Joulu Gaian kanssa
ESAn Gaia-avaruusteleskoopin tiedejohtaja, suomalainen Timo Prusti lähetti juuri ennen uutta vuotta seuraavan tekstin Tiedetuubissa julkaistavaksi:
Gaian laukaisu 19. joulukuuta stressasi monen perheen joulua. Monet työntekijät Ranskan Guyanassa halusivat palata koteihinsa Eurooppaan jouluksi. Laukaisu lähellä joulua on aina pieni riski, sillä viime hetkellä voi aina tulla muutaman päivän viivästys, mikä olisi tarkoittanut joulua tropiikissa. Se ei sinällään olisi ollut ikävä asia, mutta se ei ollut monenkaan suunnitelmissa.
Gaian laukaisu onnistui kuitenkin hienosti ja lentokoneet Eurooppaan täyttyivät. Oikeastaan juuri joulua ennen tapahtunut laukaisu oli erittäin sopiva – ainakin projektiin osallistuville tutkijoille. Nimittäin Gaialla ei voida tehdä mitään tieteellistä ennen kuin kaikki maanpäälliset, Gaian sisälle jääneet ilmakehän kaasut ovet ”kiehuneet” pois. Siksi kaikkia optisia osia lämmitetään, ettei niistä tulisi kylmäloukkoja Gaiasta pakeneville molekyyleille. Tämän seurauksena projektin tieteentekijät pystyivät keskittymään kinkun syöntiin.
Kaikille Gaian rauhallinen joulu ei kuitenkaan ollut rauhallista aikaa. ESAn satelliittien operoinnista vastaava Euroopan avaruusoperaatiokeskus ESOC Saksan Darmstadtissa seurasi ja ohjasi Gaiaa joulun yli. Vaikka tähtitieteelliset mittalaitteet eivät olleet päällä, monia oheislaitteita otettiin käyttöön. Niinpä minunkaan jouluni ei sujunut ainoastaan kinkun parissa, vaan jouduin silloin tällöin avaamaan tietokoneen ja katsomaan uusinta raporttia Gaian tilasta. Kaikki toimi erinomaisesti!
Oli myös tutkijoita, jotka tekivät töitä Gaian lähettämien tietojen kanssa yli joulun. Yksi tärkeä laite Gaiassa on tarkka kello. Kellon lähettämää dataa onkin jo välitetty ESOCin kautta ESACiin, joka on ESAn tieteellinen operointikeskus Madridissa. Siellä Gaian lähettämää telemetriatietoa käsitellään, ja kellon dataa siirrettiin Dresdenin Teknillisen Korkeakouluun, jossa Sergei Klioner korreloi Gaian kelloa maanpäälliseen aikastandardiin nähden.
Myos monet tähtiharrastajat ovat olleet kiireisiä Gaian parissa. Pyysimme seuraamaan Gaian matkaa L2 pisteeseen ja kokoelma valokuvia löytyy osoitteesta http://www.cosmos.esa.int/web/gaia/news_20131220.
Mukana on myös tämän kirjoituksen otsikkokuva, jonka otti Arto Oksanen, vanha tuttuni Helsingin opiskeluajoilta. Heti laukaisun jälkeen Gaia oli kirkas kohde, mutta kun Gaia käännettiin 45 asteen kulmaan Aurinkoon nähden, siitä tulikin haastava kohde. Arto onnistui kuvaamaan Gaian kun sen kirkkaus oli vain 19 magnitudia.
Vuodenvaihde tulee olemaan vielä aika rauhallista. Joulukuun 30. päivä Gaialle tehdään pieni radankorjaus, jotta Gaian asettuminen 7. tammikuuta kiertoradalle L2-pisteen ympärillä voidaan valmistella hyvin. Ratakorjaus on hyvä myös kalibrointia ajatellen. Jännittävin lähiaikojen tapahtuma on 2. – 4. tammikuuta, kun tähtitieteelliset instrumentit käynnistetään.
Sitä odotellessa toivotan Gaian puolesta hyvää uutta vuotta!
Timo Prusti
Vastaa
Gaian laukaisu Timo Prustin kokemana
ESAn tähtikartoittaja Gaian tieteellinen johtaja on suomalainen Timo Prusti, joka kertoo seuraavassa tekstissä kokemuksistaan laukaisun aikaan Kouroussa. Hän esiintyi ESAn suorassa webbilähetyksessä ja oli mukana useissa TV-ohjelmissa heti laukaisun jälkeen, mutta hän ennätti kirjoittaa lisäksi tämän (myös Tiedetuubin puolella julkaistun) tekstin.
Gaia laukaistiin 19. joulukuuta 2013 kello 9:12:19 UTC. Koko viikon oli ollut useita sadekuuroja, ja sama epävakaa sää jatkui myös laukaisupäivänä, jolloin aikaisin aamulla kuuden maissa paikallisaikaa Kouroussa pyyhkivät useat kuurot laukaisualueen ylitse.
Taivas kuitenkin selkeni juuri ennen laukaisua, ja Gaia nousi matkaan hyvien tähtien merkeissä, sillä laukaisun aikaan aamulla taivaalla ei ollut juuri lainkaan pilviä.
Tänään 20. joulukuuta tätä kirjoitettaessa on taas sadellut, eikä Gaian laukaisusta olisi nähty kuin ehkä 10 sekuntia ennenkuin raketti olisi kadonnut pilviin.
Kaksi viikkoa Kouroussa on ollut hyvin intensiivistä aikaa. Gaia oli syksyn ajan laukaisukeskuksen S1-rakennuksessa, jossa satelliitit voivat olla niin kauan kun tankkeja ei olla täytetty. Siellä tehtiin myös viimeinen aurinkosuojan avaustesti lokakuussa, kun edellisen kerran olin paikan päällä.
Kun tulin uudelleen paikalle, oli Gaia jo tankattu ja siirretty S5-rakennukseen. Sojuz-kantoraketin yli vaihe Fregat, joka oli itse asiassa alun perin tarkoitettu toiselle satelliitille, oli jo odottamassa S3-rakennuksessa Gaiaa myös tankattuna.
S3 on tila, joka on tarkoitettu kaikkein herkimmin räjähtävien polttoaineiden käsittelyyn. Fregatin vieressä oli jo odottamassa Gaiaa varten erityisesti valmistettu raketin nokkakartio. Koska Gaia täytti melko tarkkaan koko nokkatilan, jouduimme tekemään erikoisen nokkakartion, mistä oli varmuuden vuoksi ”kaiverrettu” hieman tilaa lisää reunoista, koska laukaisussa satelliitin ja seinien välissä täytyy olla riittävästi tilaa myös värähtelyille.
Gaia siirrettiin S3-rakennukseen, asetettiin Fregatin päälle ja koko nokkaosa pistettiin nokkakartion sisälle.
Lauantaina 14. joulukuuta Sojuz-raketti vietiin kiskoja pitkin laukaisualustalle. Toimenpide alkoi aamulla kuudelta, kun kokoonpanohallin ovet avattiin ja muutaman tunnin päästä vaakasuorassa rautatievaunun päällä ollut raketti oli siirretty ja nostettu pystyyn. Se oli mielenkiintoinen tapahtuma, etenkin kun sain seurata sitä aivan vierestä.
Samana iltana tuli jo nokkaosa, jossa siis Gaia ja Fregat olivat päällekkäin nokkakartion sisällä. Kahdeksan aikaan illalla venäläinen Soyuzin laukaisusta vastannut henkilökunta ruuvasi käsin nokkaosan kiinni Sojuziin 102 pultilla – he eivät käyttäneen mitään pneumaattisia koneita. Viimeisen kiristyksen teki yksi henkilö, jotta ruuvit ovat samalla voimalla kiinnitettyjä.
Sunnuntaista keskiviikkoon oli rauhallisempaa, koska suurin osa ajasta käytettiin miljoonan ja yhden asian tarkastamiseen.
Lähtölaskenta alkoi 13 tuntia ennen laukaisua. Niinpä ESAn insinöörikollegat ja Gaian rakentaneet Astriumin insinöörit istuivat tuoleihinsa Kouroun laukaisukeskuksen lähtövalvontarakennuksen Jupiterin kontrollihuoneessa keskiviikon iltapäivällä kello viiden aikaan. Itse seurasin heidän istumisiaan kun olin samana yönä valmistelemassa Arianespacen suoraa televisiolähetystä laukaisusta. Opettelin toimittaja Joshua Jampolin kanssa TV-maailman kikkoja, jotta pystyin suorittamaan tehtäväni englanninkielisen selostuksen tieteellisenä tukena.
