vaiheen ajoainetankkeihin (nestevedyn ja nestehapen tankkeihin) ja saada aikaan hieman työntövoimaa. Niiden avulla painottomuudessa vapaasti tankkien sisällä hölskyvät nesteet saadaan pakotettua nätisti tankkien pohjalle ja työntövoiman avulla oli tarkoitus myös sysätä vaihe syöksymään ilmakehään lennon päätteeksi.
Tällä ensilennolla APU toimi kaksi kertaa hyvin, mutta kolmannella kerralla ei. Se käynnistyi, mutta sammui muutaman sekunnin toimittuaan. Miksi? Sitä selvitetään nyt, mutta tämä ei näillä näkymin vaaranna joulukuista seuraavaa lentoa.
Toni Tolker-Nielsen kertoo videolla, että itse asiassa aikanaan vuonna 2014, kun päätös Ariane 6:n tekemisestä saatiin aikaiseksi, oli eräs vaihtoehto tehdä Ariane 5:stä uusi versio, Ariane 5 ME, missä suurin uudistus olisi ollut juuri uusi toinen vaihe. Se olisi ollut edullisempi, tehokkaampi ja kaikkiaan parempi. Samalla olisi voitu käyttää enemmän aikaa ja rahaa kokonaan uuden, mahdollisesti osittain uudelleenkäytettävän raketin kehittämiseen.
Ariane 6:n suurin uutuus onkin juuri tämä ylempi toinen vaihe. Ensimmäinen vaihe on monessa suhteessa perinteinen: kaksi tankkia, Vulcain-moottori ja vieressä apuraketit. Kun Ariane 5:ssä oli kaksi isoa rakettia, Ariane 6:ssa käytetään Vega-C -raketissa käytettäviä kiinteäpolttoaineisia raketteja.
Kun apuraketteja on kaksi, on Ariane 6 suorituskyvyltään jotakuinkin Sojuz-raketin luokkaa, ja kun apuraketteja on neljä, päästään Ariane 5:n tasolle. Näin modulaarinen Ariane 6 voi korvata nämä kummatkin aiemmat raketit, mikä ei ole lainkaan tyhmää.
Lisäksi Ariane 5:n pääasiakkaat, geostationaariradalle laukaistavat tietoliikennesatelliititit olivat kasvaneet sen verran paljon, että niitä ei enää voinut laukaista aiempaan tapaan useinkaan kahta kerralla. Yhden ainoan laukaisua varten Ariane 5 ei ollut enää optimaalinen.
Toiseksi Tolker-Nielsen kehottaakin jälkiviisastelun sijaan katsomaan nyt tulevaan: ESA kehittää parhaillaan uudelleenkäytettävää Prometheus-moottoria, joka voisi korvata yli kolme vuosikymmentä vanhan Vulcainin, ja Themis-nimistä rakettivaihetta, joka pystyy laskeutumaan takaisin Falcon 9:n boosterin tapaan. Lisäksi Arianespace hahmottelee SUSIE-nimistä ylempää vaihetta, joka olisi viimeinen palanen kokonaan uudelleenkäytettävässä raketissa.
Työt etenevät kylläkin hitaasti ja voi kysyä, missä määrin kyse on palavasta halusta päästä uudelleenkäytettävyyteen vai ovatko nämä enemmänkin PR-tyyppisiä hankkeita.
Tolker-Nielsen myös kertoo videolla näkemyksistään avaruuslogistiikasta. SpaceX:n Starship pystyy – jos kaikki sujuu yhtiön kaavailemalla tavalla – nostamaan avaruuteen kerralla noin 150 tonnia rahtia ja yhden laukaisun hinta on vain noin kolme miljoonaa dollaria. Siis 2,77 miljoonaa euroa. Hinnasta suurin osa on ajoaineita, sillä raketti on uudelleenkäytettävä.
Huomattavasti pienemmän Falcon 9:n laukaisut maksavat nyt noin 64 miljoonaa euroa. Ariane 6:n laukaisu maksaa versiosta riippuen 70 – 115 miljoonaa euroa.
Kun rahtia viedään suuria määriä avaruuteen, pitää kuormassa olevien satelliitit ja pakaasit toimittaa jotenkin monille erilaisille radoille. Kun raketti laukaisee vain yhden tai kaksi satelliittia kerralla, se vie ne jotakuinkin suoraan haluttuun paikkaan, mutta tulevaisuudessa avaruuslogistiikka on yhä tärkeämmässä osassa.
Tolker-Nielsen pohtii välietappikiertoratoja ja logistiikkakeskuksia, joissa tavarantoimistusta järjesteltäisiin. Jos nyt ESA on jäljessä uudelleenkäytettävien rakettien tekemisessä, voi se kiriä rahtisysteemien avulla taas etulinjaan. Tavoite on vuodessa 2040.
Ariane vs. SpaceX
Ariane 6 -rakettia ja koko eurooppalaista tapaa tehdä raketteja verrataan usein SpaceX-yhtiöön ja sen Falcon 9:ään. Vertaillessa kannattaa kuitenkin muistaa, että myös amerikkalaisittain SpaceX on markkinoita ”häirinnyt” poikkeus. Yhdysvalloissa on ollut aiemmin oikeastaan vain yksi iso perinteinen satelliittilaukaisija, ULA, Lockheed Martinin ja Boeingin yhteisyritys United Launch Alliance, ja se on tullut toimeen viime aikoina vain Nasan ja Yhdysvaltain puolustuslaitoksen tilausten ansiosta.
Yhtiön uusi raketti Vulcan on yhtä lailla vanhanlainen kuin Ariane 6.
Samoin ovat venäläiset, kiinalaiset ja japanilaisetkin raketit – vielä enemmänkin.
SpaceX on suuri menestystarina, joka on perustajansa Elon Muskin ja hänen omaisuutensa ansiosta siinä missä se on nyt. Yhtiö sai myös kriittisissä vaiheissaan sen verran tilauksia Nasalta ja puolustusvoimilta, että se pystyi jatkamaan toimintaansa ja tekemään lopulta niin Falcon 9:n sekä Starshipin. Ilman julkista rahaa se olisi joutunut lopettamaan toimintansa jo alkuvaiheessa.
Arianen ongelmana on myös politiikka. Eurooppalaiseen tapaan työtä on täytynyt jakaa eri maiden välillä tapaan, mikä ei ole välttämättä tehokkain, mutta jonka ansiosta työtä ja osaamista saadaan jaettua eri puolille Eurooppaa. Toisaalta samoin on Nasan uuden kuuraketin SLS:n kanssakin. Se on vielä enemmän aluepoliittinen möhkäle, jonka tärkeä tehtävä oli jatkaa avaruussukkulaohjelman työpaikkoja. Pääsuunnittelija/valmistaja Boeing on käyttänyt hanketta myös miljardien ylimääräisten dollarien pumppaamiseen itselleen.
Verrattuna SLS-rakettiin, on Ariane 6 jopa tehokkaasti ja nopeasti tehty.
Ongelmana on myös koko avaruusalalla se, että se on siirtymässä juuri nyt hiljalleen uuteen vaiheeseen. Tähän saakka raketteja on tehty vain julkisella rahalla, mutta nyt myös täällä Euroopassa on nuoria yhtiöitä, jotka kehittävät raketteja. Esikuvana niillä on SpaceX, joka aloitti pienellä raketilla ja siirtyi nopeasti siitä isompiin.
Euroopan avaruusjärjestö auttaa yhtiöitä ja rakettijohtaja Toni Tolker-Nielsen toivoo, että lopulta yhtiöt tekevät myös Ariane 6:n kaltaisia raskaita raketteja. Toivottavasti täysin uudelleenkäytettäviä.
Arianella ja Euroopan avaruusjärjestöllä on myös isompi velvoite taata Euroopalle omavarainen pääsy avaruuteen. Vaikka nyt voimme ostaa rahalla laukaisuita SpaceX:ltä ja japanistakin, ovat viime vuodet näyttäneet selvästi, että maailmanpolitiikassa kaikki on mahdollista: on tärkeää, että Eurooppa voi joka tapauksessa laukaista omia satelliittejaan ilman ulkopuolista apua.
Pitkän tauon jälkeen tämä on nyt jälleen mahdollista.
Vastaa
Luvassa heittoisaa avaruussäätä
Auringon 11-vuotinen aktiivisuussykli on jälleen jotakuinkin huippukohdassaan ja Aurinko on ollutkin kovin riehakkaalla tuulella viime aikoina. Mutta ei niin aktiivisena kuin on ollut tällä viikolla: keskustähtemme pinnalla on todella tuhti auringonpilkkuryhmä – koodinimeltään AR3664 – ja se on roihauttanut avaruuteen useita purkauksia viime päivinä.
