Arkisto


Onnea Spacelab (ja kaikki, mitä siitä on tullut sitten 1970-luvun)!

30.11.2023 klo 23.17, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

29. marraskuuta oli merkittävä päivämäärä eurooppalaisessa avaruushistoriassa, koska Spacelab 1 -sukkulalento nousi silloin avaruuteen.

Spacelabia kannattaa todellakin muistella, sillä se on eurooppalaista avaruustoimintaa tyypillisimmillään: varsin huomaamatonta, mutta hyvin merkittävää.

Spacelab oli avaruussukkulan rahtiruumaan sovitettu laboratorio, ja paitsi että se aloitti eurooppalaisten astronauttien lennot avaruuteen Nasan kanssa, niin myös sen vaikutus näkyy nyt avaruusasemassa ja sen jälkeläiset suuntaavat pian kohti Kuuta.

Lähtökohtana tässä tarinassa on se, että 1970-luvun alussa Nasa oli alkanut jo suunnittelemaan avaruussukkulaa.

Silloin mukana kaavailuissa oli kaksi ideaa, jotka käyttäisivät hyväkseen sukkulan suurta rahtiruumaa. Oli avaruusteleskooppi, josta tuli sittemmin Hubblen avaruusteleskooppi, eli isohko kaukoputki, joka mahtuisi juuri ja juuri rahtiruuman sisälle. Se voitaisiin viedä sukkulalla avaruuteen ja sitä voitaisiin käydä huoltamassa ja parantelemalla sukkulalennoilla.

Ja näin tapahtuikin. Hubble on edelleen avaruudessa ja toimii.

Toinen idea oli tehdä avaruuslaboratorio, joka mahtuisi sekin nipin napin rahtiruuman sisälle. Se olisi vähän kuin avaruusasema, joka lentäisi sukkulan mukana ja tulisi lennon jälkeen sukkulan kyydissä takaisin. Näin matkan aikana saadut näytteet voidaan viedä pikimmiten tutkijoiden käsiin, ja lisäksi asema voitaisiin varustaa erilaisilla tutkimuslaitteilla eri lentoja varten.

Eli laboratoriota muokattaisiin aina sen mukaan mitä tutkitaan; toisinaan biologiaa, toisinaan materiaalitutkimusta ja toisinaan jotain muuta. Kätevää!

Spacelab Columbia-sukkulan rahtiruumassa. Astronautit siirtyivät sen sisälle sukkulasta edessä olevaa putkea pitkin.

Koska Nasalla oli teknisiä ongelmia sukkulan tekemisen kanssa ja taloushuolia liian pienten budjettien kanssa, se pyysi Eurooppaa tulemaan mukaan teleskoopin ja avaruuslaboratorion tekemiseen.

Euroopan avaruusjärjestöä ei ollut tuolloin vielä olemassa, joten Nasa keskusteli sen toisen edeltäjän, ESROn kanssa. ESRO, eli Euroopan avaruustutkimusjärjestö, eli European Space Research Organisation, yhdistyi vasta vuonna 1974 Euroopan rakettikehitysjärjestön ELDOn kanssa, jolloin syntyi ESA, Euroopan avaruusjärjestö.

ESA otti nämä kaksi hanketta, Hubblen ja Spacelabin, ensimmäisiksi isoiksi projekteikseen. Virallisesti yhteistyö alkoi elokuussa 1973, kun Nasa ja ESRO sopivat Spacelabin tekemisestä.

Spacelab oli palapeli, sillä se koostui eri kokoisista paineistetuista säiliöistä ja paleteiksi kutsutuista laveteista. Paineistetut osat olivat putkella kiinni avaruussukkulan ilmalukossa, joten astronautit pääsivät sen kautta sukkulasta laboratorion sisään. Säiliön sisällä oli tutkimuslaitteita ja koejärjestelyjä.

Säiliö oli periaatteessa yksinkertainen paineistettu sylinteri, joka oli 4,12 metriä halkaisijaltaan. Sylinterin osat olivat 2,7 metriä pitkiä, ja niitä voitiin laittaa kaksikin peräkkäin. Tämä paineistettu – eli sen sisällä saattoi olla paitahihasillaan – osa saattoi olla liki kuusi metriä pitkä. Tai vajaat kolme, jos käytössä oli vain yksi palanen. Koko määritettiin tarvittavien koeasemien määrän mukaan.

Avoin Spacelab-lavetti.

Lisäksi oli myös avoimia lavetteja – tai paletteja, kuten niitä kutsuttiin. Ne kiinnitettiin rahtiruumaan ja niiden päälle voitiin kiinnittää tutkimuslaitteita. Paletit saattoivat toimia myös ilman paineistettua laboratoriota, jos tarkoitus oli tehdä vain esimerkiksi kokeita, joiden täytyi olla suorassa kosketuksessa tyhjän avaruuden kanssa, katsoa ylös avaruuteen tai tarkkailla maapalloa alapuolella.

