Arkisto


Gaian laukaisu Timo Prustin kokemana

21.12.2013 klo 12.34, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

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

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Avaruusturismi muuttaa maailman

8.12.2013 klo 01.07, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

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”

  1. Pekka Janhunen sanoo:

    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.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


F1-moottoreiden 3D-tulostusta ja palavereissa istumista

2.12.2013 klo 21.57, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

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”

  1. 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

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *