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.