Kun paineistettua osaa ei ollut mukana, oli kyydissä myös niin sanottu iglu, missä oli palettien ja niiden tutkimuslaitteiden käyttämiseen tarvittu tekniikka.

Näistä voitiin tehdä useita erilaisia kombinaatioita, mutta vain kahdeksalle erilaiselle haettiin kelpuutukset, eli niitä hiottiin ja testattiin sellaisiksi, että ne voitiin hyväksyttää käytettäväksi.

Ja kyllä niitä sitten käytettiinkin!

Spacelab-osia oli mukana kaikkiaan 32 sukkulalennolla, ja näistä ensimmäinen kerta oli heti toinen sukkulalento STS-2 marraskuussa 1981. Silloin käytettiin ”vain” palettia, jonka päällä oli tavaraa.

Ensimmäinen paineistettua moduulia käyttänyt lento oli ESAn kanssa tehty Spacelab-1 -lento 40 vuotta sitten. Spacelabin historia alkoi kunnolla tästä, virallisemmin nimellä STS-9 tunnetusta lennosta.

Kyseessä oli yhdeksäs sukkulalento. Sen teki sukkula Columbia, ja sen kyydissä oli pitkä paineistettu moduuli. Lennon miehistössä oli mukana saksalainen Ulf Merbold, joka oli yksi neljästä uudesta ESA-astronautista, jotka valittiin juuri näitä Spacelab-lentoja varten.

Muut olivat hollantilainen Wubbo Ockels, italialainen Franco Malerba ja sveitsiläinen Claude Nicollier. Nicollier on tähtiharrastajille kenties mielenkiintoisin, koska hän on koulutukseltaan tähtitieteilijä.

Vasemmalta: Nicollier, Merbold, Ockels ja Malerba.

Spacelab-lentojen suunnitelmat tosin menivät sekaisin sen jälkeen, kun sukkula Challenger räjähti vuonna 1986. Sukkulalentoja vähennettiin ja strategisesti tärkeitä lentoja painotettiin. Spacelabit eivät olleet prioriteettilistalla ensimmäisinä.

Spacelab-osia kuitenkin käytettiin, ja Nasa teki sittemmin Saksan kanssa erityissopimuksella kaksi Spacelab D -lentoa, joilla oli mukana saksalaisastronautteja. Kaikki ESAn astronautit myös pääsivät lentoon.

Saksan osuus Spacelabin tekemisessä oli suuri ja siksi saksalaiset olivat siitä kovasti kiinnostuneita sen käyttämisestä. Spacelabien loppukokoonpano ja projektihallinta oli Bremenissä, missä sijaitsi tuolloin 70-luvulla ERNO, Entwicklungsring Nord -yhtiö. Se yhdistyi pian Messerschmitt-Bölkow-Blohm -yhtiön kanssa MBB-ERNOksi, ja monen vaiheen jälkeen nyt rakennusten seinässä komeilee teksti Airbus.

Liikennelentokoneistaan tutun yhtiön avaruusliiketoimintayksikkö tekee Bremenissä muun muassa Orion-kuualuksen huoltomoduuleita.

Saksassa tehtiin tuolloin 1970-luvulla kaksi Spacelab-laboratoriota, joista toinen vaihdettiin Nasan kanssa eurooppalaisastronauttien lentopaikkoihin, ja toisen Nasa osti suoraan ERNOlta.

Ensimmäinen näistä osista on nykyisin näytteillä Yhdysvalloissa pääkaupunki Washingtonin luona olevassa Kansallisen ilmailu- ja avaruusmuseon (Smithsonian National air and space museum) sivupisteessä, missä on paljon lentokoneita ja avaruuslaitteita – pääpaikkaan Washingtonin keskustassa kun ei mahdu paljoakaan.

Spacelab LM1 on siellä esillä sukkula Discoveryn vieressä.

Tämä ensimmäinen Spacelab-moduuli ei koskaan lentänyt Discoveryn ruumassa, vaan ainoastaan sukkula Columbia sai kunnian olla sen kyydittäjänä.

Discovery lennätti kylläkin kakkosmoduulia kerran, vuonna 1992 STS-42 -lennolla. Miehistöön kuului yllättäen – taas Ulf Merbold, jolle tuo oli toinen avaruuslento. Sen jälkeen hän lensi vielä kolmannenkin kerran, nyt Mir-avaruusasemalle pitemmäksi ajaksi.

Merbold Spacelabin sisällä STS-42 -lennolla.