Torstaiaamuna aikaisin ennen laukaisua kaikki olivat pirteitä. Tämä taisi johtua adrenaliinista. Päivä nousi klo 6:12:19 paikallista aikaa, kun seurasin laukaisua Jupiter rakennuksen parvekkeelta. Kuin Aurinko olisi noussut lännestä, mutta pian pystyi huomaamaan, että kyseessä olikin Auringon sijaan kirkkaasti loistanut Sojuz VS06, jonka kärjessä oli Gaia.
Itään päin suuntautunut laukaisu kaartui komeasti parvekkeen yli ja kohti oikean Auringon nousua idän puolella. Ensimmäinen vaihe lopetti toimintansa juuri oikeaan aikaan, jolloin neljä apurakettia irrotettiin raketista. Aamuauringossa ne sitten tuikkivat kuin pienet, alaspäin putoavat tähdet, kun samaan aikaan loppuosa raketista jatkoi kiihdytystä ylöspäin.
Arianespacen osuus Gaian saamisessa avaruuteen on laukaisu, mukaan lukien Fregatin osuus. Gaia tarvitsi kaksi Fregatin moottorin polttoa, joista ensimmäisellä Gaia saatiin ympyräradalle Maan ympärillä ja toisella se sysättiin kohti Lagrangen pistettä L2 vievälle radalle. Tuo piste on Gaian operointipaikka.
42 minuuttia laukaisun jälkeen Fregat oli tehnyt tehtävänsä ja irrottautui Gaiasta. Gaia oli vapaa ja Arianespace otti aplodit vastaan onnistuneesta laukaisusta.
Meillä oli kuitenkin vielä runsaasti töitä, sillä nyt oli Gaian vuoro toimia. Noin tunti ja vartti laukaisun jälkeen Gaian aurinkosuoja, eli ”hame”, avattiin ja puolitoista tuntia laukaisun jälkeen tiesimme, että Gaia oli saatu havaintokuntoon. Hame oli avautunut.
Tänään 20. joulukuuta olemme tehneet niin sanotun kakkospäivän operaation, missä hienosäädimme rataa kohti L2 pistettä Gaian omilla raketeilla. Tämä onnistui yhtä täsmällisesti kuin kaikki muutkin tähän asti tehdyt operaatiot Gaialla.
Sen jälkeen Gaia käännettiin 45 asteen kulmaan Aurinkoa kohti, eli olemme nyt operaatioasennossa ja vauhdilla menossa 1,5 miljoonan kilometrin päässä olevan L2-pisteen ymparillä olevalle radalle.
Kiitokset kaikille, jotka ovat tehneet mahdolliseksi tämän joulun parhaan lahjan – Gaian!
Timo Prusti
Kaikki Tiedetuubin Gaia-artikkelit ja laukaisuseuranta ovat osoitteessa tiedetuubi.fi/gaia.
Vastaa
Avaruusturismi muuttaa maailman
Helsingin Sanomista pyydettiin taannoin minulta raflaavaa väitettä, ja sellaisiahan löytyy: päällimmäisenä mielessäni oli avaruusturismi, mikä on paitsi ajankohtainen asia (ja raharikkaiden hupia), niin myös mielestäni ihan oikeasti eräs tärkeimmistä nyt meneillään olevista asioista.
Juttu ilmestyi tänään (la 7.12.), mutta aivan kuten me toimittajat tuppaamme tekemään, oli juttu hieman lyhentynyt siitä mitä ajattelin, ja sen kulma oli kääntynyt maailman mullistumisesta siihen, että turismi on kohta totta. Samalla tiedesivujen sijaan se olikin turismissa. No, mikä ettei, ja onhan tarina totta, mutta laitanpa tähän jutun sellaisena, millaisena se mielestäni olisi voinut kirjoittaa; täällä netin puolella ei pituuskaan ole ongelmana.
Tämä teksti on paitsi täällä, niin myös Tiedetuubin puolella.
Juttu olisi siis voinut olla jotain tällaista:
Tyypillisesti lähitulevaisuuden tekninen kehitys yliarvioidaan ja kauemman tulevaisuuden kehitys aliarvioidaan. Avaruustekniikassa käynnissä on juuri nyt kuplimassa suuri mullistus, jonka merkitystä harva tulee ajatelleeksi, mutta joka todennäköisesti tulee olemaan käänteentekevä ihmiskunnan historiassa.
Tämä hiljainen vallankumous on avaruusturismi. Siitä on puhuttu jo pitkään, ja nyt se on viimein koittamassa: ensimmäinen, kaupallisiin, rutiininomaisiin avaruuslentoihin kykenevä alus on koelennoillaan Kalifornian taivaalla, ja ponnistaa minä päivänä tahansa ensimmäiselle testihyppäykselleen avaruuden puolelle. Matkustajia se ja sen valmistuvassa olevat sisaralukset alkavat kyytiä ensi vuoden puolivälissä – jos kaikki käy hyvin.
Kyse on aluksi pelkistä hyppäyksistä virallisen avaruuden rajan yläpuolelle, eivätkä alukset kykenekään nousemaan Maan kiertoradalle. Siis lennot eivät ole ”kunnollisia” avaruuslentoja, mutta ne sysäävät liikkeelle ketjureaktion.
Hyppäyslennoillakin voi kokea avaruuslennon parhaat puolet, painottomuuden ja kauniin maapallon, ohuenohuen ilmakehän sekä mustan avaruuden näkemisen. Ja maistiaisten jälkeen mieli tekee enemmän! Kunnolla avaruuteen!
Monikertakäyttöisen, lentokoneen tapaan kiertoradalle nousevan avaruusaluksen tekeminen ei ole teknisesti mahdotonta, eikä se ole tolkuttoman kallistakaan verrattuna moniin sotilaallisiin hankkeisiin. Aluksen koosta ja arvioijan optimismitasosta riippuen sellaisen suunnittelu ja rakentaminen maksaisi 10-20 miljardia euroa, ja yhden tekemisen jälkeen sarjatuotanto pudottaa yksikköhintaa nopeasti.
Ja jos hintaa suhteuttaa viihdeteollisuuteen, aluksen tekisi jotakuinkin yhden vuoden Hollywood-elokuvien tuottamilla voitoilla tai laittamalla tiskiin sata Nico Rosbergin vuonna 2013 saamaa palkkiota Mercedes-tallilta. Ei ole temppu eikä mikään tienata tuo summa avaruusturismilla, kunhan joku vain uskaltaa ottaa riskin. Hyppylentojen jälkeen se lienee helpompaa.
Kun pääsy avaruuteen on nykyistä kätevämpää ja paljon edullisempaa, on tie kauemmaksi avaruuteenkin auki. Siellä on paljon maapalloa suuremmat resurssit kaikkeen, minkä lisäksi olisi hauraan planeettamme kannalta hyvä siirtää mahdollisimman paljon kaivostoimintaa ja teollisuutta, energiantuotantoja ja muuta saastuttavaa, mutta välttämätöntä toimintaa sinne.
Kaliforniaa pidettiin Yhdysvalloissa kuivana ja hankalana maaplänttinä kaukana lännessä, kunnes sinne rakennettiin rautatie. Se muutti osavaltion Eldoradoksi, joka voisi olla yksistään eräs maailman rikkaimmista valtioista.
Avaruus on uusi Eldorado, ja omasta ilostaan hyppäyslennoille nousevat turistit ovat auttamassa rautatien rakentamista sinne.
Yksi kommentti “Avaruusturismi muuttaa maailman”
Vastaa
F1-moottoreiden 3D-tulostusta ja palavereissa istumista
Seuraavan, myös Tiedetuubissa julkaistun jutun kirjoittaja on Mikko Nikulainen, joka toimii ESAn teknologiakeskuksen ESTECin materiaali- ja komponenttidivisioonan johtajana.