Keskiviikosta 8.5. alkaen siitä on lähtenyt viisi massapurkausta suoraan kohti maapalloa. Ensimmäisten niistä odotetaan iskeytyvän Maahan nyt perjantaina ja tulevana viikonloppuna on luvassa varsin rauhatonta avaruussäätä.
Avaruussäätä seuraava Yhdysvaltain liittovaltion sää- ja valtamerentutkimusorganisaation Avaruussääkeskus (NOAA Space Weather Prediction Center) ennustaa viikonlopuksi G4-luokan geomagneettista myrskyä. Näin voimakasta myrskyä ei ole ollut sitten vuoden 2005.
Netissä kiertää paljon ennusteita, joissa povataan jopa ennätyksellisen voimakasta avaruusmyrskyä – koska pilkkuryhmä AR3664 on suurempi kuin vuonna 1859 todella voimakkaan avaruusmyrskyn aiheittanut pilkkuryhmä, innokkaimmat odottavat nyt revontulia hyvinkin etelässä ja suuria ongelmia tekniselle infrastruktuurille ympäri maailman.
Suuri osa tästä on liioittelua, mutta myrsky voi olla voimakas. NOAA:n mukaan on mahdollista, että revontulia voi näkyä jopa Kalifornian pohjoisosissa. Maantieteellisten koordinaattien mukaan tämä tarkoittaisi täällä Euroopassa revontulia jopa Keski-Euroopassa, mutta koska magneettinen pohjoisnapa on hieman Amerikan puolella, tilanne ei ole ihan sama.
Mutta hyvin todennäköisesti viikonlopusta tulee kiinnostava – ja pelottava satelliittioperaattoreille. Voimakkaat avaruusmyrskyt saattavat häiritä ja vaurioittaa satelliitteja, jopa rikkoa niitä kokonaan. Kyse ei ole vain teoriasta, vaan satelliitit ovat olleet hankaluuksissa aurinkomyrskyjen vuoksi ja niitä on jopa sammunut kokonaan.
Parhaillaan satelliittioperaattorit seuraavat tarkasti tilanteen kehittymistä ja saattavat laittaa satelliittejaan passiiviseen varotilaan juuri ennen geomagneettisen myrskyn alkua. Ensimmäiset merkit saapuvasta myrskystä saadaan ACE- ja DSCOVR-satelliiteilta, jotka mittaavat mm. aurinkotuulen nopeutta Lagrangen pisteessä 1 noin 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta Auringon suuntaan. Myrskyn saapuminen tuolta etäisyydeltä maapallon luokse kestää noin tunnin.
Otin yhteyttä torstaina 9.5. Euroopan avaruusjärjestön avaruussäätoimiston johtajaan Juha-Pekka Luntamaan, ja kyselin hieman tilanteesta. Tuloksena oli puolituntinen juttelu ja se on alla olevassa videossa lähes sellaisenaan.
Juha-Pekka Luntama mainitsee videolla NOAA:n uuden GOES-U -satelliitin, mikä on seuraava avaruussäätä tutkiva, avaruuteen lähetettävä satelliitti. Sen laukaisu tapahtuu näillä näkymin 25. kesäkuuta Falcon Heavy -raketilla Floridasta. Mukana satelliitissa on myös suomalaisen Isaware-yhtiön suunnittelema ja tekemä Auringon röntgensäteilyä tutkiva mittalaite. Se perustuu suomalaisessa Sunstrom -nanosatelliitissa (Isaware ja Kuva Space) testattuun XFM-instrumenttiin.
Videolla kerrotaan myös Euroopan avaruusjärjestön Vigil-satelliitista, joka on tarkoitus laukaista vuonna 2031 ja sijoittaa Maan Lagrangen pisteeseen 5. Se on samalla Aurinkoa kiertävällä radalla maapallon kanssa, mutta 1,5 miljoonaa kilometriä Maan ”perässä”. Sieltä voi siis paitsi nähdä hieman sivusta kuinka aurinkopurkauksen etenevät Auringosta kohti maapalloa, mutta myös havaita Aurinkoa sivusta. Näin Auringon pyöriessä esiin tulevat pilkkuryhmät nähdään ensin Vigilin kuvissa ennen kuin ne tulevat näkyviin maapallon suunnalta otetuissa kuvissa. Näin tieto mahdollisesti vaarallisista aktiivisuusalueista saadaan myös etukäteen.
Lisätietoja Vigilistä on ESAn sivuilla osoitteessa www.esa.int/Space_Safety/Vigil. ESAn avaruussääsivut ovat puolestaan osoitteessa swe.ssa.esa.int; siellä oleva analyysi Auringon pinnalla olevista aktiivisuusalueista näyttää hyvin myös sen, että viikonlopun rauhattomuus saa varmasti jatkoa.
Sääli, että valoisina kesäöinä revontulet näkyvät huonosti!
Vastaa
Starshipin kolmas koelento: onnistuminen vai epäonnistuminen? (sekä että)
Teksti ilmestyi alun perin 22.3.2024.
SpaceX teki viikko sitten torstaina 14. maaliskuuta kolmannen koelennon suurella Starship-raketillaan. Lennolta tuli aivan upean komeita kuvia, ja lisäksi lähes kaikki lennon tavoitteet saavutettiin – tosin ei kuitenkaan ihan kaikkia.
Kerron alla olevalla videolla ja sen pohjalta tehdyssä jutussa (videon alla) mistä oikein oli kyse.
Olen kirjoittaanut useampaankin otteeseen jo Starshipistä, mutta kannattanee kerrata perusasiat siitä.
Se on noin 120 metriä korkea oleva, uudelleenkäytettävä kantoraketti, joka koostuu kahdesta osasta: laukaisun aikaan alimpana olevasta rakettivaiheesta, niin sanotusta boosterista, ja avaruusaluksesta nimeltä Starship. Boosteria kutsutaan myös nimellä Super Heavy.
Vaikka Starship on vain ylimmän osan nimi, myös koko kokonaisuutta kutsutaan samalla nimellä. Siis Starship laukaistaan avaruuteen Starshipillä.
Ensimmäisen vaiheen tehtävänä on yksinkertaisesti nostaa Starship korkealle ja kiihdyttää se suureen nopeuteen. Siinä on 33 Raptor-nimistä moottoria, jotka tuottavat lentoonlähdössä jotakuinkin saman työntövoiman kuin sata Airbus A350-pitkänmatkanlentokonetta (74 400 kN).
Lentonsa päätteeksi boosteri palaa takaisin samaan tapaan kuin Falcon 9 -rakettien ensimmäiset vaiheet nyt. Tai lähes: se ei laskeudu alas laskeutumisjalkojen varaan, vaan laukaisualustalla olevan tornin viereen, jolloin tornissa olevat ”syömäpuikot”, kaksi metallista rakennelmaa, nappaavat siitä kiinni ja laskevat alas laukaisualustalle.
Starshipissä on kuusi Raptoria, joiden voimin se jatkaa ylemmäs ja avaruuteen. Kolmessa näistä on suuremmat suuttimet ja pieniä muutoksia, jotka tekevät niistä paremmat avaruuden tyhjiössä toimintaa varten.
Aluksen pinnassa on 18 000 pientä lämpösuojatiiltä, jotka suoraavat alusta maahanpaluussa ilmakehän kitkakuumennusta vastaan. Tiiliä on vain toisella puolella, ”mahapuolella”, joka ottaa vastaan ilmakehän kärvennyksen.
Nokassa ja perässä olevat siivekkeet puolestaan auttavat ohjaamaan alusta maahan palatessa. Alus putoaa alaspäin maha edellä, ja vempauttaa itsensä pystyasentoon laskeutumista varten vasta juuri ennen laskeutumista alas pystyasennossa rakettimoottorien varassa.
SpaceX teki ensin koelentoja pelkällä Starshipillä, jolloin se nousi rakettiensa avulla 10 kilometrin korkeuteen ja putosi sieltä alas samaan tapaan kuin putoaisi avaruudesta. Tuloksena oli ensin komeita räjähdyksiä, mutta lopulta temppu onnistui.
Sitten testattiin rakettivaiheen ja Starshipin kokonaisuutta.
Ensilento oli 20. huhtikuuta viime vuonna, ja lento päättyi noin kolmen minuutin lennon jälkeen 39 kilometrin korkeudessa, kun raketti alkoi pyöriä ja räjähti. Monet boosterin moottorit rikkoontuivat laukaisun aikaan ja nousussa, jolloin raketin ohjaaminen ei lopulta enää onnistunut.
Boosteriin ja Starshipiin tehtiin sen jälkeen monia muutoksia, ennen kaikkea raptor-moottoreihin ja niiden ripustukseen. Toinen koelento tapahtui marraskuun 18. päivänä.