Viimeinen paineistetun moduulin lento oli huhtikuussa 1998 tehty Neurolab-niminen lento. Sen jälkeen Nasa siirtyi käyttämään uudempaa omaa Spacehab-nimistä moduuliaan.

Paletit sen sijaan lensivät vielä vuosikymmenen, viimeinen lento oli toukokuussa 2009 ollut STS-125. Sukkula Atlantis kävi silloin tekemässä viidennen ja viimeisen Hubblen huoltolennon, eli nuo kaksi sukkula-ajan alun yhteishanketta, Hubble ja Spacelab olivat tuolloin nätisti yhdessä. Tätä tuskin oli kyllä suunniteltu, vaan Spacelab-paletit vain olivat niin käteviä. Sen jälkeenhän sukkulat tekivät enää kymmenen lentoa, joiden kuormana oli avaruusaseman moduuleita.

Työntekoa Spacelabin sisällä.

Avaruusasemasta Kuun kiertoradalle

Noin 40 prosenttia Kansainvälisen avaruusaseman paineistetusta tilavuudesta on tehty Euroopassa, ja Spacelab näiden osien suora edeltäjä. Spacelabin rakentamisessa saatu kokemus tuli käyttöön.

Vaikka Spacelabin loppukokoonpanija ja projektin vetäjä oli ERNO (ja erinimiset yhtiöt sen jälkeen samalla paikalla) Bremenissä, tehtiin varsinainen paineistettu sylinteri Italiassa Torinon luona. Sielläkin yhtiön nimi on muuttunut vuosikymmenien varrella: alkuperäinen Aeritalia on muuttunut välivaiheiden kautta Leonardoksi.

Tällä Spacelabista tutulla kaavalla – siis sylinteri italiasta ja kokonaisuus Saksasta – tehtiin myös avaruusasemalla oleva eurooppalainen Columbus-moduuli.

Avaruusaseman maisemaikkuna, kupoli, on italialaista tekoa, ja se on kiinnitettynä italialaisvalmisteiseen liitososa 3:een.

Sen lisäksi italialaiset ovat tehneet suoraan Nasalle monia muitakin paineistettuja sylintereitä heidän osiensa perusrungoksi. Avaruusaseman liitososien 2 ja 3, nimiltään Harmony ja Tranquility -moduulien perusrakenne on italialaista tekoa. Lisäksi siellä on tehty avaruussukkulan ruumassa ylösalas matkanneet rahtisäiliöt, joiden sisällä kuljetettiin tavaraa asemalle ja asemalta.

Yksi näistä jätettiin kiinni asemaan, kun sukkuloiden käyttö loppui. Se toimii nyt aseman varastona.

Sen jälkeen Italiassa on tehty Cygnus-rahtialusten paineistetut osat, kuten myös samankaltaisten, eurooppalaisten ATV-alusten paineistetut osat olivat myös sieltä. ATV:t lensivät vuosina 2008 – 2015.

Kuuta kiertävään Gateway-asemaan tulee kaksi eurooppalaista osaa: i-Hab -asuinmoduuli ja ESPRIT, jonka tehtävänä on tankata vierailevia avaruusaluksia ja hoitaa tietoliikennettä.

Nyt Torinossa on tekeillä osia Kuuta kiertämään rakennettavaan Gateway-asemaan. Lisäksi siellä haaveillaan moduulista, joka vietäisiin aikanaan Kuun pinnalle.

Ja pohjana näissä kaikissa on elokuussa 1974 tehty sopimus Nasan ja ESAn edeltäjän välillä, sekä tasan 40 vuotta sitten avaruudessa lentänyt ensimmäinen Spacelab-lento.

Onnea Spacelab!

Kuuta tutkivat astronautit voisivat käyttää tätä Spacelabin nykyaikaista inkarnaatiota väliaikaisena kuuasemana.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Starshipin lento lauantaina oli menestys, mutta myös ei ollut

21.11.2023 klo 19.07, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

SpaceX teki lauantaina lokakuun 18. päivänä Starship-rakettinsa toisen koelennon. Lento päättyi kahteen räjähdykseen, mutta SpaceX:n väki sen kun hurrasi. Osa tästä oli showta, mutta tyytyväisyyteen on kyllä myös paljon aihetta. Tämä oli hyvä koelento ja sitä voi pitää suurelta osin onnistuneena, vaikka se ei mennyt ihan suunnitellusti.

Tämän blogitekstin pohjalta tehty video.

Mikä on Starship?

Starhip on yksinkertaisesti maailman suurin kantoraketti, joka pystyy viemään avaruuteen enemmän tavaraa yhdellä kertaa kuin mikään muu raketti koskaan.