——————————-
Euroopan avaruusjärjestön teknologinen keskus ESTEC (European Space Technology and Research Centre) on noin 3000 ihmisen työpaikka Atlantin rannalla Noordwijkissa, Hollannissa, runsaan puolen tunnin ajomatkan päässä Amsterdamista lounaaseen.
ESTECissä koordinoidaan pääosa Euroopan avaruusjärjestön teknillisistä toiminnoista, joten sijainti keskellä Eurooppaa hyvien liikenneyhteyksien varrella on mitä sopivin keskuksen toiminnalle.
Sen rooli euroopalaisessa avaruusohjelmassa on ollut vaikuttava, sillä käytännössä kaikki ESAn avaruuteen laukaisemat luotaimet ja satelliitit ovat joko kulkeneet ESTECin kautta tai niiden tekemistä tai testaamista on valvottu sieltä.
Hyvin kansainvälisessä ESTECissä on edustettuna useita kymmeniä eri kansallisuuksia, ja heidän joukossaan on tällä haavaa 17 suomalaista. Itse siirryin avaruuspuolelle suomalaisen ilmailun parista 15 vuotta sitten monen sattuman summana, joskin ESTECin ja kansainvälisen avaruustoiminnan tavat olivat osin jo tuttuja aikaisempien ESAn hankkeisiin liittyneiden työtehtävien kautta.
Vaikka ESTEC oli siten periaatteessa tuttu, oli sen erilaisten toimintojen määrä aluksi kuitenkin suuri hämmästys. Keskuksen alueella on toimistoja ja teknillistä infrastruktuuria, missä kehitetään, toteutetaan ja verifioidaan projekteja yksinkertaisista, keveistä koesatelliiteista kunnianhimoisiin, kauas avaruuteen lentäviin luotaimiin.
Monipuolista työtä monikansallisessa ympäristössä
Sulautumiseni monikansalliseen ilmapiiriin tapahtui nopeasti. Kansallisuudet häviävät isojen teknologiahaasteiden kanssa työskennellessä; nyt divisioonassani työskentelee yli kymmenestä eri maasta olevia henkilöitä.
Päivittäiset rutiinini sisältävät varmasti samoja asioita kuin vastaavan tason tehtävät muualla teollisuudessa: on teknisiä ongelmia, projektien aikatauluttamista ja resursointia, henkilöstöhallintoa ja strategiatyötä. Vain konteksti on hieman eksoottisempi, sillä yhden päivän aikana saatan olla palavereissa, joissa aiheina ovat esimerkiksi Merkuriuksen luokse lentävän BebiColombo-luotaimen lämmönkesto tai jo laukaisualustalla Ranskan Guayanassa seisovan ATV-kuljetusaluksen sisäilman laatu.
Matkustaminen on olennainen osa työtä, sillä ajastani noin 70% kuluu operatiivisten toimien parissa. Kun kyseessä ovat hyvin usein isot budjetit ja niiden aikataulut, on silloin parasta kohdata teollisuuden edustajat heidän kotikentällään. On tärkeää nähdä konkreettisesti teknologia, jonka parissa työskennellään, ja tavata samalla henkilökohtaisesti koko teollinen tiimi insinööreistä resursseista vastaavaan johtajaan. Tehtävät millä tahansa tasolla Euroopan avaruusjärjestössä mielenkiintoisen näköalapaikan Euroopan avaruusteollisuuteen, sillä olemme mukana monessa!
Tämän voi nähdä konkreettisesti esimerkiksi ESTECin sydämessä, sen testauskeskuksessa, missä avaruuslaitteita koetellaan avaruuden ja laukaisun simuloiduissa olosuhteissa. Näin halutaan varmistaa se, että ne toimivat oikeasti myös avaruudessa; parhaimmassakin monimutkaisessa laitteistossa on aina joitain suunnitteluvirheitä, ja ne on parempi löytää ennen laukaisua testauksessa kuin vasta avaruudessa. Mikäli satelliitista tai luotaimesta ei ESTECin grillauksessa ja täristämisessä löydy mitään pientäkään, on syytä olla huolissaan.
Juuri parhaillaan ESTECin halleissa on Galileo-navigointijarjestelmän ensimmäisiä tuotantosatellitteja sekä Bepi-Colombo -luotaimen insinöörimallit. Galileo-systeemin ensimmäiset satelliitit ovat jo taivaalla, mutta nämä ensimmäiset poikkeavat hieman tästä eteenpäin lähetettävistä satelliiteista, joita tehdään kolmisenkymmentä kappaletta sarjatuotantona. Nämä muodostavat itse navigointijärjestelmän satelliittiverkoston. BepiColombon insinöörimalli on puolestaan täsmälleen samanlainen kuin lopullinen, huimalle matkalle kohti aurinkokunnan sisintä planeettaa lähtevä luotain. Mallilla varmistetaan se, että laitteistot toimivat kuten on aiottu; nykyisin tietokonesimulaatioilla voidaan ”koekäyttää” luotaimia jo erinomaisesti, mutta niillä ei voi korvata vielä oikean mallikappaleen tekemistä ja sen oikeissa olosuhteissa tapahtuvaa testaamista.
ESTECin kautta ovat kulkeneet myös parhaillaan joulukuussa tapahtuvaa laukaisuaan odottava GAIA ja juuri kiertoradalle lähetetty Maan magneettikenttää mittaava SWARM-satelliittikolmikko.
Suomalaisia on mukana kaikissa edeltävissä hankkeissa ja muut ESTECin suomalaiset ovat moninaisissa tehtävissä hallinnosta terveyspalveluiden kautta tieteeseen ja tekniikkaan. Siis myös muut kuin avaruusalan henkilöt voivat päätyä ESTECiin.
Omaa tehtäväni materiaali- ja komponenttidivisioonan johtajana on varmistaa, että avaruusmateriaaleihin ja sähköisiin komponentteihin liittyvä laatu on riittävää ja että alan teknologiakehitystä viedään ESAn tulevien tarpeiden mukaan eteenpäin. Avaruuslaitteita kehitettäessä katseen pitää olla pitkällä tulevaisuudessa, sillä teknologiat, joita kehitämme tänään, saattavat olla laukaisualustalla vasta vuosikymmenen päästä. Siksi teemme työtä laajasti ja käytämme hyväksi jokaisen jäsenmaan korkeakoulujen ja instituuttien parhaita resursseja.
Kuuminta hottia juuri nyt: 3D-tulostus
Viime aikoina suurimmat otsikot perusteknologioiden on saanut 3D-tulostus, mitä ESAssa on tutkittu ja kehitetty jo vuosikymmenen ajan. Nyt tekniikka on tulossa myös yleisempään käyttöön, mutta erityisesti avaruusalalla se tarjoaa uskomattomia mahdollisuuksia. Uskon, että se on merkittävä tekijä myös rakentaessamme tulevaisuuden avaruusalusarkkitehtuuria. 3D-tulostus tekee mahdolliseksi nopean tuotekehityksen suunnitelmasta lopputuotteeseen ja sen avulla voidaan tehdä uusia optimoituja geometrioita, jotka vähentävät merkittävästi painoa ja aina ongelmia tuottavia materiaaliliitoksia.
Esimerkiksi kuvassa oleva Kansainvälisellä avaruusasemalla käytettävä vesiventtiili on 3D-tulostettuna 40% kevyempi kuin perinteisellä tavalla valmistettu; keskimmäinen on alkuperäinen, vasemmalla samanlaisesta metallista tulostettu ja oikealla titaanista tulostettu optimoitu kevytversio. Olennaisin eroavaisuus on keskimmäisessä oleva hitsaussauma, mitä tulostetuissa ei ole.
Tavoitteenamme ei ole pelkästään toistaa 3D-tulostimella osia, joita tehdään tällä hetkellä muilla valmistusmenetelmillä, vaan pyrimme integroimaan koko suunnittelu- ja valmistusketjun palvelemaan uutta teknologiaa. Tällöin saavutamme täysin optimoidun, funktionaalisia vaatimuksia vastaavan lopputuotteen, jonka ominaisuuksia eivät enää rajoita perinteisten valmistusmenetelmien reunaehdot.