Nyt päästiin jo pitemmälle: boosteri toimi kuten pitikin siihen saakka, kun Starship irtosi sen päältä ja jatkoi lentoaan. Raketti räjähti varsin pian irrotuksen jälkeen noin 90 kilometrin korkeudessa.
Starship pääsi noin 149 kilometrin korkeuteen, jolloin yhteys siihen menetettiin.
Ja nyt 14.3. siis oli vuorossa kolmas koelento, ja nyt melkein kaikki meni nappiin.
Kuinka kolmas koelento sujui?
Laukaisu tapahtui aamulla klo 8.25 paikallista aikaa. Raketti nousi ilmaan ja kaikki sen 33 moottoria syttyivät kuten oli tarkoitus – ja toimivat lopulta koko nousun ajan.
Kun aikaa laukaisusta oli kulunut 2 minuuttia ja 42 sekuntia, kaikki boosterin moottorit, paitsi keskellä olevat kolme moottoria, sammutettiin. Näin raketin kiihtyvyys pieneni, mutta ei loppunut kokonaan. Pientä kiihtyvyyttä tarvittiin vaiheiden aktiivisen irroituksen vuoksi: Starship sytytti moottorinsa ja se irroitettiin boosterista. Starship kiihdytti kuudella moottorillaan eteen- ja ylöspäin, kun taas boosteri puolestaan kääntyi sivuun. Se sytytti hieman lisää moottoreita, joiden voimin se muutti lentorataansa, hidasti nopeuttaan ja kääntyi samalla asentoon, missä peräpää osoitti eteenpäin. Boosteri tuli alas takaisin ilmakehään siis moottoripuoli edellä.
Vaikka boosteri oli yli sadan kilometrin korkeudessa, sen pudotessa alas ei tapahdu niin suurta ilmanvastuksen vuoksi tulevaa kitkakuumennusta kuin avaruusaluksen saapuessa alas. Boosterilla on vähemmän nopeutta, ja siksi ilmanvastus kurittaa sitä väkemmän. Raketti on suunniteltu kestämään tämä lämmitys – itse asiassa rakettimoottorien kuumaa kestävät suuttimet ovat nyt vähän kuin lämpökilpi.
Tällä koelennolla boosteri aiottiin ohjata laskeutumaan meren pinnalle samaan tapaan kuin se laskeuisi myöhemmin laukaisupaikalleen. Laskeutumisen jälkeen se uppoaisi mereen, eikä sitä käytettäisi siis uudelleen.
Videokuvissa näkyi hyvin, kuinka boosteri ohjasi asentoaan ritilämäisillä ohjaimillaan Falcon 9:n ensimmäisten vaiheiden tapaan. Mitä alemmas se tuli ilmakehässä, sitä innokkaammin ritilät liikkuivat. Laskeutuminen näytti ainakin sujuvan aina alas noin kuuden kilometrin korkeuteen, jolloin raketti lensi pilvikerroksen ja todennäköisesti tuulivyöhykkeen läpi. Sen jälkeen ohjaimet alkoivat liikkua hyvinkin nopeasti ja äkkinäisesti, ja selvästikin niillä oli vaikeuksia pitää asentoa haluttuna.
Sitten, noin kilometrin korkeudessa, kun keskellä olevien 13 moottorin oli tarkoitus syttyä jarrutuspolttoon, niin vain kolme käynnistyi ja kaksi niistäkin vain lyhyeksi aikaa. Raketti räjähti 462 metrin korkeudessa meren pinnasta; todennäköisesti sen oma itsetuhojärjestelmä toimi, kun lentotila ei ollut enää sellainen mikä sen piti olla. Kenties ilmakehään saapuminen oli vaurioittanut moottoreita.
Boosterin lento siis sujui oikein hyvin aivan loppua lukuun ottamatta.
Kun ajattellaan sen päätehtävää, eli Starshipin viemistä kohti avaruutta, niin tämä onnistui, kuten onnistui myös edellisellä lennolla.
Normaalisti kantorakettien ensimmäiset vaiheet putoavat alas ja molskahtavat mereen. Jos Starship olisi perinteinen raketti, eikä tavoitteena olisi uudelleenkäytettävyys, niin nämä kaksi edellistä lentoa olisivat olleet onnistuneita.
Starship käytti moottoreitaan suunnitellun ajan ja sammutti ne noin kahdeksan ja puolen minuutin kuluttua laukaisusta. Silloin se oli avaruudessa noin 150 kilometrin korkeudessa lähes 27 000 kilometrin tuntinopeudella.
Tällä koelennolla tarkoitus ei ollut asettua kiertämään maapalloa tai nousta kovin korkealle, vaan lentää ikään kuin pitkässä heittoliikkeessä toiselle puolelle maapalloa. Alus ohjattiin radalle, jolla se putosi Intian valtamereen jotakuinkin kiertoratanopeudella. Kiertoradalla pysymiseenhän tarvitaan riittävän nopeuden lisäksi oikea lentosuunta; nyt rata oli hyvin pitkä ns. suborbitaalinen rata. Samankaltainen kuin mannertenvälisen ohjuksetkin käyttävät.
Korkeimmillaan Starship oli 240 kilometrin korkeudessa. Se olisi voinut helposti käyttää moottoreitaan pitempään, nousta korkeammalle ja muuttaa ratansa siten, että se olisi jäänyt kiertämään Maata, mutta se ei siis ollut nyt tarkoituksena.
Aikomus oli kuitenkin käyttää moottoreita myöhemmin lennon aikana, jotta niiden kyky käynnistyä uudelleen avaruudessa olisi voitu todentaa. Tätä ei kuitenkan tehty, koska alus pyöri avaruudessa jostain syystä nopeammin kuin oli aikomus.
Lennolta tulleessa videokuvassa näkyi hyvin, kuinka Starship pyöri, ja vaikka se oli kaunista, se ei ollut tarkoitus.
Toinen lyhyen avaruuslennon aikana tehtäväksi suunniteltu koe oli aluksen rahtitilan luukun avaaminen ja sulkeminen. Se onnistui – ainakin osittain, sillä SpaceX ei ole kommentoinut, eikä kuvista voinut nähtä kunnolla kuinka paljon luukku avautui.
Leveä ja matala luukku on suunniteltu uuden sukupolven Starlink-satelliittien lähettämiseen, koska SpaceX aikoo käyttää Starshipiä tähän. Tämä auttaa paitsi saamaan suurempia satelliitteja avaruuteen, niin myös lentojen avulla saadaan kokemusta Starshipin lentämisestä ja sitä voidaan kehittää eteenpäin. Osasyy Falcon 9:n luotettavuuteen tulee myös siitä, että sen avulla on laukaistu paljon Starlink-satelliitteja.
Kuvissa näkyi hyvin myös aluksen valtavan suuri rahtitila. Se on 17 metriä pitkä ja 8 metriä leveä. Siinä on tuhat kuutiometriä tilaa, eli aluksella voitaisiin lähettää jopa pieniä avaruusasemia kokonaisena avaruuteen, tai mitä muuta tahansa suurikokoista. Satelliitteja ei täytyisi enää tehdä origamiperiaatteella, koska nyt ne täytyy pakata tiiviiksi, raketin nokkaan mahtuviksi paketeiksi. Rahtiovi muutetaan myöhemmin suuremmaksi.
Tilaan voi laittaa myös matkustamon, missä periaatteessa voisi olla satakin ihmistä.
Kuorman massa voi olla 150 tonnia, tai jos rahdin massa halutaan maksimoida, niin sata tonnia enemmän. Silloin boosteria ja Starshipiä ei käytettäisi uudelleen, vaan niiden ajoaineet käytetään viimeiseen pisaraan.
Kolmas lennon testi koski ajoaineita, siis nestehappea ja -metaania. Niitä siirrettiin Starshipin päätankeista nokkatankkeihin ja takaisin. Aluksessa on siis aivan nokassa kaksi pienempää tankkia, joiden avulla aluksen massakeskipistettä voidaan pitää keskellä laskeutumisen aikana.
Testi, joka onnistui, oli tärkeä myös siksi, että kryogeenisten polttoaineiden siirtämisestä avaruudessa ei ole juurikaan kokemusta. Happi ja metaani ovat erittäin kylmiä, ja niiden säilytys ja siirtäminen on vaikeampaa kuin lämpimämpien ajoaineiden. Kun Starshipeillä mennään myöhemmin Kuuhun, pitää ne tankata avaruudessa, ja siksi tämä tankkitemppu oli merkittävä.