Se kykenee kuljettamaan myös ihmisiä ja siitä on tekeillä myös versio Kuuhun laskeutumista varten, kuten myös tankkeriversio, joka voi viedä avaruuteen polttoainetta ja happea Maan kiertorataa kauemmaksi lähteville aluksille, kuten Kuuhun laskeutuville aluksille. Nasa on valinnut Starshipin kuuversion astronauttien viemiseksi Kuun pinnalle vuonna 2025, joten tämä vuosiluku mielessä on hyvä ymmärtää miksi Nasa ja SpaceX haluaisivat saada rakettinsa käyttöön mahdollisimman pian.

Starship koostuu itse asiassa kahesta osasta: on boosteriksi kutsuttu ensimmäinen vaihe, viralliselta nimeltään Super Heavy, ja sen päällä toinen vaihe, itse avaruuteen menevä alus, Starship. Yksinkertaisuuden vuoksi kummankin kokonaisuutta kutsutaan myös Starshipiksi.

Raketin osat näkyvät hyvin tässä: Super Heavy, a.k.a. boosteri tai ensimmäinen vaihe on teräksen värinen sylinteri, ja Starship-avaruusalus – eli toinen vaihe – on musta möhkäle, jota ollaan tässä nostamassa Super Heavyn päälle. Kuva: SpaceX.

Starshipin sisällä on rahti, matkustajat tai polttoaine, mitä nyt halutaankin viedä kiertoradalle. Olennaista kummassakin on se, että ne ovat uudelleenkäytettäviä. Tehtävänsä tehtyään ne palaavat takaisin maahan, tarkistetaan, ja sitten ne voivat lentää uudelleen.

Tosin tällä lauantain koelennolla näin ei olisi vielä tehty. Nämä osat olisivat tuhoutuneet joka tapauksessa, elleivät räjähtämällä, niin mereen uppoamalla. Uudelleenkäytettävyys tulee mukaan kuvaan vasta koelentojen jälkeen.

Ensimmäinen vaihe palaa takaisin alas samaan tapaan kuin Falcon 9 -kantoraketin ensimmäiset vaiheet nykyisin. Vaiheen tehtävänä on tuottaa paljon työntövoimaa, nostaa toinen vaihe noin 70 kilometrin korkeuteen ja kiihdyttää se kohtalaisen suureen nopeuteen, noin 5600 kilometrin tuntinopeuteen.

Starship nähtynä suoraan ylhäältä. Kuva: SpaceX

Toinen vaihe jatkaa siitä eteenpäin ja kiihdyttää itsensä kiertoratanopeuteen tarpeeksi korkealla. Nyt Falcon 9:ssä (SpaceX:n käytössä olevassa raketissa), eikä missään muussakaan kantoraketissa toinen vaihe ole uudelleenkäytettävä. Kun vaihe on tehtävänsä tehnyt, eli vienyt satelliitit tai avaruusaluksen kiertoradalle, se tyypillisesti ohjataan putoamaan ilmakehään ja tuhoutumaan siinä.

Starship sen sijaan on päällystetty lämpösuojakerroksella ja se pystyy palaamaan takaisin. Sillä ei ole siipiä, mutta se palaa alas hallitusti maha edellä, vakaajiensa avulla asentoaan ja rataansa halliten. Alas se laskeutuu pystysuoraan, siis samaan tapaan kuin Falcon 9:n ensimmäiset vaiheet, lopussa rakettimoottoreillaan jarruttaen.

Ensimmäisillä lyhyillä koelennoilla Starhipissä ei ollut täydellistä lämpösuojakerrosta, joten alus ei ole musta vaan ruostumattoman teräksen värinen. Mahalentoa harjoiteltiin tosissaan. Kuva: SpaceX.

Starshipeillä on tehty monta koelentoa. Alus on noussut vain noin 10 kilometrin korkeuteen ja harjoitellut tätä mahallaan alaspäin laskeutumista ja etenkin vempautusta maha-asennosta laskeutumisasentoon. Tuloksena on ollut paljon räjähdyksiä, mutta lopulta temppu onnistui ja se on kuin suoraan tieteiselokuvista.

Alhaaltapäin kuvattuna lentotilan muutos mahalennosta laskeutumiseen on vaikuttava. Kuva: SpaceX.
RUD (Rapid Unscheduled Disassembly, eli nopea suunnittelematon hajoaminen). Kuva: SpaceX.

Tarkoitus tällä lauantain koelennolla oli nousta lentoon ja tehdä suborbitaalihyppäys. Starshipin ei ollut aikomus jäädä kiertoradalle, vaan tehdä vain pitkä pomppaus toiselle puolelle maapalloa ja pudota Havaijin luokse tyyneen valtamereen. Sekä boosteri että Starship olisivat koittaneet laskeutua kuten aikanaan on tarkoitus tehdä kiinteälle maalle, mutta nyt siis meren pinnalle siten, että ne olisivat ikään kuin laskeutumeet mutta lopulta uponneet veteen.

