Arkisto
- kesäkuu 2023
- huhtikuu 2023
- helmikuu 2023
- joulukuu 2022
- marraskuu 2022
- lokakuu 2022
- elokuu 2022
- kesäkuu 2022
- toukokuu 2022
- maaliskuu 2022
- helmikuu 2022
- tammikuu 2022
- toukokuu 2021
- huhtikuu 2021
- maaliskuu 2021
- helmikuu 2021
- joulukuu 2020
- marraskuu 2020
- lokakuu 2020
- syyskuu 2020
- toukokuu 2020
- huhtikuu 2020
- maaliskuu 2020
- tammikuu 2020
- lokakuu 2019
- syyskuu 2019
- elokuu 2019
- kesäkuu 2019
- huhtikuu 2019
- tammikuu 2019
- huhtikuu 2018
- maaliskuu 2018
- helmikuu 2018
- tammikuu 2018
- joulukuu 2017
- elokuu 2017
- toukokuu 2017
- huhtikuu 2017
- maaliskuu 2017
- helmikuu 2017
- tammikuu 2017
- lokakuu 2016
- elokuu 2016
- joulukuu 2015
- marraskuu 2015
- lokakuu 2015
- syyskuu 2015
- toukokuu 2015
- huhtikuu 2015
- maaliskuu 2015
- helmikuu 2015
- tammikuu 2015
- joulukuu 2014
- marraskuu 2014
- lokakuu 2014
- syyskuu 2014
- elokuu 2014
- toukokuu 2014
- huhtikuu 2014
- maaliskuu 2014
- tammikuu 2014
- joulukuu 2013
- marraskuu 2013
- lokakuu 2013
- syyskuu 2013
Luolamiehet keksivät lämpösuojan aurinkoluotaimelle
ESA ja NASA ovat tekemässä yhdessä luotainta, jonka tehtävä on lähes itsemurha: lähestyä kuumaa Aurinkoa vain noin 42 miljoonan kilometrin etäisyydelle ja kuvata sekä mitata sitä tältä lähietäisyydeltä.
Solar Orbiter -luotain on tarkoitus laukaista matkaan vuonna 2017, mutta sen tekemisessä on edelleen monia haasteita. Yksi suurimmista on sen lämpökilpi, jota luotain tarvitsee suojautuakseen Auringon polttavalta paahteelta.
Koska tarkoituksena on lähennellä Aurinkoa, ei luotaimella ole mitään paikkaa viilentymiseen. Esimerkiksi Merkuriusta kierrettäessä luotain pääsee hetkeksi vilvoittelemaan planeetan varjoon. Solar Orbiter joutuu kestämään 13 kertaa voimakkaampaa Auringon säteilyä verrattuna Maata kiertäviin satelliitteihin ja sen pintalämpötila tulee nousemaan yli 520°C:n.
Lämpökilpi luo luotaimelle omatekoisen varjon.
”Luotain itse on suojassa tämän 3,1 metriä leveän ja 2,4 metriä korkean monikerroksisen kilven takana”, selittää Pierre Olivier, Solar Orbiterin turvallisuudesta vastaava insinööri.
“Luotain on piemen matkan päässä kilvestä ja sen kamerat sekä tutkimuslaitteet katsovat kohti Aurinkoa kilvessä olivien kurkistusreikien kautta. Jotkut näistä on suojattu berylliumilla tai lasilla.”
Kun luotaimen suunnittelua valmisteltiin vuonna 2010, pohdittiin jo mistä materiaalista tämä lämpökilpi voitaisiin tehdä. Temppu osoittautui vaikeaksi, sillä esimerkiksi Maahan palaavien avaruusalusten suojana käytetty keraaminen aine ei sopinut lainkaan tehtävään.
Kilven pitää kunnolla toimiakseen absorboida Auringon valoa ja säteillä se mahdollisimman tehokkaasti takaisin ulos avaruuteen infrapunasäteilynä. Siksi sen niin sanottujen lämpö-optisten ominaisuuksien, siis käytännössä kilven pintavärin, pitää pysyä samanlaisina koko lennon ajan, vaikka Auringosta tuleva voimakas ultraviolettisäteily pyrkii muuttamaan väriä nopeastikin.
Kilven pinta-aine ei saa myöskään höyrystyä kuumuudessa, koska se haittaisi luotaimen herkkiä mittalaitteita. Samoin kilven mahdollisesti synnyttämä staattinen sähkö pitää ottaa huomioon, sillä varattu aurinkotuuli pyrkii varaamaan kilpeä koko ajan.