SpaceX käytti tätä lentoa myös testatakseen tiedon siirtämistä raketista Starlink-satelliittien avulla. Se onnistui erinomaisesti: kuvat avaruudesta olivat todella hienoja, ja yhteys toimi lähes koko ajan. Kuvien lisäksi lähetettiin telemetriatietoja. Se, että satelliittiverkkoa voidaan käyttää myös tähän, helpottaa huomattavasti toimia, koska laajaa maa-asemaverkkoa ei enää tarvita.
Kuvissa näkyi myös se, että aluksesta irtosi osia. Ne olivat kenties lämpökilven palasia. Erityisen paljon niitä irtosi, kun alus oli iskeytymässä ilmakehään. Kuvat paljastivat myös sen, että alus ei pyörimisensä vuoksi osunut ilmakehään nätisti maha edellä.
Kun laukaisusta oli kulunut noin 45 minuuttia ja alus oli tulossa alaspäin noin sadan kilometrin korkeudessa, alkoi siellä ylhäällä oleva harva kaasu alkaa vaikuttaa alukseen. Vakaajan viereen ilmestyi heikko hohde, joka oli merkki siitä, että ilma alkoi muuttua plasmaksi, kuumaksi sähköisesti varatuksi kaasuksi.
Ilmanvastus sai pyörimisen hieman rauhoittumaan, mutta nähtävästi peräpuoli aluksesta sai selvästi enemmän kuumennusta kuin oli aikomus.
Koskaan aikaisemmin ei kuumennusta ilmakehässä ole nähty näin hienosti ja selvästi. Starlinkit onnistuivat pitämään yllä yhteyttä hyvin pitkään; normaalisti plasma häiritsee radiosignaalia niin paljon, että yhteys katkeaa muutamaksi minuutiksi vähintään. Voi olla, että Starshipin suuri koko auttoi myös tässä, sillä signaali pääsee ylös satelliitteihin ikään kuin aluksen ilmakehään raivaaman aukon kautta.
Nyt tätä ei pystytty vielä näkemään, sillä emme tiedä, johtuiko yhteyden katkeaminen itse asiassa siitä, että alus tuhoutui kuumennuksessa. Yhteys nimittäin ei koskaan palautunut. Viimeinen signaali aluksesta saatiin kohdassa 49 minuuttia laukaisun jälkeen, jolloin alus oli noin 65 kilometrin korkeudessa.
Oliko lento onnistunut vai ei?
Lento ei sujunut kuten SpaceX oli kaavaillut, mutta yhtiön periaate on kurottaa pitkälle ja olla tyytyväinen, vaikka ihan kaikkea ei saavutettaisikaan. Kuten nyt.
Vaikka kumpikin alus tuhoutui lopuksi, oli lento menestys ja iso askel eteenpäin kohti Starshipien saamista käyttöön. Ja kuten mainitsin jo aikaisemmin, jos kyseessä olisi ollut perinteinen kantoraketti, niin tämä olisi ollut jo toinen onnistunut lento.
SpaceX:n päämäärä on kauempana, ja sen yksi tavoite on saavuttaa myös Starshipien valmistamisessa ja lennättämisessä rutiini. Elon Musk on todennut, että Starshipin saamiseen käyttökuntoon menee kenties viisikin lentoa. Tämä oli kolmas, ja lento onnistui jo lähes.
Kiinnostavaa on myös se, että SpaceX:n mukaan yhden Starship-kokonaisuuden, siis boosterin ja avaruusaluksen, valmistaminen ja laukaiseminen maksaa nykyisin noin 100 miljoonaa dollaria. Tuolla hinnalla niitä kannattaisi laukaista myös kertakäyttöisinä, sillä esimerkiksi tulevan eurooppalaisraketti Ariane 6:n isoimman version laukaisu maksaa jotakuinkin saman verran. Itse asiassa hieman enemmän.
Suorituskyvyssä ero rakettien välillä on hurja: Ariane on joka tapauksessa kertakäyttöinen, ja se pystyy nostamaan maksimissaan noin 21 tonnia matalalle kiertoradalle, kun lähtökohtaisesti uudelleenkäytettävä Starship pystyy nostamaan vähintään 150 tonnia ja sen rahtitila on paljon suurempi. Starship voisi nostaa Ariane 6:n osina avaruuteen.
SpaceX:n tapauksessa näitä alusten tuhoutumisia miettiessä kannattaa myös muistaa se, miten Falcon 9:n ensimmäisten vaiheiden laskeutumiset aluksi menivät monen monta kertaa enemmän tai vähemmän pieleen, mutta nyt ne toimivat hyvin luotettavasti. Ne ovat tehneet jo yli 275 onnistunutta lentoa ja laskeutumista, ja näistä parisataa on mennyt peräjälkeen jo ilman yhtään epäonnista laskeutumista välissä. Se on huima saavutus.
Kaikki viittaa siihen, että Starshipin kanssa käy samoin: lento lennolta epäkohtia karsitaan pois ja kuten nytkin, joka kerralla päästään pitemmälle.
Yhtiöllä on jo valmiina boostereita ja aluksia useampaankin koelentoon, ja aikomuksena on tehdä tänä vuonna vielä kuusi lentoa lisää. Tällä, että lentoja tehdään usein, on myös se hyvä puoli, että raketista, sen lentovalmisteluista ja lennättämisestä saadaan kokemusta. Siitä tulee rutiinia.
Saa nähdä milloin seuraava koelento on, mutta jos tosiaan tänä vuonna on tulossa vielä kuusi lentoa, niin kenties puolentoista kuukauden kuluttua lennetään taas. Siihen, että Starshipit lentävät yhtä normaalisti kuin Falcon 9:t, niin siihen menee varmastikin pari vuotta. Ja silloin ne nousevat taivaalle Teksasin lisäksi Floridasta. SpaceX:n mukaan tulevaisuudessa lentoja voisi olla joka päivä.
Näyttää siltä, että tämän kolmannen koelennon jälkeen ei kannata enää sanoa ”jos Starship toimii”, vaan pohtia milloin se on käytössä.
Tulossa on suuri mullistus avaruustoimintaan, eikä vain SpaceX ole tekemässä sitä. Näitä Starshipin koelentoja katsellessa on hyvä muistaa, että Blue Origin -yhtiön lähes saman kokoinen ja myös uudelleenkäytettävä New Glenn tekee tänä vuonna ensilentonsa.
Vastaa
Satelliittitörmäys oli todella lähellä – mitä sitten, kun törmäys lopulta tapahtuu?
28. helmikuuta kaksi satelliittia olivat vähällä törmätä toisiinsa. Nasan TIMED -tutkimussatelliitti ja venäläinen signaalitiedustelusatelliitti Kosmos 2221 menivät lopulta alle 20 metrin päästä tosistaan, eli oli todella onni, etteivät ne törmänneet.
Jos niin olisi käynyt, olisi avaruusromua nyt paljon lisää, ja niin sanottu Kesslerin ilmiö olisi askeleen lähempänä.
Kerron alla olevalla videolla mitä tapahtui, mitä olisi voinut tapahtua ja muistelen kolmea kolaria kiertoradalla, jotka siis ovat tapahtuneet. Ja selitän myös vähän tätä avaruusromuasiaa laajemmin.
Videon alla on puheet luettavaksi tekstiksi muunnettuna.
TIMED on Nasan vuonna 2001 avaruuteen laukaistu tutkimussatelliitti. Tämä Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and Dynamics mission, eli TIMED, on massaltaan hieman noin 600 kiloa oleva satelliitti, joka nimensä mukaisesti se tutkii Auringon vaikutusta yläilmakehään. Siinä ei ole ratamuutokseen vaadittavia rakettimoottoreita, joten se ei pystynyt muuttamaan rataansa, vaikka onkin edelleen toiminnassa.
Kosmos 2221 on puolestaan sammunut ja kiertää Maata avaruusromuna. Se on paritonninen signaalitiedustelusatelliitti, joka laukaistiin vuonna 1992.
Kumpikin satelliitti on nyt radoillaan, jotka kiertävät Maata hieman yli 600 kilometrin korkeudessa. TIMED-satelliitin inklinaatio, eli kaltevuus päiväntasaajan, suhteen on 74°. Kosmos 2221:n radan inklinaatio on puolestaan 82°.
Ja 28. helmikuuta klo 8:34 Suomen aikaa ne osuivat radoillaan lähes samaan aikaan samaan paikkaan 608 kilometrin korkeudessa Etelämantereen luona.
Sitä, kuinka läheltä ne lopulta menivät, ei tiedetä, mutta satelliittien ratoja tarkkaileva LeoLabs arvioi, että välimatkaa oli vähemmän kuin 20 metriä. Se on todella vähän, etenkin kun satelliitit ovat molemmat aurinkopaneeleineen lähes kymmenmetrisiä.
