Late Lammas lähtee kuumatkalle ensi viikolla
No nyt on jännää! Olen jo parina vuotena vuoden ensimmäisessä blogitekstissä ennustanut Nasan uuden kuuraketin lentoa ja jännittänyt, milloin SpaceX -yhtiön Starship pääsee tositoimiin. Nyt molempien laukaisut ovat tulossa ihan pian ja ilmassa on historian siipien havinaa.
*
Nasan uusi SLS, Space Launch System, on viimeinkin laukaisualustallaan Floridassa, Cape Kennedyn avaruuskeskuksessa odottamassa aikaisintaan 29. elokuuta tapahtuvaa laukaisuaan.
Tätä onkin jo odotettu, sillä SLS on periaatteessa sama raketti, jonka tekemisestä ilmoitti Yhdysvaltain silloinen presidentti George W. Bush tammikuussa 2004 päättäessään avaruussukkuloiden siirtämisestä eläkkeelle ja Nasan suunnan ottamisesta kohti Kuuta.
Sen jälkeen on tapahtunut paljon. Silloinen Constellation-nimen saanut suunnitelma lopetettiin, tavoitteita muutettiin ja jo työn alla ollut jättiraketti sai vuonna 2011 nimen SLS. Silloin tavoitteena oli tehdä ensilento vuonna 2017, mutta viivytykset seurasivat toisiaan.
Pitkään ensilentoa pyrittiin saamaan vuodelle 2020, mutta taas tuloksena oli viivytysten rypäs. Mutta nyt lento on viimein tapahtumassa. ”WE ARE GOING”, kuten laukaisualustaan kiinnitetty banneri sanoo.
Työtä on tehty vanhaan, kankeaan Nasa-tyyliin yhdessä Boeing-yhtiön kanssa, joka vastaa raketin suunnittelusta ja valmistamisesta yhdessä alihankkijoiden sekä Nasan kanssa. Lähtökohdat olivat periaatteessa hyvin yksinkertaiset, ja olisi voinut kuvitella, että vanhoista osista kasaan laitetun raketin tekeminen olisi käynyt varsin pikaisesti.
Päinvastoin.
Raketti käyttää paljon avaruussukkuloita varten kehitettyä tekniikkaa ja jopa siltä ajalta peräisin olevia osia. Esimerkiksi raketin ensimmäisen vaiheen viisi päämoottoria ovat kunnostettuja avaruussukkulan rakettimoottoreita. Nämä Aerojet Rocketdyne RS-25 -moottorit jäivät varastoon sukkulalentojen loputtua, ja on tietysti hyvä, että hyviä moottoreita ei heitetty roskakoriin, mutta ne ovat jo aika vanhoja.
SLS:n ensimmäinen vaihe onkin periaatteessa avaruussukkulan polttoainetankki, jonka pohjaan on laitettu viisi RS-25 -moottoria. Sivuilla sukkulatyyliin olevat apuraketit ovat hieman pidennettyjä sukkulan apuraketteja. Toinen vaihe on muokattu Delta IV -raketin toinen vaihe, jonka moottoreina ovat 1960-luvun alussa käyttöön tulleet RL10 -rakettimoottorit.
Lisää kierrätystä on raketin nokassa, sillä kyyditettävänä oleva kuualus Orion on periaatteeltaan hyvin pitkälti samanlainen kuin Apollo-kuuohjelmassa käytetyt avaruusalukset. Siltä ajalta olevia osia ei sentään käyttetä. Orion on Apollo-kapseleita suurempi, sen lämpökilpi on parempi ja sen rakenteet sekä systeemit ovat luonnollisesti nykyaikaisia. Esimerkiksi kojelaudassa aluksen sisällä käytetään Boeingin 787 -lentokoneesta otettuja kuvaruutuja.
Kapseli on kiinnitettynä europpalaistekoiseen huoltomoduuliin, joka vastaa ratamuutoksista, ohjaamisesta ja sähkönsaannista avaruudessa. Tässäkin käytetään tuttua ja turvallista tekniikkaa, sillä huoltomoduuli perustuu ATV-avaruusrahtariin, jotka kuljettivat kymmenisen vuotta sitten tavaraa Kansainväliselle avaruusasemalle. ATV kehitettiin aikanaan myöhempi käyttö mielessä, mikä on auttanut työssä. Eurooppalainen osa on ollut kenties nopeiten, parhaiten ja edullisimmin tehty osa koko kuulentokokonaisuutta.