Suunnittelun, valmistuksen ja laadunvalvonnan rajojen rikkominen mahdollistaa uuden suoritusarvotason. Ajatelkaapa vaikkapa auton moottoria, jonka suunnittelua ja valistusta eivät rajoita esimerkiksi standardimitoitetut putket, liittimet tai pultit. Ei olekaan ihme, että keskustelemme tallakin hetkellä erään tunnetun F1-tallin kanssa teknologisesta yhteistyöstä. Avaruustekniikkaa on jo nyt kilparadoilla, mutta pian sitä on vielä enemmän!
Kaikkein parasta 3D-tulostamisessa on se, että se on ympäristöystävällistä, koska siinä ainetta ei poisteta (kuten esimerkiksi alumiinia jyrsittäessä lopulliseen muotoonsa) vaan tulosteessa käytetään vain kappaleessa tarvittava määrä ainetta. Siten valmistusprosessin tuottaman jätteen määrä saadaan minimoitua.
ESA vei mukanaan
Kun aikanaan tulin ESTECiin, kuvittelin viipyväni vain parin vuoden ajan tarkoin määritellyissä tehtävissä. Mutta toisin kävi, ja ulkomaankeikka on muuttunut pysyväksi asumiseksi Alankomaissa. Kiinnostavat teknologiahaasteet ja kansainvälinen työilmapiiri vie mennessään – niin kävi minulle, ja niin on käynyt jo monille muille suomalaisille (ja muillekin) kollegoilleni!
Mikko Nikulainen
Yksi kommentti “F1-moottoreiden 3D-tulostusta ja palavereissa istumista”
-
Lasse Reunanen sanoo:
3D-tulostus hyödyllinen ja kenties myöhemmin saadaan tulostettua eri aineiden komponentteja yhtenä kokonaisuuteen – nykyisten paperisten värikopioiden kerroksellisuutta jäljittelemällä. ESTEL ”keskellä” Eurooppaa näköharhaa, joka tarkemmin kohdentuu ”keskelle” Atlantin rannikkoaluetta Eurooppaan. Kotipaikkani Salokin voisi tulkita Euroopan ”keskelle” (Kemiönsaaren osoittama), josta laajenevalla ympyräkehällä piirrettynä Eurooppa merialueille / Uralille peittyisi…
Katsoin äskettäin Europa-kuun pintakuvioita, joihin hyvinkin saataisiin nimettynä alueina ”Suomi” ja muut Maan eurooppalaiset alueet. Laatutarkkailussa avaruuteen lienee hyväksi jakaa kokonaisuuksia osiin, jolloin ”helpot” ja ensiarvoiset asiat toimisi varmuudella ja eriytetyt tutkimushankkeet virheineen jäisivät haitattomina toteutumatta.
Vastaa
Onnea 15-vuotias avaruusasema!
Tänään 15 vuotta sitten venäläinen Proton-kantoraketti rytisi matkaan ja vei kiertoradalle kansainvälisen avaruusaseman ensimmäisen osan, Zaria-nimisen moduulin. Lähes välittömästi sen jälkeen sukkula seurasi perässä ja liitti siihen amerikkalaisen Unity-nimisen liitosmodulin ja pian kaksikko sai seuraa Zvezda-modulista. Ja niin kansainvälisen avaruusaseman ydin oli valmis.
Muutaman huoltolennon jälkeen, lokakuussa 2000, sinne nousi aseman ensimmäinen miehistö, Bill Shephard, Sergei Krikaljev ja Juri Gidzenko. Sen jälkeen asema on ollut tähän saakka pysyvästi miehitetty.
Kun asemaa alettiin suunnitella amerikkalaisten, eurooppalaisten, japanilaisten ja kanadalaisten sekä venäläisten yhteistyönä vuonna 1993, suunniteltiin aseman olevan valmis vajaan kymmenen vuoden rakentamisen jälkeen. Asema suunniteltiin kahdesta erillisestä, toisiensa kanssa yhteensopivasta osasta, jotka perustuisivat NASAn suunnittelemaan avaruusasemakonseptiin ja venäläisten luotettavaksi osoittautuneeseen Mir-avaruusasemaan. Kumpaakin osaa laajennettaisiin varasto-, tutkimus- ja asuntomoduuleilla, kunnes lopulta kasassa olisi jalkapallokentän peittävä rakennelma.
Niin on käynytkin ja asema on nyt valmis. Rakentaminen ei ollut helppoa, sillä aikataulu myöhästyi jatkuvasti – etenkin avaruussukkula Columbian onnettomuuden seurauksena – mutta rakennusprosessi on osoittautunut lähes yhtä opettavaiseksi kuin itse aseman ylläpito ja työskentely siellä. Aiemmin toistensa kanssa kilpailleet maat ovat puhaltaneet yhteiseen hiileen ja onnistuneet tukemaan toisiaan rakennuksen aikana; erimielisyyksistä ja kansallistuntemuksista huolimatta asema on taivaalla ja paitsi toimii, niin myös siellä tehdään jo nyt tutkimusta.
Etenkin Euroopalle kansainvälinen avaruusasema on ollut tärkeä osa ja vaikka raha tekee tiukkaa, se on vastaisuudessakin olennainen osa ESAn toiminnassa. Asemalla on eurooppalainen laboratoriomoduuli Columbus ja suurin osa sen läntisestä osasta on tehty Euroopassa. Asemaa huolletaan eurooppalaisella ATV-rahtialuksella ja aseman tärkein havaintopaikka, alas kohti Maata avautuva seitsenikkunainen kupoli on tehty Euroopassa. Se tietotaito, mitä eurooppalaiset avaruusalalla toimivat yhtiöt ja ESA on saanut aseman rakentamisessa ja ylläpidossa, on tuo nykyisellään rahaa yhtiöille niiden muussa toiminnassa käyttämän tekniikan paranemisen kautta.
Kaikkiaan yli 200 avaruuslentäjää 15 maasta on vieraillut ja työskennellyt avaruusasemalla. Näiden mukana on koko joukko eurooppalaisia. ESAn italialainen astronautti Luca Parmitano palasi puolivuotiselta matkaltaan pari viikkoa sitten ja seuraava euroastronautti, saksalainen Alexander Gerst nousee asemalle pitkälle lennolleen ensi keväällä.
Kolme muuta ESAn astronauttia on myös koulutuksessa lennoilleen, ja pohjoismaalaisittain kiinnostavin lento tulee olemaan tanskalaisen Andreas Mogensenin lento vuonna 2015.
Lennoillaan astronautit paitsi ylläpitävät asemaa, niin myös tekevät paljon tutkimusta: biologiaa, ihmisen fysiologiaa, fysiikkaa, kemiaa, materiaalitieteitä, tähtitiedettä, tekniikkaa sekä paljon muuta on heidän tutkimuslistoillaan. Avaruusaseman ansiosta mm. telelääketiede ja vedenpuhdistustekniikat ovat ottaneet harppauksia eteenpäin. Lisää esimerkkejä hyödyistä on mm. täällä.
Mikäli aseman kustannuksia ja tuottoja lasketaan yhteen, on tuloksen määrittäminen erittäin vaikeaa, koska suurin osa aseman tuotoista ja tuloksista on sellaisia, ettei niitä voi rahalla ostaa. Asema on tuottanut kokemusta, mikä auttaa kaikessa avaruustoiminnassa tulevaisuudessa. Siellä on tehty tutkimusta, mikä saattaa myöhemmin osoittautua erittäinkin tärkeäksi ja jopa mullistavaksi. Se on virittänyt lasten ja nuorten kiinnostusta luonnontieteisiin ja tekniikkaan; kenties tulevat nobelistit ovat saaneet virikkeen uraansa avaruusasemasta. Kaikkiaan 42 miljoonaa koululaista ja opiskelijaa ympäri maailman on osallistunut avaruusasemalla tehtyihin koulutusohjelmiin.
Aikanaan avaruusaseman käyttöiäksi suunniteltiin vain kymmentä vuotta alkaen siitä, kun se on täysin valmis. Nyt kuitenkaan sitä ei ole tarkoitus tuhota jo vuonna 2020 – siis vain noin kuuden vuoden päästä – vaan asemaa on tarkoitus käyttää ainakin 2020-luvun puoliväliin. Samalla on tarkoitus käyttää asemaa yhä kunnianhimoisempiin tarkoituksiin: esimerkiksi asemalla tullaan tekemään vuoden mittaisia lentoja, jotka auttavat suunnittelemaan miehitettyä lentoa Marsiin.