Satelliittien välinen suhteellinen nopeus ohitusaikaan oli noin 50400 kilometriä tunnissa ja niiden yhteismassa 2530 kg. Jos satelliitit olisivat törmänneet aivan nokkakolarissa, eli ei vain siten, että aurinkopaneelit olisivat osuneet toisiinsa, vaan että satelliittirungot olisivat mäsähtäneet toisiinsa, niin arvioiden mukaan törmäyksessä olisi syntynyt jopa noin 7000 romunpalasta.
Kun näillä tienoilla Maan ympärillä on tällä hetkellä noin 12 000 kohtalaisen kookasta avaruusromukappaletta, olisi romun määrä voinut lisääntyä jopa puolella. Se olisi ollut hurja lisäys.
Tämä olisi ollut erityisen ikävää kahdesta syystä:
- Ensinnäkin näillä seuduilla Maan ympärillä on paljon satelliitteja ja avaruusasemat ovat vain hieman alempana, ja romunkappaleet ovat niille vaarallisia.
- Ja toiseksi, jos törmäyksessä syntyneet kappaleet saavat aikaan törmäyksiä, ja ne saavat aikaan taas uusia törmäyksiä, on vaarana Kesslerin syndroomana tunnettu ilmiö, missä romun määrä alkaa lisääntyä hallitsettomasti ja lopulta taivaalla on niin paljon romua, ettei avaruustoiminta oikein ole mahdollista.
Tämä läheltä piti -tapaus korostaa taas kerran sitä, että toimimattomista satelliiteista pitäisi päästä eroon.
Hieman historiaa
Viimeisen kahden vuoden aikana on ollut kuusi tapausta, jolloin kaksi satelliittia, jotka eivät voi väistää, ovat olleet näin lähellä toisiaan. Siis keskimäärin kolme tapausta vuodessa, ja ennusteiden mukaan tahti kasvaa. Se on huolestuttavaa. On aika selvää, että joskus lähiaikoina tapahtuu törmäys.
Mutta törmäyksiä on jo tapahtunut.
Klassisin esimerkki törmäyksistä on tämän helmikuisen kaltainen vahingossa tapahtunut (tai melkein tapahtunut) kahden satelliitin törmäys. Tällaisia on ollut kaikkiaan kuusi tähän saakka, ja pahin tapahtui helmikuussa 2009, kun kaksi tietoliikennesatelliittia tormäsi. Yksi satelliiteista oli amerikkalainen Iridium 33 ja toinen venäläinen sotilaallinen tietoliikennesatelliitti Kosmos 2251.
Kyseessä oli ensimmäinen suurella keskinäisellä nopeudella tapahtunut kookkaiden satelliittien törmäys, ja tuloksena oli yli kaksi tuhatta yli kymmensenttistä romukappaletta ja useita tuhansia pienempiä. Vielä 15 vuoden kuluttua törmäyksestä, oli noin 1100 isohkoa palasta avaruudessa. Vuonna 2012 yksi törmäyksessä syntynyt kappale lensi noin 120 metrin päästä Kansainvälisen avaruusaseman ohitse. Miehistö oli ohituksen aikaan avaruusalustensa sisällä valmiina evakutoitumaan, jos osuma olisi tapahtunut.
Toinen törmäyskategoria on tahallinen törmäys, satelliitin tietoinen tuhoaminen sotilaallisena operaationa – tai sellaisen demonstraationa.
Merkittävin näistä tapahtui tammikuussa 2007, kun Kiina ampui ohjuksella omaa satelliittiansa näyttääkseen maailmalle, että se pystyy myös tällaiseen toimeen. Venäjä, Yhdysvallat ja Intia ovat tuhonneet omia satelliittejaan näytösluontoisesti aikaisemmin, mutta matalammalla, jolloin syntyneestä romusta on ollut vähemmän haittaa. Suurin osa syntyneistä romupalasista putosi nopeasti tuhoutumaan ilmakehässä.
Kiina tuhosi ohjuksella FY-1C -sääsatelliitinsa, joka 865 kilometrin korkeudessa. Suurin osa syntyneistä yli 3000 yli parisenttisestä romunkappaleesta ja noin 150 000 pienemmästä kappaleesta ovat edelleen siellä ylhäällä. Kiinalaiset eivät selvästikään itse tajunneet etukäteen, että tuloksena oli noin paljon romua.
Kolmas tapaustyyppi on avaruusalusten telakoitumisen aikana tapahtuva onnettomuus. Tällainen oli venäläisen Progress-rahtialuksen törmäys Mir-avaruusasemaan vuonna 1997.
Tästä ei syntynyt olennaisesti avaruusromua, mutta törmäys sai aikaan suuria vaurioita Mir-avaruusasemaan ja etenkin sen Spektr-moduuliin, jonka pintaan ja aurinkopaneeleihin tuli suuria vaurioita. Automaattiohjauksella tehty ensimmäinen telakointiyritys epäonnistui ja kosmonautti Vasili Tsiblijev koitti telakoitua käsiohjauksella, kun alus jostain syystä ryntäsi liian suurella nopeudella kohti asemaa.
Kun kiertoradalla on nyt kaksi avaruusasemaa (Kansainvälinen avaruusasema ISS ja Kiinan Tiangong) ja lisää on suunnitteilla, ja näille tehdään yhä enemmän lentoja, tulevat tällaiset tapaukset todennäköisemmiksi – vaikka telakoinnit tehdäänkin hitaasti ja huolella.
Vaikka nämä eivät todennäköisesti ole avaruusromun syntymisen kannalta olennaisia, uhkaa avaruusromu yhä enemmän avaruusasemiakin.
Kaiken kaikkiaan Maan ympärillä on – laskentatavasta hieman riippuen – noin 36500 yli kymmensenttistä avaruusromukappaletta ja yli 130 miljoonaa yli millin kokoista. Pieniä ei kannata aliarvioida, sillä jos pienikin hitu törmää satelliittiin tai avaruusalukseen suurella nopeudella, voi tuloksena olla pahaa jälkeä, jos osuma tapahtuu pahaan paikkaan ja pahaan aikaan. Ongelmana näissä pienissä kappaleissa on lisäksi se, ettei niitä pystytä seuraamaan. Isojen kappakeilen törmäysvaarat voidaan määrittää etukäteen ja tehdä väistöliikkeitä, jos ja kun se on mahdollista.
Kun nämä avaruusromukappaleet ja kaikki nyt toiminnassa olevat noin 8300 satelliittia laitetaan yhteiskuvaan, niin se näyttää hurjalta. Tavaraa maapallon ympärillä on paljon.
Kessler vaanii
Mutta silti, uhkana on se, että satelliitit ja romunkappaleet törmäilevät toisiinsa siten, että tulee ketjureaktio. Mitä enemmän romua, sitä enemmän törmäyksiä, ja lopulta romua on niin paljon, että normaali avaruustoiminta on hankalaa.
Tätä kutsutaan Kesslerin syndroomaksi Nasan taannoisen tutkijan mukaan. Donald Kessler tutki juuri tätä romuongelmaa ja myös hän suositti sammuneiden satelliittien sekä avaruuteen jätettyjen kantorakettien ylimpien osien hakemista pois avaruudesta.
Ja tällaista suunnitellaan nyt. Euroopan avaruusjärjestö aikoo laukaista ensi vuonna avaruuteen satelliitin, jossa on neljä robottikäsivartta ja niillä se voi ottaa kiinni avaruusromusta ja tuoda sen tuhoutumaan ilmakehään iskeytymällä. Kohteena tällä lennolla on Vega-kantoraketin ylin vaihe, joka kiertää nyt romuna Maata. Siitä kiinni nappaamisen tekee hankalaksi se, että vaihe todennäköisesti pyörii. Tämä on ongelmana käytännössä kaikissa avaruusromukappaleissa.
Jos temppu toimii, niin seuraavaksi ESA kaavailee muita vastaavia laitteita. Erityisesti mielessä on bussin kokoinen Envisat-satelliitti, joka pitäisi käydä hakemassa pois. Myös muut avaruusjärjestöt ja myös yksityiset yhtiöt suunnittelevat erilaisia romunsiivouslentoja. Puhutaan avaruushinaajista, Space Tug englanniksi, jotka voisivat olla odottamassa avaruudessa toimintaa; ne voisivat avaruusromun siivoamisen lisäksi huoltaa satelliitteja ja siirrellä niitä radoilta toisille.
Robottikäsivarren avulla kiinni nappaamisen lisäksi satelliitteja ja muita avaruusromukappaleita voisi lassota tai ”saalistaa” verkolla. Näissä tapauksissa pyöriminen ei ole niin suuri ongelma.
Pienempää avaruusromua voidaan puolestaan kerätä esimerkiksi suurella kärpäspaperityylisellä satelliitilla. Pikkusälä tarttuu siihen ja koko hässäkkä ohjataan tuhoutumaan ilmakehässä.
Pientä avaruusromua voitaisiin myös höyrystää voimakkailla lasertykeillä.
Lisäksi kaikki vastuullisen avaruustoimijat suunnittelevat jo nyt satelliittinsa siten, että ne eivät jää kiertämään Maata romuna – paitsi tietysti, jos niihin tulee vika. Satelliitit joko putoavat luontaisesti maksimissaan parissa vuosikymmenessä alas, tai niissä on rakettimoottorit tai muut laitteet, joilla ne voidaan pudottaa alas, kun toiminta-aika on lopussa.
Esimerkiksi suomalainen Aurora Propulsion myy jo nyt pientä työntövoimalaitteistoa, jolla pienikin satelliitti voi joko tehdä väistöliikkeitä tai nopeuttaa putoamistaan taivaalta lentonsa lopuksi.
Avaruusromu on vakava ongelma
Nykyisin avaruusromuun suhtaudutaan vakavasti, päinvastoin kuin vielä esimerkiksi 1960-luvulla. Silloin muun muassa rakettivaiheita jopa räjäytettiin avaruudessa, kun ajateltiin, että niin kannattaisi tehdä. Nyt tiedämme, että se oli tyhmää.
Ja silloin Yhdysvallat alkoi rakentamaan vuonna 1963 sotilaallista tietoliikennejärjestelmää, missä avaruudessa oli pieniä metallilanganpalasia, jotka heijastivat radiolähetyksiä alas. Aikomus oli viedä pieniä kuparilanganpalasia miljardeittain avaruuteen. Hanke ei toteutunut kokonaisuudessaan, mutta näitä Project West Fordin langanpalasia on edelleen avaruudessa. Se oli todella tyhmää.
Jälkiviisaus on aina tällaista, mutta nyt on oikeasti kiire aloittaa siivoustalkoot kiertoradalla. Meillä on vielä aikaa välttää Kesslerin romuspiraalin vauhtiin pääsy. Kuten ilmastonmuutoksessakin, tietyn (tarkasti tuntemattoman) rajan ylittämisen jälkeen tilanne muuttuu todella vaikeaksi hyvin nopeasti.
Vastaa
Satelliitti putoaa! Entäpä sitten – niin tapahtuu koko ajan
Päivitys 21.2. klo 22:30
ESA on varmistanut, että ERS-2 putosi klo 19.17 Suomen aikaa (17.17 UTC, +/- 1 minuutti) Tyyneen valtamereen Alaskan ja Havaijin välissä. Putoamista edelsi jännittävä odotus, missä putoamisajan arvio – ja siten putoamispaikka – muuttui moneen kertaan. Nyt odotus on kuitenkin ohi ja ERS-2 on pudonnut. Alla olevaa juttua EI OLE päivitetty tämän mukaisesti, vaan se on sellainen kuin se oli juuri 20.2. illalla.
Kohtalaisen suurikokoinen kaukokartoitussatelliitti ERS-2 on putoamassa alas kiertoradalta. Tiistaina 20.2. illalla sen alin ratakorkeus on enää alle 200 kilometriä. Ilmakehän yläosien rippeet hidastavat sen ratanopeutta jo sen verran tehokkaasti, että satelliitti putoaa hieman yli vuorokaudessa alas.
Mitä alemmas satelliitti vajoaa, sitä nopeammin se tulee alas. Tuoreimman (20.2. illalla, jolloin tätä tekstiä on päivitetty) ennusteen mukaan maahansyöksy tapahtuisi keskiviikkona 21.2. klo 18.32. Suomen aikaa. Aika on laskennallinen, ja siinä on epävarmuutta vielä noin 4,61 tuntia puoleen ja toiseen. ESA seuraa putoamista erityisellä sivustollaan.
Satelliitti on polaariradalla, eli tekee kierrostaan lähes maapallon napojen kautta. Suomen ylitse radallaan se menee joka päivä noin klo 17 tietämissä. 21.2. klo 16.30 se ylittää Suomen alla olevan kartan mukaisesti. Ylilento on jälleen epävarmuushaarukan sisällä, joten satelliitin putoaminen Suomen päällä on mahdollista.
Osia satelliitista putoaa vain lentoradan alapuolella oleville alueille – näillä näkymin meren tai jäätikön päälle.
Kyseessä on hallitsematon maahanpaluu, eli Darmstadtissa, Saksassa, oleva ESA:n lennonjohto ei pysty muuta kuin seuraamaan tapahtumia. Satelliitti ei ole enää toiminnassa.
Uudet satelliitit tehdään siten, että ne voidaan tuoda hallitusti alas turvallisesti, mutta ERS on yli 30 vuotta vanhaa tekniikkaa. Näitä kaukokartoitussatelliitteja (ERS tulee sanoista European Remote Sensing satellite) tehtiin kaksi samanlaista, ja niiden suunnittelu aloitettiin jo noin 40 vuotta sitten. Niitä, kuten ei satelliittien seuraajaa Envisatia, ei ajan hengen mukaisesti suunniteltu siten, että ne voitaisiin ohjata hallitusti alas.
ERS-2:n tapauksessa lennonjohto kuitenkin ohjasi sitä matalammalle kiertoradalle, kun satelliitti oli vielä toiminnassa, mutta jo toimeton. Kesällä 2011 sen rataa laskettiin 66 pienellä ratamuutoksella alkuperäisestä lähes 800 kilometristä 573 kilometriin. Näin se ei jäisi pariksi sadaksi vuodeksi kiertämään romuna Maata, kuten ERS-1, vaan putoaisi alas luontaisesti hieman yli vuosikymmenessä. Kuten nyt käykin.
Satelliitti deaktivoitiin, sen ylimääräiset polttoaineet päästettiin avaruuteen, jotta tankit eivät vahingossa räjähtäisi, ja akkujen lataus purettiin, jotta nekään eivät pamahtaisi. Näin siitä on mahdollisimman vähän haittaa.
Kooltaan ERS-satelliitit ovat varsin suuria. Niiden kokonaispituus on lähes 12 metriä. Aurinkopaneelin mitat ovat 11,7 x 2,4 metriä ja suuri tutka-antenni on kooltaan 10 x 1 metriä. Laukaisun aikaan satelliittien massa oli yli 2500 kg, ja nyt ERS-2:n massa on noin 2,2 tonnia.
Suurin osa satelliitista tuhoutuu maahanpaluun aikana ilmakehän kitkakuumennuksessa, mutta arvion mukaan massasta kenties jopa 20 % selviää Maan pinnalle. Suurimmat osat ovat todennäköisesti tutka-antennin palasia.
Onko vaaraa?
Kun satelliitti putoaa alas, ilmakehän kitkakuumennus lämmittää sen pinnan yli 1600°C:n lämpötilaan. Suurin osa satelliitista sulaa ja höyrystyy samaan tapaan kuin ilmakehä saa meteorit loistamaan tähdenlentoina taivaalla.
Jos satelliitti on suuri ja/tai siinä on erityisen tukevatekoisia osia, koko massa ei ennätä tuhoutumaan maahanpaluun aikana. Joka tapauksessa satelliitti hajoaa osiin, ja nämä osat satavat viuhkamaisena pilvenä alas. Maan pinnalla ne leviävät laajalle alueelle, joka on – tilanteesta riippuen – useita kymmeniä kilometrejä leveä ja yli 500 km pitkä alue satelliitin lentoradan alla.
Tilastojen valossa riski osua avaruusromun alle on äärimmäisen pieni, 1 sadasta miljardista vuositasolla. Se on 65 000 kertaa pienempi riski kuin se, että salama iskee sinuun. Suurin osa maapallosta on merta tai harvaan asuttua manneraluetta.
Historia tuntee parikymmentä tapausta, joissa putoava satelliittiromu saanut aikaan haittaa. Yli 70 tapauksessa romua on löydetty maasta. Muutamissa tapauksissa romu on osunut myös ihmiseen: 1997 Oklahomassa, Yhdysvalloissa, romu osui naiseen, mutta hän ei loukkaantunut, kun taas Kiinassa vuonna 2002 nuori poika sai päällensä kymmenkiloisen alumiinilevyn, joka oli peräisin kiinalaisraketista. Hän on tiettävästi ensimmäinen ja ainoa avaruusromusta loukkaantunut ihminen.
Miksi satelliitti putoaa alas?