Nyt tällä ensilennolla ei ole mukana astronautteja, vaan ihmisiä matkiva nukke, nimeltään kapteeni Moonikin Campos (nimi on kunnianosoitus Arturo Camposille, insinöörille, joka auttoi Apollo 13 -astronautteja pääsemään takaksin Maahan), ihmistä imitoivia mittalaitteita sekä Late Lammas.
Late, eli Shaun, on Wallace ja Gromit -animaatiosta omaan sarjaansa hypännyt nukke, josta on tullut vähän kuin ESAn avaruusmaskotti. Se on ennättänyt jo tekemään myös Euroopan avaruusjärjestön kutsumana painottomuuslennon, miltä yllä oleva kuva on peräisin.
Nyt lammas pääsee mukaan kuulennolle (luonnollisesti siis PR-mielessä). Seuranaan hänellä on Tenavista tuttu Ressu, jonka Nasa on puolestaan tuonut mukaan lennolle.
42 vuorokautta kestävä lento
Ensilento on Nasan nykyisen kuututkimusohjelma Artemiksen ensimmäinen lento. Artemis-1 ohjataan laukaisun jälkeen kohti Kuuta ja se asettuu kiertämään sitä. Kuuta kiertäessään alus on vähän aikaa myös kiinnostavalla radalla, joka etääntyy noin 64 300 kilometrin päähän Kuun pinnasta.
Kyseessä on niin sanottu kaukainen retrogradinen kiertorata. Se on erittäin vakaa, Kuun pyörimissuuntaan nähden vastakkainen rata, joka kulkee Kuun Lagrangen pisteiden luota. Tarkoituksena on sijoittaa aikanaan Kuuta kiertävä tutkimusasema, Lunar Gateway, juuri tällaiselle radalle.
Artemis-1 tuo kiinnostavia mittauksia muun muassa säteilystä tuolla radalla. Mukana olevan mallinuken päällä on liivi, joka on täynnä erilaisia säteilyilmaisimia. Mittareita on paljon muitakin.
Retrogradiselle kiertoradalle asettuminen ja siltä poistuminen vaatii neljä suurta ratamuutosta. Niistä vastaa aluksen eurooppalainen huoltomoduuli ja sen rakettimoottorit. Paitsi että radalla alus etääntyy kauas Kuusta, käy se myös hyvin lähellä, vain noin 96 kilometrin päässä Kuun pinnasta.
Se, kuinka kauan alus on tällä radalla, riippuu laukaisuajankohdasta, koska se vaikuttaa koko lennon ratabalettikokonaisuuteen. Esimerkiksi aluksen ei haluta olevan missään lennon vaiheessa yli puolentoista tunnin ajan Kuun tai Maan varjossa, ja maahanpaluun halutaan tapahtuvan päivänvalon aikaan Tyyneen valtamereen. Lentoaika tuolla jännällä radalla tulee olemaan välillä 6-19 vuorokautta.
Koko lento tulee kestämään 42 vuorokautta, eli Artemis 1 pysyy uutisissa lokakuulle saakka.
Starshipillä Kuun kamaralle?
Mikäli tämä automaattinen koelento sujuu hyvin, pääsevät astronautit kyytiin seuraavalla SLS:n lennolla. Artemis 2 on kaavailtu kevääksi 2024 – eli yli puolentoista vuoden päähän.
Sitä seuraavalla lennolla, Artemis 3:lla on tarkoitus sitten laskeutua Kuun pinnallekin. Lentoa kaavaillaan nyt vuodelle 2025, mutta toistaiseksi ei ole tietoa, millä aluksella astronautit laskeutuvat Orion-aluksesta Kuun kamaralle. Yksi vaihtoehto on SpaceX:n Starship, mistä ollaan tekemässä kuuversiota.
Nasa ilmoittanee laskeutumisaluksen tekijästä ihan lähiaikoina, kenties Artemis 1 -lennon yhteydessä.