Voi myös olla, että aikanaan aseman osia ei tuhota, vaan niitä käytetään osina lennoilla kauemmaksi avaruuteen. Esimerkiksi aseman muutamat moduulit voisivat toimia kuin erilliset pienet avaruusasemat ja ne voisivat auttaa vaikkapa lennolla asteroideja tutkimaan.
ESA on koonnut kauniin kuvakoosteen kansainvälisen avaruusaseman 15-vuotisesta historiasta ja juhlistaa merkkipäivää mm. erityisellä sivustolla Google+ -palvelussa.
Teksti on julkaistu myös Tiedetuubissa.
3 kommenttia “Onnea 15-vuotias avaruusasema!”
-
ISS:n 15 vuotta mennyt avaruudessa hyvin. Suomi ei toimintaan rahoitusosuudella osallistunut. ISS:n kuvat julkisuuteen enimmäkseen suuntautuneet avaruusasemaan itseensä ja sen henkilöihin… Kuvia maahan päin on julkaistu vähemmin – enkä ole vielä nähnyt yhtään ISS:n koko maapallon kiertänyttä kuvakoostetta (satelliittien kuvaamia ollut). Kuville kenties rajatut julkaisuoikeudet. Suomen alueeltakin olisi mielenkiintoista nähdä avaruuskuvia enemmin. Myös pilvimuodostelmat olisi satelliittikuvien lisäksi hyvä nähdä pidempinä videokoosteina…
Filippiinit ylitti 7.-8.11. taifuuni noin 82-87 m/s tuulen kiertonopeudella – Suomessa Eino-myrskyn / su 17.11. tuulen nopeus oli siitä noin 1/3 > 30 m/s tuntumassa. Haiyan-taifuunin satelliittikuva (Japanin ilmatieteenlaitos, 7.11. / Ilta-Sanomat 11.11.2013) oli kierteinen kuin galaksi avaruudessa. Olisikin hyvä selvittää näitä näennäisiä yhtäläisyyksiä – sillä niin hirmumyrskyissä kuin galakseissakin on keskus, joista pystysuuntaan virtaus- ja purkausväylät. Hirmumyrskyissä paine-erot muodostuu poikkeavien lämpötilojen väliin… Suomen Eino-myrsky pienempänä siirtyi Keski-Suomen yli noin +/- lämpötilojen väliin… Vuoden 2011 talven Tapani- ja Hannu-myrskyt kulkivat etelämpää silloista +/- rajalinjaa. Tämä talvihan taas viivästyy Suomessa kun Pohjoinen jäämeri syksyllä oli ennätyspienellä jääpeitteellä. Eino-myrsky imaisi Suomen etelärannikon taivaan pilvettömäksi la 16.- su 17.11. pohjoisempaan myrskyyn… Samoin avaruudessakin galaksit ”imaisee” ympäristönsä kertymää avaruudessa. -
Eusa sanoo:
Pyörremyrskyjen dynamiikka ajatellaan kausaalisuhteiltaan niin päin, että nouseva virtaus aiheuttaa pyörteen.
Galakseissa syy-seuraus-suhde voisi olla toisinpäin: gravitaatio edellyttää kappaleiden kiertoliikettä, jonka liike-energia vastustaa tilan mukana putoamista galaksin keskustaan. Kuitenkin tilaa putoaa keskeiskiihtyvästi ja tilan mukana tyhjiöenergiaa – voi ajatella myös niin, että lähinnä tyhjiöenergiaa putoaa, mutta tyhjiöenergian ”painesuhteet” määräävät kuinka kappaleet putoavat ja kuinka tila siis virittyy kappaleiden väliin; sama sanoa, että tila muuttuu ja siis putoaa.
Mihin tila tai tyhjiöenergia sitten menee? Voidaan esittää tasapainoyhtälö massan ja tyhjiöenergian kesken. Saadaan aurinkokunnassa todettu mekaniikka, klassinen painovoima tai yleisen suhteellisuusteorian kaareutunut avaruus. Kuitenkin hyrrämäisessä rakenteessa (kuten kierteisgalaksi) tyhjiöenergiaa tulee keskiöön enemmän kiertokiekon suunnasta kuin pystysuunnasta ja kun massa tarvitsee harmonisen määrän joka suunnasta, ylimäärä suihkuaa pystyakselille. Varmaan tällainen dynamiikka on aurinkokunnassakin, mutta niin heikkona, että sen mittaaminen vaatii tarkkuutta.
-
ISS:hän tässä aiheena on. Mielenkiintoisimpia tutkimuksia, joita ISS:ssä voidaan tehdä, ovat mielestäni mikrogravitaation testaus ja teorioiden kehittely. Siellä on löydettävissä paljon edellytyksiä uudelle fysiikalle.
Vastaa
Kohta GOCE tulee alas
ESA:n GOCE-satelliitti kesti avaruudessa pitempään kuin toivottiin ja se onnistui tehtävässään paremmin kuin uskottiin. Tämän maapallon painovoimakenttää hyvin tarkasti ja sen havaintojen perusteella tiedetään nyt millainen on oman kotiplaneettamme tarkka muoto – ei, se ei ole aivan täsmälleen pallo, vaan hieman muhkurainen sellainen.
Jotta GOCE olisi pystynyt mittaamaan painovoimaa hyvin tarkasti, oli se epätavallisen matalalla kiertoradalla, vain noin 250 km korkealla. Koska sielläkin on vielä vähän ilmakehän rippeitä, piti satelliitista tehdä hieman aerodynaaminen ja sen ratanopeutta täytyi koko ajan pitää yllä pienellä rakettimoottorilla.
Nyt painovoimamittauslaitteistoa, joka on itse asissa erittäin tarkka kiihtyvyysmittari, käytetään apuna Maahan putoamisen tarkkailussa: saatujen mittausten mukaan GOCEa hidastava ilmakehän kitka on nyt noin 90 mN ja se kasvaa koko ajan. Lennonjohto on yhteydessä satelliittiin, joka toimii normaalisti, ja pystyy hallitsemaan sen lentoa – paitsi että polttoaineen loppumisen vuoksi sen rakettimoottoria ei voi käyttää.
Tuorein ennuste putoamisajasta on edelleen sunnuntain ja maanantain välinen yö.
Mitä selviää pinnalle?
Kun satelliitti laukaistiin, tiedettiin jo varmasti, että sitä ei voida ohjata tehtävän päätyttyä tuhoutumaan Maan ilmakehässä samaan tapaan kuin esimerkiksi ATV-rahtialukset. Niissä on voimakkaat ratamuutoksia varten tarkoitetut moottorit, mutta GOCE oli liian pieni, jotta siinä olisi voinut olla isompi moottori.
Samalla GOCE on sen verran suuri, että siitä selviää ilmakehän kitkakuumennuksen jälkeen pieniä osia Maan pinnalle saakka.
”Vain pieni osa, noin 20% eli noin 200 kg, satelliitin alkuperäisestä massasta putoaa pinnalle”, kertoo ESAn avaruusromua tutkivan toimiston johtaja Heiner Klinkrad ESAn Rocket Science -blogissa.
”Tämä massa on jakaantuneena kymmeniin pieniin osiin, jotka leviävät laajalle aluelle maahanpaluuradan alueella.”
Yhtä lailla tiedetään, että joka vuorokausi Maan ilmakehään törmää luonnollisesti 100-210 tonnia ainetta avaruudesta, ja isompia kappaleita on kymmeniä tuhansia vuodessa. Vajaan tonnin painoinen GOCE on hyvin mitätön näihin verrattuna.
Useita kertoja vuodessa uutisissakin kerrotaan tulipalloista, hyvin kirkkaista tähdenlennoista, jonka syntyvät meteoroidin törmätessä meihin. Joistakin niistä jää jäljelle myös kiinteitä, pinnalle saakka selviäviä kappaleita, mutta niistäkin suurin osa putoaa huomaamatta valtameriin, aarniometsiin tai autiomaihin.
Satelliitteja, kantorakettien osia ja muita ihmisen tekemiä laitteita putoaa Maahan säännöllisesti, noin 100 tonnia vuodessa, mutta vain noin kerran vuodessa suurempi avaruusalus törmää ilmakehään hallitsemattomasti.