Matallalla kiertoradalla olevat satelliitit putoavat alas yksinkertaisesti ilmanvastuksen vuoksi. Avaruudessa Maan lähellä vielä satojekinkin kilometrien korkeudessa on sen verran ilmamolekyylejä, siis ikään kuin hyvin harvaa ilmaa, että se saa aikaan ilmanvastusta. Satelliitin ratanopeus laskee, ja samalla sen rata putoaa alaspäin. Mitä alemmaksi satelliitti tulee, sitä enemmän ilma hidastaa sitä ja sitä nopeammin se putoaa.
Kun korkeus on laskenut noin 80 kilometriin, ilmakehän ote on jo sen verran suuri, että satelliitti putoaa oikeastaan saman tien.
Muistisääntönä voi pitää sitä, että 500 kilometrin korkeudesta satelliitin putoaminen kestää 10 vuotta, 400 kilometristä vuoden, 300 kilometristä kuukauden ja 200 kilometristä vain vuorokauden. Putoaminen siis tapahtuu sitä nopeammin, mitä alempana ollaan.
500 kilometriä korkeammalla hidastuminen on sen verran vähäistä, että satelliitti pysyy satoja, jopa tuhansia vuosia radallaan. Ja jos satelliitin halutaan pysyvän matalammalla radalla pitkän aikaa, pitää satelliitissa olla rakettimoottori, jolla nopeutta voidaan lisätä silloin tällöin.
Nopeuden hidastuminen riippuu satelliitin koosta ja massasta (isokokoinen, kevyt satelliitti putoaa nopeammin, ja pieni raskas hitaammin) ja lisäksi myös Auringon aktiivisuudesta, sillä kun Aurinko on voimissaan, kuten näihin aikoihin, sen säteily saa ilmakehän ikään kuin paisumaan ja siksi ilma on tiheämpää korkeammalla.
Juuri nyt Auringossa ei ole ollut suuri purkauksia ja avaruussää on ollut rauhallista. Siksi ERS-2 on tullut viime päivinä alemmas hieman odotettua hitaammin. Aurinkopurkaukset vaikuttavat maapallon yläilmakehän tiheyteen, ja voivat saada aikaan olennaisiakin muutoksia ennusteisiin.
Satelliittien putoamisista on se hyvä puoli, että matalalla kiertoradalla olevat satelliitit eivät jää sinne Maata kiertämään romuna.
Tämä pudotus voidaan tehdä hallitusti, jos satelliitissa on rakettimoottori. Satelliitin nopeutta hidastetaan moottorilla sopivassa kohdassa rataa sopivaan aikaan, jolloin putoaminen voi tapahtua halutussa paikassa haluttuun aikaan. Tyynen valtameren eteläosissa on alue, missä on hyvin vähän saaria, vähän lentoliikennettä ja laivojakin harvassa, joten se on usein käytetty alue maahansyöksyihin.
Vastuulliset avaruustoimijat tekevät satelliittinsa nykyisin siten, että ne putoavat nopeasti alas luontaisesti tai avustetusti pian niiden toiminnan päätyttyä. Esimerkiksi Euroopan maiden, kuten Suomen, avaruuslainsäädännössä tätä vaaditaan kaikilta uusilta satelliiteilta.
Lisää putoamisia tulossa…
Putoavien satelliittien, rakettivaiheiden ja niiden osien määrä on ollut pitkän aikaa varsin vakio, mutta viime vuonna määrä kääntyi hurjaan nousuun. Satelliitteja laukaistaan paljon aiempaa enemmän, ja niitä tulee myös alas aiempaa enemmän. Viime vuonna putoamisia oli yli 2500 ja pudonneen tavaran massa oli yhteensä noin 340 tonnia. Tänä vuonna luvut vain kasvavat.
Putoavien satelliittien määrä lisääntyy kahdesta syystä. Ensinnäkin satelliitteja lähetetään avaruuteen paljon aikaisempaa enemmän, ja toiseksi osa satelliiteista tehdään tarkoituksella varsin lyhytikäisiksi. Piensatelliitteja suunniteltaessa myös käytetään edullisempia ja vähemmän toimintavarmoja osia, koska on kustannustehokkaampaa lähettää tarpeen vaatiessa uusi satelliitti taivaalle.
Suomalainen ICEYE on eräs yhtiöistä, jotka ovat lähettäneet laivueellisen satelliitteja kiertoradalle, ja täydentävät parveaan sitä mukaan kun satelliitteja putoaa alas. Yhtiön tekemiä satelliitteja on nyt avaruudessa kolmisenkymmentä, ja ensimmäinen niistä, vuonna 2018 laukaistu ICEYE X1, putosi alas helmikuun 8. päivänä.
Tuo satelliitti laukaistiin avaruuteen Intiasta 12. tammikuuta 2018, ja sen tehtävänä oli testata yhtiön uutta tutkatekniikkaa. Vaikka satelliitti toimi vain nelisen kuukautta, se todisti idean toiminnan, ja niinpä yhtiön seuraava satelliitti lähetettiin jo saman vuoden joulukuussa.
Ensimmäinen maahanpaluun tulipätsissä tuhoutunut suomalaissatelliitti oli Aalto-yliopistossa tehty Aalto-2, mutta vaikka se oli tehty Otaniemessä, oli satelliitti virallisesti belgialainen, koska se oli osa belgialaisvetoista tutkimusohjelmaa.
Sen sijaan aivan ensimmäinen taivaalta pudonnut virallisesti suomalainen satelliitti oli Reaktor Hello World. Se laukaistiin avaruuteen marraskuussa 2018, ja se putosi viime lokakuussa, tarkalleen 22. päivänä.
Kerron tarkemmin maahanputoamisista tällä Tiedetuubin videolla:
Vastaa
Marcus Wandtin avaruuslento on esimerkki tulevasta
Kansainvälinen avaruusasema on tehnyt nyt tammikuun lopussa kauniita ylilentoja iltaisin eteläisestä Suomesta katsottuna. Aina silloin tällöin ISS:n rata on sellainen, että se näkyy hyvin juuri mukavaan aikaan iltaisin ja toisinaan aamuisin. Ja toisinaan ylilennot ovat päivällä tai yöllä siten, ettei asemaa voi nähdä. Näitä ylilentoja karttoineen ja kirkkausennusteineen voi katsella helposti esimerkiksi https://www.heavens-above.com -sivustolta.
Tämä hyvän näkymisen periodi päättyy (Etelä-Suomesta katsottuna) 2. helmikuuta, ja sattumalta juuri silloin avaruusasemalla parhaillaan oleva ruotsalaisastronautti Marcus Wandt palaa myös takaisin Maahan.
Mitä? Ruotsalainen astronautti avaruudessa juuri nyt?
Kyllä. Ruotsalainen Marcus Wandt lähti avaruuteen 17. tammikuuta Axiom-3 -lennolla ja hän, kuten kolme muuta astronauttia viettävät avaruudessa kaikkiaan noin kaksi viikkoa. On omituista, että Wandtin lennosta ei ole kerrottu suomalaismedioissa juuri mitään – etenkin kun kyseessä on hyvin merkittävä ensikerta. Wandt on Euroopan avaruusjärjestön vuonna 2022 valitsemista uusista astronauteista ensimmäinen avaruuteen päässyt, ja tapa, millä hän kiilasi muiden ohitse, on myös kiinnostava.
Tällaisia keikka-astronautteja tulee vastaisuudessa paljon lisää.
Mistä oikein on kyse?
Taustalla tässä on kaksi asiaa. Ensinnäkin se, että kun Euroopan avaruusjärjestö valitsi marraskuussa 2022 uusia astronautteja, oli mukana ammattiastronautteja ja reserviastronautteja. Ammattiastronautit aloittivat astronauttikoulutuksensa viime huhtikuussa, ja reservi jäi nimensä mukaisesti varalle. He pääsivät ihan loppupeleihin ”varsinaisia” astronautteja valittaessa, mutta heidät jätettiin syystä tai toisesta ikään kuin varasijalle. Estradille hekin pääsivät Pariisissa, missä uudet astronautit esiteltiin.
Ideana reserviastronauteissa on se, että heidät voidaan ottaa mukaan jos ja kun on tarvetta, tai jos heidän jäsenmaistaan keksitään syitä ja rahoitus heidän lennättämiseensä – kuten Wandtin tapauksessa kävi. Jos ammattiastronautteja tarvitaan lisää, niin heistä voidaan täydentää ammattiastronauttien ryhmää. ESA:n astronauttiryhmää on täydennetty aikaisemmin jo lähes valituilla astronauteilla, joten nyt tämä systeemi tehtiin ikään kuin viralliseksi. Esimerkiksi Matthias Maurer on tällainen astronauttiryhmän 2009 varapaikalta ammattiastronautiksi kutsuttu.