SpaceX:llä on siis jännää, mutta Starshipin suhteen sillä on muutenkin edessä kiinnostavat ajat, koska alus on suuntaamassa kiertoradalle. Tätä ennen Starshipit ovat tehneet vain lyhyitä hyppäyksiä noin 10 kilometrin korkeuteen, ja niistä suurin osa on tuhoutunut lennon lopuksi.
Uudelleenkäytettäväksi suunniteltu alus laskeutuu alaspäin varsin vaakasuuntaisessa asennossa, ikään kuin maha alaspäin. Juuri ennen laskeutumista se vempauttaa asentonsa siten, että se on pystysuorassa rakettimoottorit alaspäin. Moottorit paitsi tekevät tuon heilautusliikkeen, niin myös jarruttavat alaspäin putoamista ja tuovat lopulta aluksen pehmeästi alas.
Lennot sujuivat muutoin hyvin, paitsi että lopun kanssa oli vaikeuksia – eikä ihme, sillä temppu on vaikea ja vaarallinen. Tuloksena oli usein ns. RUD, eli Rapid Unplanned Disassembly, kuten SpaceX:n lentokommentaattorit sanoivat.
Uusien avaruusalusten, Starshipin ja sen avaruuteen laukaisevan Super Heavy -raketin, tekeminen on sujunut paljon nopeammin kuin SLS:n copypaste sukkula-ajoilta.
Elon Musk puhui julkisesti ensimmäisen kerran tästä raketista vuonna 2012, mutta meni yksityiskohtiin syyskuussa 2016, jolloin kertoi yhtiönsä uudesta Raptor-moottorista ja esitteli niitä käyttävän raketin nimeltä Interplanetary Transport System. Seuraavana vuonna hän paljasti hankkeesta enemmän, nyt se oli nimeltään BFR (Big Falcon Rocket).
Kyseessä oli kahdesta osasta koostuva, kokonaisuudessaan uudelleenkäytettävä laite. Suuri Falcon 9:n tapaan laukaisun jälkeen takaisin palaava raketti (joka nyt tunnetaan nimellä Super Heavy) nostaisi korkeuksiin avaruusaluksen (Starshipin), joka pystyisi palaamaan takaisin Maahan ja laskeutumaan alas pystysuoraan rakettimoottoriensa avulla.
Sen jälkeen yksityiskohdat ovat eläneet, mutta työ edistyi konkreettisesti. Pystysuoraan laskeutumista Raptor-moottorin avulla testaava Starhopper lensi keväällä 2019. Ensimmäinen versio Starshipistä teki ensimmäisen, lyhyen lentonsa keväällä 2020.
Pian Starshipit tekivät koelentoja noin 10 kilometrin korkeuteen ja yrittivät laskeutumista pehmeästi alas. Se onnistui viimein toukokuussa 2021 usean epäonnistumisen jälkeen.
Sen jälkeen useita uusia versioita Starshipistä on nähty SpaceX:n laukaisupaikalla Texasissa, ja näillä näkymin alus numero 24 tulee tekemään ensimmäisen koelennon avaruuteen.
Super Heavy ei ole tehnyt vielä koelentoja erikseen, eikä nähtävästi teekään ennen kuin koko rakettikokonaisuus nousee ensimmäiselle lennolleen ihan lähiaikoina, kun se nousee Starship päällään kohti avaruutta. Super Heavy nostaa sen korkeuksiin, mistä Starship jatkaa omin moottorein kohti avaruutta, aivan kuten Falcon 9:n toiset vaiheet nyt.
Ensilennolla käytettävä Super Heavy molskahtaa Meksikonlahteen, mutta myöhemmin ne palaavat takaisin laukaisupaikalle ja laskeutuvat alas hieman samaan tapaan kuin Falcon 9:n ensimmäiset vaiheet nyt. Super Heavyt eivät tosin laskeudu lavetille tai isolle aukiolle laukaisupaikan luona, vaan ne koittavat osua suoraan lähtöpaikkaansa, laukaisualustalle, missä olevat tuet nappaavat siitä kiinni.