Starshipin toisen koelennon suunniteltu lentorata. Pienissä kuvissa ovat boosterin ja Starhipin mereenmolskahdusvaroitusalueet. Lennon kestoksi laskettiin noin 90 minuuttia.

Tarkoitus ei siis ollut käyttää näitä uudelleen, mutta jos ne olisivat selvinneet, niin ne olisi voitu mahdollisesti onkia kuiville ja niitä olisi voitu tutkia tarkemmin.

Mutta näin siis ei käynyt, vaan kumpikin räjähtivät lennossa ennen laskeutumisvaihetta. Silti lento oli menestys – monestakin syystä.

1. Laukaisuteline kesti

Ensimmäisellä kokonaisen Starshipin koelennolla huhtikuussa raketti tuhoutui aikaisemmassa vaiheessa kuin nyt, ja lennolla oli monia erilaisia ongelmia.

Tarkoitus oli tehdä tuolloinkin samanlainen lento melkein maapallon ympäri, mutta ensisijainen tavoite oli yksinkertaisesti päästä lentoon ja olla räjäyttämättä laukaisualustaa. Siinä onnistuttiin, mutta silti laukaisualusta vaurioitui silti pahasti 33 rakettimoottorin voimasta. Rakettimoottoreita oli testattu aikaisemmin vajaateholla, mutta ensimmäisen laukaisun lentoonlähtö oli ensimmäinen kerta, kun kaikki moottorit toimivat täydellä puhkullaan (tai siis oli tarkoitus olla, koska osa raketeista ei toiminut kunnolla).

Nyttemmin on laskettu, että Super Heavyn 33 rakettimoottorin liekkipuhallus vastaa energialtaan pienen tulivuoren purkausta.

33 Raptor-moottoria nähtynä alapuolelta. Rinkulan halkaisija on 9 metriä. Kuva: SpaceX.

Laukaisualusta oli tehty kestäväksi, mutta ei ollut vielä lopullinen ensimmäisen laukaisun aikaan. Simulaatioiden ja laskelmien avulla sen oli arveltu kestävän, mutta teräsbetoni rakettimoottorien alla hajosi, ja kun siihen tuli halkeamia, niin rakettimoottoreista syöksynyt kaasu repi sen palasiksi ja sinkosi soraa ja betonia ympäriinsä laukaisupaikalla.

Laukaisualusta itsessään on paljon muutakin kuin vain teline, mistä raketti lähtee lentoon.

SpaceX kutsuu tätä nollanneksi vaiheeksi, koska se on hyvin monimutkainen rakennelma, jonka avulla koko iso raketti kasataan ja alustassa olevat putket tankkaavat raketin, kuten myös valuttavat ajoaineet (nestemäinen metaani ja nestehappi) takaisin tankkeihin, jos laukaisun perutaan jostain syystä.

Laukaisuteline pitää myös rakettia paikallaan, kiinni maassa siihen saakka, kun kaikki moottorit käyvät kunnolla.

Laukaisualustan vieressä ovat ajoainetankit ja telineessä itsessään ns. syömäpuikot, joilla Super Heavy ja Starship nostetaan paikalleen. SpaceX:n kunnianhimoinen aikomus on ottaa myös niillä kiinni laskeutuvista aluksista. Kuva: Jari Mäkinen.

Ensimmäisen laukaisun jälkeen alustaan on lisätty massiivisia teräslevyjä siihen alle ja putkisto, mistä tulee laukaisun aikaan valtavasti vettä alustalle. Se viilentää ja vähentää alustan rasitusta.

Nyt alusta toimi kuten piti. Siitä ei irronnut mitään, ja kuvien sekä SpaceX:n ilmoituksen mukaan se on valmis uuteen laukaisuun vaikka heti. Ja niinhän se on suunniteltukin. Periaatteessa uusi laukaisu voisikin tapahtua aika pian, sillä SpaceX:llä on valmiina jo odottamassa boostereita ja Starshippejä.

Veden tehtävänä on paitsi viilentää laukaisualustaa moottorien liekkien kuumennukselta, niin myös vähentää akustista painetta – siis moottoreista tulevaa melua. Kuva: SpaceX.

2. Kaikki moottorit toimivat koko ajan

Ensimmäisellä lennolla Super Heavyn 33 rakettimoottorista kolme oli sammunut jo lentoon lähtiessä ja viisi rikkoontui nousun aikana. Todennäköisesti laukaisualustan alta sinkoilleet betonipalat vaurioittivat myös moottoreita.