Olennaisempi syy on kuitenkin se, että tulevaisuudessa on tarvetta selvästi kahdenlaisille astronauteille. Heille, jotka tekevät pitkiä avaruuslentoja avaruusasemalla ja lähtevät esimerkiksi vielä tämän vuosikymmenen lopussa Kuuta kiertämään, todennäköisesti Kuun pinnallekin. Siis tarvitaan astronautteja, jotka tekevät pitkiä ja vaativia avaruuslentoja. Siihen tarvitaan pitkä ja perusteellinen koulutus, kuten aina tähän mennessä on tehty.
Ja sitten tarvitaan keikka-astronautteja, jotka menevät avaruuteen tekemään kokeita ja tutkimusta lyhyeksi ajaksi. He saavat periaatteessa samanlaisen koulutuksen kuin avaruusturistit, eli heille opetetaan peruskikat painottomuudesta, pelastussysteemit ja muut jutut, joiden avulla he voivat olla avaruuslennolla enemmänkin matkustajina. Koulutus kestää vain puolisen vuotta ja on paljon yleisempi kuin ammattiastronauteilla.
Avaruusturisteilla koulutus on nopea ja tehokas, mutta avaruusjärjestön keikka-astronautit saavat lisäksi koulutusta siihen, miten he tekevät tutkimusta avaruusasemalla. Esimerkiksi Marcus Wandt tutustui hyvin eurooppalaisen Columbus-laboratorion ominaisuuksiin ja hänelle järjestettiin varsin kunnianhimoinen ohjelma kokeista ja tutkimuksista, joita hän tekee avaruudessa. Hän ei siis vain kellu painottomuudessa ja ihaile maisemia pariviikkoisen lentonsa aikana, vaan hänellä on varsin tiukka ohjelma.
Lisätietoja hänen tutkimuksistaan on ESAn nettisivulla osoitteessa https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/muninn.
Tällaisia lyhytaikaisia, työntäyteisiä lentoja on tulossa vastaisuudessakin. Siinä missä puolen vuoden pestin avaruudessa olevat astronautit, siis oikein ammattiastronautit, huoltavat asemaa ja tekevät tutkimuksen sekä PR-tyyppisten tilaisuuksien lisäksi paljon muutakin, niin nämä keikka-astronautit voivat keskittyä töihin, jotka on juuri suunniteltu tällaisiksi nopeasti ja kätevästi avaruudessa tehtäviksi.
Näitä tulee vastaisuudessa enemmänkin, avaruusjärjestöjen lisäksi varmasti myös tutkimuslaitoksista ja yhtiöistä. Tutkimuksen tekeminen avaruudessa tulee arkisemmaksi ja edullisemmaksi, ja käynnit avaruudessa muuttuvat vähitellen samankaltaisiksi keikoiksi kuin käynnit Etelämantereen tutkimusasemilla. Sinnekään ei mennä ihan noin vain, sinne meneville on koulutusta ja siellä tehtäväksi suunnitellaan etukäteen tutkimuksia, jotka voidaan tehdä nopeasti ja jotka täytyy juuri tehdä siellä paikan päällä.
Koska tällaisia lentoja tulee tulevaisuudessa vielä enemmän, niin Axiom-yhtiö, joka on tämän lennon järjestäjä, tulee liittämään asemaan ensi vuonna oman moduulin, joka toimii tutkimuslaboratoriona ja hotellina. Sitä käyttävät niin keikka-astronautit kuin avaruusturistitkin. Myöhemmin moduuli irrotetaan asemasta ja sen ympärille rakennetaan kokonainen uusi avaruusasema. Tällaisia muitakin asemia on suunnitteilla, ja veturina tässä on laajeneva avaruustoiminta, niin tutkimus, turismi kuin myös teollinen tuotanto.
Axiomille tämä Axiom-3 -lento, kolmas heidän järjestämänsä ”turistilento” SpaceX:n Dragon-aluksilla avaruusasemalle, on ensimmäinen tällainen tutkimuslento. Lisätietoja siitä on osoitteessa https://www.axiomspace.com/missions/ax3/research.
Vähitellen olemme jo tilanteessa, missä kauan aikaa puhuttuja asioita voidaan alkaa tehdä oikeasti: esimerkiksi valokuituja ja lääkemolekyylejä, jotka ovat parempia kuin maapallon painovoimassa tehdyt, ja jännin uusi asia ovat keinoelimet, sillä nähtävästi painottomuudessa voidaan niitä kasvattaa paremmin kantasoluista kuin täällä maapallolla.
Tein tästä aihepiiristä Tiedeykkösen viime vuonna: https://areena.yle.fi/podcastit/1-65846797
Mutta kiinnostavaa tässä kaikessa on siis se, että Marcus Wandt ja Ruotsi ovat ikään kuin edelläkavijöitä tässä kehityksessä. Ruotsalaiset järjestivät rahoituksen lennolle ja Marcus pääsi siten kavereidensa edestä avaruuteen. Seuraavana on lähdössä puolalainen ja sitten todennäköisesti britit, jotka suunnittelevat täysin brittiläistä lentoa. Mukana olisivat brittiläiset ammatti- ja vara-astronautit Rosemary Coogan ja Meganne Christian sekä para-astronautti John McFall, ja lennon komentajaksi kutsuttaisiin eläkkeeltä takaisin Tim Peake, ESA-astronautti joka on tehnyt jo yhden avaruuslennon.
Tämä on siis vasta huhua, mutta Axiom on palkannut lentojensa kometajiksi, siis turistien kaitsijaksi, Nasan astronautit Michael Lopez-Alegrian, joka on nyt avaruudessa, ja Peggy Whitsonin. Miksipä ei seuraavaksi Tim Peaken, jos Iso-Britannia olisi halukas ostamaan kokonaan brittiläisen lennon. Jos huhuista puhutaan edelleen, niin myös nyt ESAn uusien astronauttien kanssa kouluttautunut australialainen Meganne Christian on mainittu tässä yhteydessä.
VArmaa on kuitenkin se, että näitä lentomahdollisuuksia tulee paljon. Siksipä jos täällä Suomessakin haluttaisiin saada nyt oma astronautti, niin rahankeräys pystyyn ja sisunautti taivaalle. Tai jos jollain on noin 50 miljoonaaeuroa ylimääräistä, niin hän voisi ostaa itse paikan turistilennonta. Ei siis vain pomppauslennolle, vaan ihan oikeasti avaruuteen.
Jos palataan vielä tähän nyt meneillään olevaan lentoon ja Marcus Wandtiin, niin kun uudet astronautit julkistettiin Pariisissa marraskuussa 2022, niin olin siellä paikalla ja juttelin Marcuksen kanssa. Yllä olevalla videolla hän kertoo tuntemuksistaan ja hakuprosessista. Hän vaikutti Pariisissa hieman pettyneeltä, mutta nyt mieli on varmasti toinen – niin leveää hymyä ei avaruudessa ole näkynyt pitkään aikaan.
Näillä näkymin Marcus ja hänen miehistönsä, mihin Lopez-Alegrian lisäksi kuuluu italialainen ja turkkilainen, niin ne palaavat takaisin Maahan 2. helmikuuta. Miehistöä on muuten kutsuttu historian ensimmäiseksi täysin eurooppalaiseksi, koska Lopez-Alegrian sukujuuret ovat Espanjassa ja Turkki on eurooppaa ja ei ole eurooppaa, kuinka nyt sitten tulkitaankin. Lento siis päättyy tämän viikon perjantaina, ja nähtävästi Marcus on sopeutunut avaruuden olosuhteisiin hyvin. En olisi yllättynyt, jos hän päätyisi mukaan vielä ammattiastronautiksi, niin hyvin kaikki on – julkisuudessa olevien tietojen mukaan – sujunut.
Taustalla Wandtin lennon järjestelyissä on ollut todennäköisesti ensimmäinen ruotsalaisastronautti Christer Fuglesang, joka on nykyisin Saab-yhtiön palkkalistoilla, kuten myös Wandt. Oletan, että Christer on kontaktiensa ja kokemuksensa avulla sumplinut asioita eteenpäin niin tehokkaasti, että tämä tuorein ruotsalaisavaruuslento tapahtui niin pikaisesti, että monet eivät ole sitä vieläkään huomanneet.
Moi Jari. Mainitsit ohimennen jossain satellitissa olevan jonkinlainen ”sähköjarru”?
Voisitko paljastaa tästä lisää? Jos oikein ymmärsin niin se oli suomalainen keksintö ja kenties hyvä kokonaisen videon aiheeksi?
Olisipa aiheeksi hyvinkin! Kyseessä on Ilmatieteen laitoksella tutkijana olevan Pekka Janhusen keksintö sähköpurjeesta, jota voidaan käyttää myös jarruna. Lisätietoja mm. täällä https://fi.wikipedia.org/wiki/Sähköpurje (mutta laitan myös videoidealistalleni!)