”Riski GOCEn puotoamisesta on ihmisille erittäin pieni”, jatkaa Heiner Klinkrad. ”Tilastollisesti on 250 000 kertaa todennäköisempää voittaa lotossa kuin olla paikassa, mihin GOCEn osa putoaa. Näinä 56 vuotena, jolloin avaruuslentoja on tehty, ei yksikään ihmisen tekemä ja Maahan pudonnut kappale ole aiheuttanut edes loukkaantumista.”
GOCEn kaltaisia, ilman voimakkaita rakettimoottoreita olevia tutkimussatelliitteja laukaistaan kaikista maista koko ajan, koska riski niiden putoamisesta asutuille alueille on häviävä pieni. Satelliittien lähettäjät ovat silti aina vastuussa niiden putoamisen mahdollisesti aiheuttamista vaurioista.
ESAlle tämä on kuitenkin ensimmäinen hallitsematon satelliitin maahanpaluu 25 vuoteen. Tavoitteena on luonnollisesti saada tulevaisuudessa kaikki satelliitit sellaisiksi, että ne voidaan tuhota tehtävänsä päätteeksi vaarattomasti. Sitä mukaa kun avaruustoiminta lisääntyy, kasvaa myös riski sille, että putoavan satelliitin osa voisi osua johonkin.
Milloin ja minne?
Koko ajan tarkkenevan arvion mukaan GOCE putoaa alas radaltaan siis sunnuntain 10.11. ja maanantain 11.11. välisenä yönä (Suomen aikaa). Satelliitti putoaa parhaillaan noin kahdeksan kilometriä vuorokaudessa alemmas ja ilmakehän ote siitä tiukkenee jatkuvasti. GOCEn radan keskikorkeus nyt lauantaina oli jo noin 160 km. Lauantain kuluessa sen oletetaan putoavan jo 13 kilometriä ja sunnuntaina vielä enemmän.
”Kun GOCE on alle 100 kilometrin korkeudessa, ilman tiheys on jo sen verran suuri, että se alkaa hidastaa olennaisesti noin 25 000 kilometriä tunnissa kulkevan GOCEn nopeutta”, Klinkrad jatkaa. ”GOCE putoaa alaspäin ja ilman aerodynaaminen paine ja kitkakuumennus rikkovat GOCEn oletettavasti noin 80 km:n korkeudessa.”
Tuloksena on suuri määrä irtonaisia osia, jotka edelleen hajaantuvat pienemmiksi osiksi, joista suurin osa tuhoutuu tähdenlentojen tapaan jo korkealla ilmakehässä. Eräitä pinnalle saakka sinnitteleviä osia ovat todennäköisesti xenon-polttoaineen säiliö ja sille painetta antaneen typen säiliö, gravimetrit, tähtietsimet sekä rakettimoottorit. Ne näkyvät hyvin yllä olevassa kuvassa.
ESA seuraa jatkuvasti GOCEn rataa ja on edelleen yhteydessä satelliittiin. Arvio putoamisajasta täsmentyy koko ajan, mutta siihen liittyy monia tekijöitä, joihin ei voida vaikuttaa: tärkeimpiä ovat yläilmakehän tiheyteen vaikuttava Auringon aktiivisuus sekä GOCEn ohjauslaitteistojen toiminta putoamisen aikana ja siten satelliitin asento.
Kun putoamispaikka tiedetään tarkasti, ESA tulee tiedottamaan siitä kyseisen alueen viranomaisia välittömästi. Tieto välitetään myös kaikille ESAn jäsenmaille. ESAn lisäksi kansainvälinen avaruusromun koordinointikomitea (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee) seuraa GOCEn putoamista ja ryhtyy tarvittaessa toimiin.
GOCEa tarkkaillaan sen lähettämien tietojen lisäksi tutkilla ja optisesti. Sen voi havaita myös harrastajateleskoopeilla, kuten belgialainen Ralf Vandebergh on tehnyt: alla olevassa, ESAn Rocket Science -blogissa julkaistussa kuvassa on GOCE 22. syyskuuta 2013 Alankomaista kuvattuna.
Tämä teksti on julkaistu myös Tiedetuubissa osana Euroopan avaruusjärjestön suomenkielistä blogia.
Vastaa
Mangalyaan ja vyomanautit, eli avaruuskilpaa Aasiassa
Intia laukaisi tänään ensimmäisen Mars-luotaimensa avaruuteen. Kyseessä oli tosin vasta ensimmäinen askel kohti punaista planeettaa, sillä tämä Mangalyaaniksi nimetty luotain kiertää ensin Maata kuukauden päivät ja hilaa itseään yhä soikeammalle ja soikeammalle kiertoradalle, jonka kauimmaisesta pisteestä se pystyy lähtemään taloudellisesti pois Maan vaikutuspiiristä planeettainväliseen avaruuteen. Tämä tapahtuu näillä näkymin 30. marraskuuta.
Jos kaikki sujuu hyvin, saapuu Mangalyaan Marsiin tapahtuu 21. syyskuuta ensi vuonna.
Tähän mennessä vain Yhdysvallat, Venäjä (ja Neuvostoliitto) sekä Eurooppa ovat onnistuneet saamaan oman luotaimensa kunnolla Marsia kiertämään, mutta myös Kiina ja Japani ovat temppua yrittäneet. Niillä tosin oli huonoa tuuria, sillä ensin japanilaisluotaimen matka muuttui vuonna 2003 vaikeaksi nilkuttamiseksi voimakkaan aurinkomyrskyn vuoksi; Auringon sylkemät hiukkaset tuhosivat Nozomi-luotaimen elektroniikkaa ja muutoin hyvin toiminut luotain lensi Marsin ohitse.
Sitten marraskuussa 2011 kiinalaisten Mars-luotain Yinghuo-1 puolestaan koitti liftata Marsiin yhdessä venäläisten Phobos-Grunt -luotaimen mukana, mutta koska venäläisluotain ei päässyt Maan kiertorataa kauemmaksi ja putosi takaisin Maahan, jäi kiinalaistenkin matka Marsiin tekemättä.
Nämä kolme Aasian maata ovat jo pitkän aikaa käyneet pienimuotoista avaruuskilpaa ja luotaimet kohti muita taivaankappaleita ovat vain osa tätä mainetekopeliä. Kuuta tutkimassahan Intia, Kiina ja Japani ovat jokainen jo käyneet, ja kullakin on suunnitelmia myös Kuuhun palaamisesta.
Se, kuka avaruuskilpailun Aasian paikallissarjassa on johdossa, riippuu hieman näkökulmasta. Suoritettujen satelliittilaukaisuiden määrässä Kiina on tänä vuonna kohonnut jopa maailman ykköseksi ja omalla miehitetyllä avaruusaluksellaankin se on jo maailmansarjassa hyvissä asemissa. Japani puolestaan on onnistunut tekemään useita teknisesti haastavia luotainlentoja planeettainväliseen avaruuteen ja sillä on myös omat, voimakkaat kantorakettinsa. Oman avaruusaluksen kehittämisen sijaan se osallistuu suurella osuudella Kansainvälisen avaruusaseman yhteistyöhön. Japanilla on asemalla oma kookas tutkimusmoduulinsa, se lennättää asemalle rahtia omalla miehittämättömällä huoltoaluksellaan ja japanilaiset avaruuslentäjät nousevat asemalle samaan tapaan kuin eurooppalaiset, yhdysvaltalaiset ja kanadalaiset.
Intia puolestaan on selvästi peesausasemassa, mutta sekin on ollut hyvin aktiivinen avaruustoimessa jo 1960-luvulta alkaen, sillä vaikka maa on – ja etenkin oli – köyhä kehitysmaa, siellä on nähty avaruustoiminnan käytännön hyödyt: esimerkiksi perinteisten tietoliikenneyhteyksien vetäminen kaikkiin pikku kyliin ja taajamiin olisi maksanut paljon enemmän kuin yhteydenpito satelliittien kautta. Maalla on myös kattava ja monipuolinen satelliittipohjainen Koulu-TV, joka tuo opetusta myös syrjäseuduille ja köyhille alueille.
Kaukokartoitus ja sääpalvelut ovat myös erittäin tärkeitä Intialle, joten maa on kehittänyt voimakkaasti satelliitteja, jotka auttavat näissä.
2000-luvulla Intia on laajentanut toimintaansa myös kantoraketteihin – onhan edullisempaa laukaista satelliitit omalla raketilla kuin ostaa laukaisuita muilta, jos laukaisuita on paljon – tosin maalla on ollut pieniä vaikeuksia suurimman ja voimakkaimman rakettinsa GSLV:n kehittämisessä. Sen sijaan hieman pienempi työjuhta PSLV, jolla Mars-alus laukaistiin myös matkaan, on toiminut varsin luotettavasti. Intia on laukaissut avaruuteen myös ulkomaisia satelliitteja, muun muassa Koreasta, Belgiasta ja Saksasta.
Kuuluotain Chandrayaanin jälkeen vuorossa on nyt oma lento Marsiin ja katseet ovat myös kohti muita tieteellisiä lentoja sekä paluuta Kuuhun. Tieteen, tekniikan ja kansalaisille turvattavien peruspalveluiden lisäksi kyse on luonnollisesti myös politiikasta, sillä omalla avaruusohjelmallaan Intia haluaa näyttää Aasian maille, naapureilleen sekä koko maailmalle olevansa kaikkea muuta kuin köyhä kehitysmaa. Planeettalennot ovat oiva tapa herätä mainetta ja kunniaa.
Tein vuonna 2007 juttua Intian kuuluotaimesta Chandrayaan 1:stä ja tapasin samalla lennon tiedejohtajan Narendra Bhandarin, jonka kanssa juttelu levisi myös Intian avaruusohjelmaan laajemmin. Miksi maa käyttää runsaasti rahaa avaruuteen, vaikka sille olisi varmasti muutakin käyttöä maanpäällisissä kohteissa?
”Avaruustekniikka on muuttanut jokaisen intialaisen elämää, koska esimerkiksi pystymme tekemään nyt paremmin sääennusteita ja ennakoimaan myrskyjen saapumista”, selitti Narendra Bhandarin.
”Se on hyvin tärkeää meille, sillä esimerkiksi monsuunisateet ovat voimakkaita. Satelliitit auttavat maanviljelyä, niistä on apua luonnononnettomuustilanteissa, niiden kautta saadaan esimerkiksi lääketieteellistä apua ja pystytään ennakoimaan esimerkiksi veden pinnan nousua. Ja luonnollisestikin sitten tietoliikenteessä niiden apu on korvaamaton, satelliitit ovat mullistaneet television ja tiedonvälityksen. Olemme juuri aloittaneet kaukokartoituksen laajamittaisen hyödyntämisen ja odotamme siitä apua muun muassa kaivannasten löytämisessä. On myös loogista, että tämän kaiken jälkeen olemme nyt lähdössä tutkimaan Kuuta ja edelleen mukaan planeettalentoihin.”
Tuolloin vuonna 2007 ei Intialla ollut vielä omaa miehitettyjen avaruuslentojen ohjelmaa, eikä Bhandarin ollut innostunut edes sellaisesta. ”Uskomme enemmän robotiikkaan ja miehittämättömien satelliittien sekä korkean teknologian sensorien käyttämiseen. Ne pystyvät tekemään monet työt paljon ihmistä paremmin, eivätkä vaadi mutkikasta elossapitosysteemiä ja turvallisuusjärjestelyitä.”
Mutta niinpä vain samana vuonna Intian avaruustutkimusorganisaatio ISRO ilmoitti harkitsevansa vakavasti oman miehitetyn avaruusaluksen tekemistä ja vuonna 2012 hanke otti konkreettisen askeleen eteenpäin, kun ISRO ilmoitti perustavasta astronauttien – hindiksi vyomanauttien – koulutuskeskuksen Bangaloreen.
Eivätkä kyseessä olleet enää lennot Maata kiertämään omalla avaruusaluksella, vaan kunnianhimoisessa suunnitelmassa ovat myös lennot Kuuhun!
Suunnitelman mukaan ensi vaiheessa vuonna 2016 intialasastronautit nousisivat matkaan intialaisavaruusaluksella GSLV-raketin uuden version nokassa uudesta Satish Dhawanin laukaisukeskuksesta, joka olisi nykyisen Sriharikotan avaruuskeskuksen alueella. Kahdelle (tai kolmelle) avaruuslentäjälle mitoitettu alus lentäisi Maan ympärillä noin 300-400 kilometrin korkeudessa ja palaisi alas laskuvarjojen varassa Bengalin lahteen loiskahtaen.
Aluksen mallikappale valmistui jo vuonna 2009, mutta se ei ollut vielä lähellekään lentokelpoinen versio. Samana vuonna suoritettiin jo ensimmäiset vyomanauttien valinnat: perinteiseen tapaan hakuun otettiin ilmavoimien hävittäjälentäjiä ja 200 halukkaasta valittiin mukaan koulutukseen neljä. Heistä muodostetaan myöhemmin kaksi kaksihenkistä miehistöä, joista toinen tulee tekemään ensimmäisen intialaisen miehitetyn avaruuslennon ja toinen on varalla. Mikäli aluksesta tehdäänkin lopulta kolmepaikkainen, otettaneen mukaan ohjelmaan pari lentäjää lisää.
Virallisesti edelleen tavoitteena on tehdä lento vuonna 2016, mutta todennäköisesti tämä on hieman toiveikas päämäärä. On kuitenkin varsin varmaa, että Intiasta tulee neljäs maa, joka laukaisee oman avaruuslentäjän omalla aluksellaan avaruuteen.
Samalla Japanissa ovat myös puheet omasta avaruusaluksesta kiihtyneet, mutta vaikea taloustilanne ja hyvä yhteistyö avaruusasemakumppanien kanssa pitänee oman aluksen ainakin toistaiseksi pelkkänä haaveena. Mutta mukaan avaruuskisaan on tulossa vielä uusi aasialaismaa: Korea suunnittelee jo omaa kuuluotaintaan.
Päivitys 5.11.
Kiina esitteli juuri ”sattumalta” Intian onnistuneen laukaisun jälkeen omaa joulukuussa matkaan lähtevää Chang’e 3 -kuukulkijaansa. Kiina laukaisi ensimmäisen kuuluotaimesa, Chang’e 1:n, lokakuussa 2007 ja se kiersi Kuuta noin puolentoista vuoden ajan. Chang’e 2 seurasi sitä lokakuussa 2010. Vuonna 2012 se ohjattiin pois Kuun luota ulos planeettainväliseen avaruuteen ja kohti asteroidi 4179 Toutatisia, jonka ohi se lensi joulukuussa 2012. Näin Kiinasta tuli Yhdysvaltain, Euroopan ja Japanin jälkeen neljäs maa, joka on onnistunut tutkimaan aurinkokunnan pienkappaletta lähietäisyydeltä.
Chang’e 2 kuvasi Kuun pintaa hyvin tarkasti, jotta Chang’e 3 -voisi lasketutua turvallisesti Kuun pinnalle; laskeutumispaikaksi on valittu Sinus Iridum, laavatasanko Mare Imbriumin luoteiskulmassa. 1,2-tonninen laskeutuja saa virtaa ydinparistosta ja sen eliniäksi on kaavailtu kolmea kuukautta. Sen mukana on oheisessa kuvassa oleva kuukulkija (tai kuvassa lienee kulkijan mallikappale) ja lisäksi siinä on tutkimuslaitteita, kameroita ja jopa tähtitieteellinen kaukoputki.
Kuusipyöräinen kulkija on noin 1,5 metriä pitkä ja sen massa on noin 120 kiloa. Se pystyy kulkemaan itsenäisesti tekoälyn avulla Kuun pinnalla, mutta sitä voidaan myös kauko-ohjata Maasta. Kulkijassa on aurinkopaneelit sähköä tuottamassa ja noin 20 kilon edestä tutkimuslaitteita sekä kameroita. Eräs kiinnostavimmista instrumenteista on tutka, joka pystyy tekemään ensimmäiset sondaukset Kuun pinnanalaisesta rakenteesta jopa 30 metrin syvyyteen. Kiinalaisten aikomuksena on ajella noin 10 kilometrin päähän laskeutujasta ja tutkia noin kolmen neliökilometrin kokoisen alueen perin pohjin kolmen kuukauden aikana.
Chang’e 4 tulee olemaan samanlainen laskeutuja ja kulkija vuonna 2015 ja niitä seuraa Chang’e 5 vuonna 2017, ja sille on annettu kunnianhimoinen tehtävä: tuoda näytteitä Kuun pinnalta Maahan. Se tulee olemaan varsin merkittävä maineteko Kiinalle ja asettaa maan ehdottomasti Aasian avaruuskilvan johtoon.
Tämä teksti on julkaistu myös Tiedetuubissa.
2 kommenttia “Mangalyaan ja vyomanautit, eli avaruuskilpaa Aasiassa”
-
Mielenkiintoista seurata Intian Mars-luotaimen etenemistä…
Kiinalaisten Chang´e 3 lähtee sitten myöhemmin…National Geographic 10/2013 lehti kertoo NASA:n Apollo-kuulentojen jättäneen 12 Hasselblat kameraa (Ruotsalaisen yhtiön).
Suomikin voisi päästä kuututkimukseen esim. yhteistyössä Venäjän kanssa – jolla osaamista avaruusluotaimiin.
Kuuhun voitaisiin lähettää esim. ilmakehän mittalaitteita ja samalla kamerajärjestelmä – jolla saataisiin Maan kuvaa Kuusta. -
Jari Mäkinen sanoo:
Kiinnostavaa on!
Suomi on itse asiassa hyvin mukana Marsin tutkimisessa ja siellä on parhaillaankin Ilmatieteenlaitoksen tekemiä mittalaitteita. Kuuhun näitä ei juuri kannata lähettää, koska sillä ei ole käytännössä lainkaan kaasukehää, mutta sielläkin olisi kyllä käyttöä toiselle tekniikalle, mikä Suomessa osataan: poraamiselle. Aalto-yliopistossa (entiesellä TKK:lla) on tehty päteviä, pienikokoisia ja vähän virtaa vaativia automaattisia poria, jotka ovat tarjolla jo eurooppalaiseen Mars-kulkijaan – miksei siis Kuuhunkin, jos joku yhteistyökumppani olisi sinne lähdössä!
Vastaa
3D-tulostushuuma valtaa avaruuttakin
Euroopan avaruustekniikkakeskuksen ESTECin käytävälle oli ilmestynyt omituinen betonikappale. Erilaisten avaruuslaitteiden ja satelliittimallien, joita avaruuskeskuksen seinillä ja käytäville on aseteltu ihmeteltäväksi, keskellä on nyt möhkäle betonia – siinä aivan Hubblen aurinkopaneelin vieressä.
Kyse ei kuitenkaan ole mistä tahansa palasesta betonia, vaan puolitoista tonnia painava mallikappale mahdollisen kuuaseman rakennusmateriaalista, joka on tehty Kuun pinta-ainetta muistuttavasta seoksesta 3D-tulostusmenetelmällä.
Juuri tästä kappaleesta ja sen tekemiseen käytetystä tekniikasta kerrottiin viime keväänä, kun ESA julkaisi tutkimuksen uudesta tavasta tehdä kuuasema aikaisempaa kätevämmin ja edullisemmin. Ryhmä rakennus- ja avaruusalojen asiantuntijoita, muun muassa tunnettu arkkitehtiyhtiö Foster + Partners, olivat lähestyneen aseman rakentamisen ongelmaa aivan uudesta näkökulmasta: ei mitään esivalmistettuja sylintereitä, jotka laukaistaisiin ensin kiertoradalle, hilattaisiin sieltä Kuun ympärille ja laitettaisiin laskeutumaan sen pinnalle, vaan koko asema voitaisiin tehdä paikan päällä, paikallisista materiaaleista.
Kätevin tapa valmistaa rakennuspalasia on käyttää sovellettua 3D-tulostintekniikkaa. Erikoisprintterin lähettäminen olisi suhteellisen edullista, ja sillä voitaisiin tehdä juuri sellaisia osia, mitä tarvitaan. Kun eri muotoisten, sisäosiltaankin monimuotoisten osien tekeminen olisi mahdollista, voitiin aseman suunnittelussakin ottaa uusia vapauksia.
Tuloksena oli kupolirakenne, joka haudataan Kuun pinnan alle. Sen ”tiilet” olisivat lintujen luiden tapaan sisältä osittain onttoja, ohuiden, tarkasti laskettujen ja sijoiteltujen tukiranteiden täyttämää tyhjää tilaa, jolloin kappaleet olisivat lujia sekä kestäviä, mutta myös kevyitä ja niiden tekeminen vaatii vähän ainetta. Paitsi että muoto voitaisiin tehdä aivan millaiseksi halutaan, myös sisältä, olisi materiaalihävikki minimaalinen.
Brittiyhtiö Monolite onnistui valmistamaan juuri halutunlaisia rakennuspalasia D-Shape -tulostimellaan, joka on suunniteltu jopa kuusi metriä halkaisijaltaan olevien maanpäällisten rakennuskappaleiden valmistamiseen. Se tuottaa hiekkamaisesta raaka-aineesta betonia sekoittamalla siihen sidosainetta ja ruiskuttamalla aineen pienempien 3D-tulostinten tapaan kerros kerrokselta haluttuihin kohtiin tietokoneen ohjaamana.
Itse asiassa jättibetoniprintteriä on käytetty rakennusten sijaan toistaiseksi eniten keinotekoisten koralliriuttojen ja taideteosten tulostamiseen.
Kuun tapauksessa betoni olisi kuun pintaregoliittia, mihin lisätään ensin magnesiumoksidia ja tulostettaessa suolaa, mikä muuttaa aineen kivenkovaksi. Laitteella voisi tulostaa yhden kuuaseman periaatteessa viikossa. Huimaa!
Avaruus tuo uutta maanpäälliseenkin 3D-tulostukseen
Samalla kun kolmiulotteinen tulostus leviää Maan päällä, ollaan myös avaruusasemalle lähettämässä 3D-printteriä.
Se, että monien yksittäisten varaosien asemalle rahtaamisen sijaan osia voitaisiin tulostaa muovi- tai metalliseoksista siellä tarpeen mukaan on huima askel eteenpäin. Ongelmana avaruudessa on tosin painottomuus, mutta siihenkin on omat ratkaisunsa. Tulevaisuudessa, kun lennetään kauemmaksi ja kaikkien mahdollisten osien pakkaaminen mukaan on hankalaa, on printteri todella suureksi avuksi.
3D-tulostuksen vääntäminen avaruuskelpoiseksi on kehittänyt tekniikkaa myös maanpäällisessä käytössä paremmaksi. Varsin voimakasta tämä kehitys on ollut Euroopan avaruusjärjestön teknologiaosastolla, missä on kehitetty aivan uusi, mullistava tapa tehdä metallisia, hyvin vaikeita olosuhteita kestäviä 3D-tulosteita. Hanke on osoittautunut niin kiinnostavaksi kaupallisesti, että sen ympärille on kerätty ESAn, Euroopan unionin ja alan teollisuusyritysten yhteinen AMAZE-projekti.
Projektia ja tätä monessa mielessä vallankumouksellista metalli-3D-tulostustekniikkaa esitellään Lontoon Tiedemuseossa nyt lokakuun 15. päivänä ja tiedotusvälineet ovat tervetulleita tilaisuuteen: kutsu sinne on ESAn nettisivuilla.
(Tämä teksti on julkaistu myös Tiedetuubin ja Euroopan avaruusjärjestön yhteisblogissa.)
Juttu pitää minusta aika hyvin paikkansa. Joitain vuosia sitten ajattelin että avaruusturismi on muuten hyvä idea (syistä jotka toit esille), mutta että se hiipuu kun ensimmäinen onnettomuus sattuu. Nykyään ajattelen että asia ei todennäköisesti ole noin sillä tehdäänhän muutakin riskipitoista touhua.
”Monikertakäyttöisen, lentokoneen tapaan kiertoradalle nousevan avaruusaluksen tekeminen ei ole teknisesti mahdotonta.” Olen samaa mieltä, sillä lisäyksellä että suoraan yksivaiheisena kentältä kiertoradalle ja takaisin kentälle sitä todennäköisesti ei voisi järkevästi toteuttaa. Mutta Stratolaunch- tai SSS-tyyppinen laukaisu lentokoneen selästä toimisi, tai sitten kaksivaiheinen ratkaisu kuten SpaceX.