Ensimmäinen ajatus oli tehdä kilpi lämpöä hyvin kestävästä hiilikuidusta, mutta vaikka sitä käytetään paljon avaruuslaitteissa, se ei täyttänyt Solar Orbiterin tiukkoja vaatimuksia.
Kilpi-insinöörien piti siis keksiä jotain muuta, ja he löysivät mutkikkaan johtolankaketjun ohjaamana irlantilaisen Enbio -yhtiön, joka tekee päällysteitä titaanista valmistettuihin keinoniveliin. Heidän CoBlast -tekniikassaan titaanin, alumiinin tai ruostumattoman teräksen pinnalla oleva hapettumakerros poistetaan puhaltamalla pinnalle hionta-ainetta sekä siihen lisättyä toista ainetta, joka osin korvaa hapettumakerroksen. Uusi pintakerros ei siis ole vain ikään kuin maalattu tai lisätty pintaan, vaan prosessissa uusi aine sulautuu osaksi metallia. Se ei siis voi irrota pinnasta.
Aineosa, millä Enbio saa lämpökilven titaanisen päälipinnan juuri oikeaksi, on nimeltään ”Auringonmusta”. Kyseessä on erittäin musta kalsiumfosfaatti, jota saadaan poltetusta luuhiilestä.
Ja mistä idea tämän mustan käyttämiseen saatiin? Luolamaalauksissa käytetystä mustasta väristä, mikä saatiin aikaan luita polttamalla.
Juttu on julkaistu myös Tiedetuubin ESA-blogissa.
Yksi kommentti “Luolamiehet keksivät lämpösuojan aurinkoluotaimelle”
Vastaa
Opiskelijat! Saisiko olla mikro- tai hyperpainovoimaa?
Elämä ja koko luonto ympärillämme on tottunut elämään normaalipainovoimassa, Maan vetovoimassa. Jotta voisimme ymmärtää paremmin elämää maapallolla tai erilaisia kemiallisia tai fysikaalisia prosesseja, olisi mielenkiintoista suorittaa kokeita vetovoimassa, joka on joko suurempi tai pienempi kuin tämä normaali 1g.
Tiedetään, että kasvit käyttäytyvät kummallisesti ja esimerkiksi metallit sekoittuvat yllättävillä tavoilla mikropainovoimassa, eli enemmän tai vähemmän täydellisessä painottomuudessa. Samoin hypergravitaatio saa aikaan omalaatuisia ilmiöitä.
Suomessa ei ole käytettävissä laitteita, joilla eri tasoisia kiihtyvyyksiä voidaan luoda keinotekoisesti, mutta myös suomalaiset tutkijat voivat käyttää hyväkseen monia Euroopassa sijaitsevia laitoksia. Monet näistä tutkimusohjelmista tapahtuu Euroopan avaruusjärjestön koordinoimina – onhan painottomuus sekä suuret kiihtyvyydet sille arkipäivää.
ESA tarjoaa myös mahdollisuuksia opiskelijoille ja opiskelijaryhmille päästä tekemään tutkimusta näissä laitoksissa. Myös suomalaiset ovat tervetulleita mukaan ESAn koulutustoimiston Spin Your Thesis! ja Drop Your Thesis! -ohjelmiin. Tämän vuoden haku on käynnissä ja määräpäivä tutkimusehdotuksen jättämiseen on 3. maaliskuuta 2014.
Itse asiassa suomalaisryhmillä on hyvät mahdollisuudet päästä mukaan, koska tieteellisen kiinnostavuuden lisäksi opiskelijaohjelmassa otetaan huomioon se, kuinka paljon kustakin maasta on ollut osallistujia.
Spin Your Thesis! käyttää hyväkseen ESTECin, Alankomaissa olevan ESAn avaruustutkimus- ja teknologiakeskuksen suurta sentrifugia. ESTECin LDC-tutkimussentrifugissa (Large Diameter Centrifuge) koejärjestelyjä voidaan pyörittää pitkänkin aikaa, jolloin keskihakuisvoima, eli niin sanottu keskipakovoima, saa aikaan keinotekoisen voimakkaan painovoiman. Voiman taso voidaan valita välillä 1-20g.
Valitut ryhmät saavat sentrifugin ja sen henkilökunnan käyttöönsä viiden päivän ajaksi.