Myös Raptor-rakettimoottoreihin on tehty uutta laukaisua odottaessa parannuksia.

Moottorien nähtävästi täydellinen toiminta onkin tämän toisen koelennon suuri edistysaskel, sillä myös Starshipin kuusi moottoria toimivat suunnitellusti – paitsi ihan lopussa, mutta syynä hieman ennenaikaiseen loppuun eivät todennäköisesti olleet moottorit.

3. Hot staging, eli aktiivinen vaiheiden irrotus

Toinen tärkeä uudistus verrattuna ensimmäiseen koelentoon oli tapa, jolla Super Heavy ja Starhip irtosivat toisistaan.

Huhtikuisella koelennolla raketti kääntyi pois radaltaan ja pamahti juuri ennen irrotusta, mutta nyt irrotus onnistui hyvin. Tällä kerralla käytettiin menetelmää, missä Starship käynnisti moottorinsa jo ennen irtoamistaan: boosteri sammutti ensin osan moottoreistaan suunnitellussa järjestyksessä, jotta moottorit eivät enää kiihdyttäisi rakettia hurjasti eteenpäin, vaan lähinnä pitäisivät raketin lennossa radallaan.

Vain kolme keskimmäistä moottoria toimi, kun Starship käynnisti omansa, irtosi ja jatkoi eteenpäin.

Näin suurissa raketeissa vaiheiden irrottaminen tehdään yleensä siten, että ensin ensimmäinen vaihe sammuttaa moottorinsa kokonaan, sitten toinen vaihe irtoaa ja sen jälkeen toinen vaihe käynnistää rakettimoottorinsa.

Laukaisulähetyksestä otetussa kuvakaappauksessa näkyy hyvin vaiheiden irtoaminen toisistaan ja näyttävä, rakettimoottorien valaisema pakokaasupilvi ympärillä. Kuva: SpaceX.

Tällöin raketti on vähän aikaa painoton, koska se on vapaassa heittoliikkeessä ilman, että moottorit saavat aikaan kiihtyvyyttä. Tämän seurauksena tankkien sisällä olevat ajoaineet hölskyvät. Sen vuoksi ennen toisen vaiheen rakettimoottorien käynnistämistä annetaan pienemmillä raketeilla ensin sysäys, jolloin polttoaine ja nestehappi painautuvat tankeissa alaosaan. Silloin pumput voivat toimia normaalisti ja ajoaineet virtaavat tasaisesti rakettimoottorien polttokammioihin.

Jos nesteet hölskyvät, niin moottorit yskivät tai eivät käy lainkaan.

Nyt käytetyssä menetelmässä vaiheiden irtoamisen välillä ei ole tuota painottomuutta, vaan kiihtyvyys vain pienenee ennen toisen vaiheen irtoamista. Kiihtyvyys pitää ajoaineet koko ajan tankin pohjalla.

Tämän menetelmän huono puoli on se, että toisen vaiheen rakettimoottorit saattavat vaurioittaa ensimmäistä vaihetta. Normaalisti tämä ei ole ongelma, koska ensimmäiset vaiheet ovat kertakäyttöisiä. Ne putoavat alas ja tuhoutuvat joka tapauksessa.

Starshipin tapauksessa tarkoitus on käyttää boosteri uudelleen, ja siksi sen yläosaan oli asennettu erityinen osa, niin sanottu kruunu, jonka tarkoitus on suojata boosteria ja kääntää Starshipin moottorien pakokaasut sivulle.

”Kruunun” sivuilla on reikiä, joista Starshipin moottorien pakokaasut pääsevät ulos, ja tukeva panssarimainen kartio, joka suojaa alla olevaa vaihetta. Kuva: SpaceX.

SpaceX ei ole kertonut vielä mikä oli syy Super Heavyn menettämiseen, mutta yksi mahdollisuus on se, että kun Starship käynnisti moottorinsa, ne hidastivat puskullaan boosterin etenemistä odotettua voimakkaammin. Mittausten mukaan kiihtyvyys loppui kokonaan. Silloin ajoaineet olisivat alkaneet lennellä ympäri tankkia. Se, että rakettimoottorit eivät käyneet tuon jälkeen kunnolla, viittaaa myös siihen, etteivät ne saaneet nesteitään kunnolla.

Vaihe itsessään aloitti kuitenkin suunnitellusti lentonsa takaisin alas kääntymällä ensi sivuun. Kun moottorit eivät kuitenkaan käynnistyneet kunnolla, niin vaihe räjähti: todennäköisesti räjähdys ei tullut raketin itsetuhojärjestelmästä, vaan tankeissa hölskynneistä nesteistä ja niiden aiheuttamasta epätavallisesta tilanteesta.