Super Heavyn siis täytyy palata erittäin tarkasti lähtöpaikkaansa ja lisäksi laukaisualustan tornissa olevien ”puikkojen” pitää saada siitä kiinni. Kuulostaa hullulta ja mahdottomalta, mutta niin Falcon 9:n ensimmäisten vaiheiden laskeutumiset merellä olevien lavettien päälle ja Starshipin laskeutumismänöveeri kuulostivat utopialta aikanaan.
Myöhemmin myös Starshipit palaavat takaisin alas ja ovat pian valmiita uusiin lentoihin, mutta tällä tulevalla ensimmäisellä avaruuslennollaan se tähtää Tyyneen valtamereen ja uppoaa sinne. Alus kuitenkin koittaa tehdä ilmakehään saapumisensa, mahalentonsa ilmassa, vempautuksensa ja pehmeän laskeutumisensa samaan tapaan kuin se tekisi kuivalle maalle laskeutuessaan. Riski epäonnistumisesta on suuri, ja siksi tätä on parasta harjoitella avoimen valtameren päällä.
Periaatteessa Starship ja Super Heavy ovat valmiina lentoon jo nyt, mutta se, milloin lento tapahtuu, on vielä epäselvää. Kenties SpaceX:llekin toistaiseksi.
Joka tapauksessa 2. elokuuta Elon Musk twiittasi, että ”Onnistunut lento kiertoradalle tapahtuu todennäköisesti 1 ja 12 kuukauden välillä tästä eteenpäin”. Tässä paino on sanalla ”onnistunut”, sillä on mahdollista ja todennäköistä, että sitä edeltää epäonnistuneita lentoja.
Kesäkuun 14. päivänä Musk kirjoitti Twitteriin, että ”Starship on valmis lentoon ensi kuussa”. Myöhemmin hän täsmensi, että ”Toinen Starship-kokonaisuus voi lentää elokuussa ja uudet siitä eteenpäin kuukausittain.”
SpaceX:n tekemiset eivät ole yhtä julkisia kuin Nasan valmistautuminen SLS:n lentoon, joten merkkejä pitää tulkita.
Koska SpaceX koekäytti Super Heavyn seitsemännen tuotantoversion yhtä moottoria 9. elokuuta, ja samana päivänä se myös sytytti ensilennon tekevän Starshipin (tuotantonumero 24) yhden moottorin, on selvää, että ensilentoa jo valmistellaan vakavasti.
Kumpikin alus käyttää SpaceX:n uusia Raptor-moottoreita, joista osa on optimoitu ilmakehän alaosassa lentämiseen ja osa ylhäällä tai avaruudessa käyttämiseen. Ne ovat nykyisin Falcon-raketeissa käytettäviä Merlin-moottoreita tehokkaampia ja yksinkertaisempia, ja ne käyttävät kerosiinin sijaan nestemäistä metaania polttoaineena.
Starshipissä on kuusi Raptoria ja Super Heavyssä peräri 33. Kun Super Heavy sytyttää ensi kerran kaikki moottorinsa, on tuloksena ennätyksellinen määrä ärjyntää ja liekkien loimua!
Tuo saattaa tapahtua nyt milloin vain ja ensilento kiertoradalle voi tapahtua hyvinkin pian sen jälkeen.
SpaceX ei lennätä rakettiaan tyhjänä, vaan sillä on mukanaan koko Starshipin nokallinen Starlink-satelliitteja. Ne singotaan raketista avaruuteen Pez-karkkilaitetta matkivalla mekanismilla, eli yksi kerrallaan hieman yhtä satelliittia suuremmasta luukusta. Systeemi näkyy hyvin tässä videossa, jonka Musk jakoi Twitterissä.
Vaikka kuuraketti SLS:n lento sujuisi täydellisesti, on hyvin todennäköistä, että ne eivät tee kovin montaa lentoa. Kenties vain viisi nyt suunnitteilla olevaa Artemis-lentoa. Sitten ne hylätään vanhanaikaisina.
Sen sijaan Super Heavy ja Starship näyttävät millainen on nykyaikainen ja edullinen raskas raketti. Niistä tulee merkkipaalu avaruuslentojen historiassa – vaikka systeemiä jouduttaisiin vielä muuttamaan olennaisestikin.