Drop Your Thesis! -tutkimukset tapahtuvan Bremenissä, Saksassa, olevassa Sovelletun avaruustekniikan ja mikropainovoiman keskuksessa, ZARMissa, missä on eräs maailman korkeimmista pudotustorneista. Kyseessä on 146 metriä korkea torni, jonka sisällä on suuri tyhjöputki, jonka sisällä koejärjestelyjä voidaan pudottaa erityisessä kapselissa. Kun kapseli putoaa vapaasti, sen sisällä vallitsee mikropainovoima, ja kun pelkän pudottamisen lisäksi kapseli singotaan alhaalta vapaaseen heittoliikkeeseen ylöspäin, saadaan aikaan maksimissaan 9,3 sekuntia painottomuutta.
Täälläkin valitut opiskelijaryhmät saavat koko pudotustornin henkilökuntineen käyttöönsä kokeen tekemiseen ja toistamiseen tarvittavaksi ajaksi. Kummassakin tapauksessa ESAn henkilökunta on myös paikalla, ja he avustavat jo aikaisemmin koejärjestelyjen suunnittelussa ja tekemisessä.
Lisätietoja kummastakin ohjelmasta on ESAn koulutustoimiston (ESA Education Office) nettisivuilla, missä on myös tarkemmat ohjeet, kriteerit sekä ehdot tutkimusehdotuksille.
Nettisivuilla kannattaa kirjautua hakijaksi, vaikka hakemus ei olisi vielä valmis; sitä voi täydentää myöhemmin ja sen tulee olla valmis 3. maaliskuuta, jolloin se tulee toimittaa hakuun.
Lisätietoja kummastakin ohjelmasta saa ESAn koulutustoimistosta, missä näistä vastaa Natacha Callens. Hänelle voi lähettää sähköpostia osoitteisiin spinyourthesis@esa.int ja dropyourthesis@esa.int.
Vastaa
Eläköön olympialaiset – millä hinnalla hyvänsä!
Sotšin olympialaiset kisat alkavat tänään ja oletettavasti täyttävät tiedotusvälineet parin viikon ajan enemmän tai vähemmän tärkeillä urheilu-uutisilla. Ja mikä ettei, pitäähän maailmassa olla iloa ja kisaamista; se, että kansat ja yksittäiset urheilijat taistelevat toisiaan vastaan rauhanomaisesti Olympian perinteisessä hengessä, on kaikin puolin hyvä asia.
Kisoista puhuttaessa on esiin tullut myös niiden hinta: 30 – 50 miljardia euroa. Lisäksi tietysti kokonaiskustannuksiin täytyy laskea mukaan kunkin maan omat panostukset kisoihin, urheilijoiden valmentautuminen ja varusteet, mutta sinällään jo kisapaikan rakentaminen on varsin suuri summa rahaa. Itse asiassa hyvin suuri määrä rahaa, Suomen valtionbudjetin kokoluokkaa.
Kun kyse on avaruuslennoista ja -tutkimuksesa, huomio kiintyy yleensä hyvin nopeasti kustannuksiin. Maksaa hanke sitten kymmenen miljoonaa tai miljardin, sitä pidetään aina erittäin kalliina. Monien alitajuntaan on iskostunut kuvitelma siitä, että avaruustoiminta on automaattisesti ällistyttävän hurjan kallista, mitä se ei ole sen enempää kuin mikä muu tahansa huipputekniikka tai -tutkimus.
Historian kallein avaruushanke, Yhdysvaltain kuulento-ohjelma Apollo, maksoi nykyradassa noin 80 miljardia euroa, kun summaan lasketaan mukaan niin miehitettyjen alusten, rakettien ja niiden vaatimien koulutus- sekä lennojohtorakennusten tekemisen kuin myös intensiivisen tutkimusohjelman ennen lentoja.
Kaikkiaan kustannukset jakaantuivat vuosien 1959 ja 1973 välille ja tuottivat paitsi työtä sadoille tuhansille ihmisille, niin myös suuria edistysaskeleita tekniikassa, joista nautimme tänään itsestäänselvyyksinä. Jo pelkästään se, että avaruudessa opittiin operoimaan rutiininomaisesti, vei satelliittialaa eteenpäin harppauksilla. Apollo-ohjelman rahassa mittaamaton osuus, ensimmäiset kuvat maapallosta toisen taivaankappaleen pinnalta, ja se ylpeä tietoisuus meissä kaikissa, että ihminen on käynyt Kuussa… Nämä kaikki ovat jotain, minkä arvoa on vaikea arvioida.
Tämän hetken kallein avaruustutkimushanke on kansainvälinen avaruusasema. Sen kustannukset maailmanlaajuisesti ovat noin sata miljardia euroa. Hanke on vähemmän näyttävä kuin Apollo-lennot, mutta se on paitsi tuonut maailman avaruusvallat (Kiinaa lukuun ottamatta) tekemään työtä yhdessä kilpailun sijaan, niin myös tehnyt avaruudessa olemisesta ja työskentelemisestä tylsää arkirutiinia. Se on suuri saavutus. Emme jaksa enää hurrata liikennelentokoneen onnistuneelle laskeutumiselle juuri sen enempää kuin iloita uudesta miehistöstä avaruusasemalle.
Avaruusaseman jälkeen tavoitteena on jälleen tehdä (viimein) jotain suurta: miehitetty lento Marsiin. Sen tekemisestä on erilaisia suunnitelmia ja sitä valmistellaan jo aktiivisesti, vaikka mitään virallista hanketta ei ole vielä olemassa. Jopa yksityiset yritykset kurottavat nyt Marsiin ja suunnitteilla on jopa TV-ohjelmakonseptiin perustuva reality-show Marsiin oikeasti menemisestä. Toteutuuko tuo MarsOne -hanke vai ei, on sitten toinen asia, mutta yritys on mitä mainioin.
Näiden kaikkien Mars-hankkeiden suurin onhelma on kuitenkin raha. Kuten tiedetään, avaruustoiminta on tajuttoman kallista: eri arvioiden mukaan miehitetty lento Marsiin ja takaisin sekä sen vaatiman tekniikan kehittäminen maksaisi noin 30-60 miljardia euroa.
Hetkinen…sehän on jokseenkin sama kuin Sotšin olympiakisat maksavat! Olympialaiset menevät ja tulevat, ja vaikka kisakylät ja muistot jäävät, ei tuosta uhrauksesta jää paljoakaan sellaista, mikä hyödyttää ihmiskuntaa tulevaisuudessa. Mars-lento sen sijaan olisi kuin uusi Apollo-ohjelma, joka toisi työtä ja veisi tieteellisteknistä osaamistamme eteenpäin, se olisi innostajana muillakin aloilla, se toisi meille uuden, yhteisen unelman, mitä tänä hieman masentavana aikana kaivattaisiin.
Jos olympialaisiin löytyy helposti tuollainen raha, niin miksi Mars-lentoon ei löydy?
Hankkeiden rinnastaminen tietysti on hieman typerää, sillä samaan tapaan voisi verrata vaikka nälänhädän poistamisen kustannuksia ja sotilasbudjetteja. Silti en voi olla ihmettelemättä, kuinka yksiin urheilukisoihin voidaan polttaa rahaa miehitetyn Mars-lennon verran – eikä huomio kisojen budjetista puhuttaessa ole niinkään rahamäärässä kuin siinä, kuinka suuri osa rahasta on valunut itse asiassa lahjuksiin ja erilaisille välikäsille.
No, tulihan osa Sotšin rahoista myös avaruustoimintaan, sillä eihän olympiatuli ilmaiseksi avaruusasemalla käynyt…
Jari Mäkinen
(Teksti on julkaistu myös Tiedetuubissa.)
Yksi kommentti “Eläköön olympialaiset – millä hinnalla hyvänsä!”
-
Lasse Reunanen sanoo:
Olympialaisten hinta-arvioon sisältyy paljon spekulaatiotakin ja rahoituksista osa siirtyy ylihinnoittelun kautta välikäsiin… Kokonaisvalvonta kuitenkin kansallista ja siten Venäjän omaa budjetointia. Venäjän edeltäjä Neuvostoliitto osallistunut olympialaisiin vasta 1950-luvulta alkaen ja selvityksissä ilmennyt, että kansainvälisesti hyvä menestyminen ei olisi Venäjälle ollut aiemmin mahdollista.
Samoin avaruushankkeissa ollut kun Venäjä Neuvostoliiton vaikeuksien myötä joutui vähentämään avaruuden hankkeitaan – lähinnä olemassa olevaan rakettikuljetuksiin. Avaruushankkeet monivuotisia ja edellyttävät rahoituksen vakautta, jotta hyvää lopputulosta tulee. Urheilussa tavoitteet on helpommin saavutettavissa entisiä tavoitteita seuraamalla.
Kas kummaa, tuo historia näkyy toistavan itseään mitä ihmellisimissä asioissa! Pelkkä eteenpäpin katselu ei aina osu kohdalleen? Tähtitiede = historiaa.