4. Itsetuholaitteet toimivat

Mitä tulee räjähdyksiin, niin niistä on myös syytä olla iloinen. Ensimmäisellä lennolla itsetuhojärjestelmä ei toiminut kuten piti. Sen pitäisi räjäyttää raketti heti kun se on livennyt sivuun suunnitellulta radaltaan. Näin siitä ei koidu vaaraa kenellekään. Ensimmäisellä lennolla raketti pyöri pitkään, ennen kuin se räjähti. Nyt itsetuholaitteisto toimi suunnitellusti.

Tosin ensimmäisen lennon suunnittelematon viive oli siinä mielessä hyvä, että se osoitti kuinka tukeva Starshipin ja Super Heavyn ruostumattomasta teräksestä tehty runko on. Normaali raketti olisi hajonnut aerodynaamisen voimien vuoksi heti käännyttyään vähän vinoon, mutta Starhip teki vain iloissaan silmukoita ennen kuin yli minuutin vatuloinnin jälkeen se räjähti.

SpaceX oli odottanut pitkään laukaisulupaa tälle toiselle lennolle viranomaisilta, ja yksi syy viivytyksen oli huonosti ensimmäisellä lennolla toiminut itsetuhojärjestelmä. Toinen oli laukaisun aikana ympäristöön lentäneet betonipalaset.

Laukaisupaikka Boca Chica Teksasissa on luonnonsuojelualuetta, eivätkä siellä olevat harvinaiset merikilpikonnat pidä varmaankaan siitä, että saavat päälleen betonia. Nyt sitä ei nähtävästi tullut.

5. Nousu avaruuteen

Starship irtosi Super Heavystä suunnitellusti ja jatkoi matkaansa ylöspäin. Kaikki sujui hyvin, ja alus kohosi selvästi avaruuteen 145 kilometrin korkeuteen ja kiihdytti itsensä lähes 24000 kilometrin tuntinopeuteen.

Mutta sitten yhteys siihen menetettiin.

Tarkoitushan ei ollutkaan jäädä kiertoradalle, vaan lentää lentää pitkässä kaaressa Tyynen valtameren päälle ja laskeutua siellä mereen Havaijin luona. Starship räjähti juuri ennen tuon pitkän vapaan lennon alkua.

Se, että Starship nousi avaruuden puolelle ja lähes kiertoratanopeuteen, on saavutus, mutta silti aluksen menettäminen juuri tässä lennon vaiheessa on suuri pettymys.

Laukaisuvideolla näkyy, että aluksesta saattaa irrota kaasua jo ennen yhteyden katoamista. SpaceX toteaa, että aluksen ”suorityskyky oli pienempi kuin suunniteltiin”. Oliko Starshipissä vuoto, joka vaikutti rakettimoottoreihin ja sai aikaan itsetuhorähäjähteiden aktivoitumisen, kun alus lipesi sivuun suunnitellulta radaltaan?

Tähän varmaakin saadaan vielä vastaus myöhemmin, koska aluksesta todennäköisesti otettiin vastaan paljon telemetriatietoja.

Vanha avaruus vs. uusi avaruus

Etenkin sosiaalisessa mediassa on ollut paljon kommentointia laukaisun jälkeen. Muun muassa perinteisten avaruusyhtiöiden edustajat ovat nälvineet SpaceX-yhtiötä epäonnistumisesta ja ihmetelleet, miksi esimerkiksi laukaisuvideolla yhtiön työntekijät hurmoshenkisesti vain hurraavat, kun raketti räjähtää – ihan kuin se olisi hienoa. Heille kun räjähdys on pahin painajainen.

Nälvijät eivät ymmärrä sitä, että SpaceX kehittää rakettiaan eri tavalla kuin perinteisesti on ollut tapana. SpaceX kyllä laskee ja simuloi paljon etukäteen, mutta se tekee myös paljon koelentoja. Osa päätyy räjähdyksiin, mutta jokaisen lennon aikana saadaan lisätietoa, jonka perusteella tekniikkaa kehitetään eteenpäin.

Simulaatiot, ennakoinnit ja laskelmat eivät ole sama asia kuin testaaminen todellisissa olosuhteissa oikeilla laitteilla.

Elon Musk on sanonut, että Starshipin saaminen käyttökuntoon vaatii kymmenkunta koelentoa. Nyt oli vasta toinen.

Joka kerralla päästään askel eteenpäin, ja esimerkiksi jo nyt tiedetään, että todennäköisesti tapa, millä boosterin moottoreita sammutetaan ennen vaiheiden irtoamista, mitää suunnitella uudelleen. Näin Super Heavyn nopeus ei putoaisi niin olennaisesti heti kun Starship käynnistää moottorinsa. Voi olla, että hienosäätö riittää, voi olla, että irrotusmanöveeriin täytyy tehdä isompiakin muutoksia.

Tätä iteratiivista tapaa voi tietysti kritisoida, mutta SpaceX:n Falcon 9 on erinomainen esimerkki siitä, että se toimii. Sen ensimmäiset vaiheet ovat nyt uudelleenkäytettäviä, ja niiden luotettavuus on aivan erinomaisen hyvä. Voi sanoa, että ne toimivat kuin junan vessa. Ensimmäiset vaiheet ovat laskeutuneet jo noin 250 kertaa virheettä, mutta aivan aluksi tuli aika monta epäonnistumista, kun oikeaa tapaa etsittiin.

Ja jo silloin yhtiössä tuli tavaksi hurrata räjähdyksille – kyse ei ole epäonnistumisesta, vaan joka kerta saatiin lisää tietoa ja se otettiin huomioon seuraavaa lentoa valmisteltaessa.

Hetken päästä pamahtaa. SpaceX on tehnyt jopa videon komeimmista räjähdyksistään. Kuva: SpaceX

On ollut jotenkin traagista lukea perinteisten rakettien kehittäjien katkeria päivityksiä tästä Starshipin lennosta, mutta takana saattaa olla myös aiheellinen pelko siitä, että Starship tekee heistä työttämiä ja kaikki muut raketit vanhanaikaisiksi.

Eikä se perinteinenkään tapa ole mitenkään erinomaista: esimerkiksi uuden eurooppalaisen Ariane 6 -raketin suunnittelu alkoi jotakuinkin samaan aikaan Starshipin tekemisen kanssa, ja Ariane 6 pääsee todennäköisesti lentoon vasta ensi keväällä. Pitää myös muistaa, että Ariane 6 ei ole uudelleenkäytettävä ja se on paljon pienempi kuin Starship. Paljon helpompi tapaus siis.

Ariane 6:n tekijät pelkäävät ensilennon epäonnistumista hyvin, hyvin paljon. Kenties raketin tekeminen olisi sujunut nopeammin ja paremmin, jos hyväksyttäisiin se, että ensilento on ensilento, ja siksi riskialtis.

Toinen asia, mikä Starshipin koelennon yhteydessä on taas kerran pistänyt silmään, on monien kriittinen suhtautuminen rakettiin yksinkertaisesti siksi, että SpaceX on Elon Muskin perustama ja johtama. Starship on hänen ideansa ja hän on sitä puskenut eteenpäin omalla energiallaan ja rahallaan.

Muskista voi olla montaa mieltä, kuten myös siitä onko hänen tiiviin työtahdin vaatimuksensa hyväksyttävää. Suurin osa yhtiön työntekijöistä tietää ja ymmärtää, että he ovat tekemässä historiaa, ja siksi he ovat valmiita työskentelemään nyt vaikka kellon ympäri. Osalle tämä on kuitenkin vaikeaa, sillä erityisesti tasaisen perhe-elämän ja kiihkeän rakettikehittämisen välinen tasapaino on pelkkää haavetta. Ketään ei kuitenkaan pakoteta työskentelemään SpaceX:ssä, joten ainakin minun on vaikea moralisoida tätä – tosin olen liian työhullu itsekin.

SpaceX:n tietokoneissa on viesti: ”Vain paranoidit selviävät”. Kuva: SpaceX.

Ja mitä Muskiin tulee, niin monet nerot ovat vaikeita ihmisiä. Itse toivoisin, että hän jättäisi viesipalveluX:n kanssa puuhaamisen, viestittelyn siellä ja yleisesti ottaen politiikan muiden tehtäväksi. Olisi hyvä, jos hän keskittyisi rakettien ja sähköautojen tekemiseen. Niissä hän on hyvä ja näistä on selvää hyötyä ihmiskunnalle.

Starbasessa tehdään taatusti juuri nyt jälleen pitkää päivää, kun koelennon tuloksia selvitellään ja valmistaudutaan jo kolmanteen koelentoon. Virallisesti tästä lennosta tehdään nyt onnettomuusraportti FAA:lle, laukaisuluvista vastaavalle Yhdysvaltain ilmailuviranomaiselle, ja se antaa sitten aikanaan luvan seuraavaa laukaisua varten. Oletettavasti nyt prosessi on varsin suoraviivainen, ja uusi lento saattaa toteutua nopeastikin.

Toivottavasti.

SpaceX:n työntekijät hurraavat yhtiön pääkonttosissa Hawthornessa, Kaliforniassa. Kuva: SpaceX.

8 kommenttia “Starshipin lento lauantaina oli menestys, mutta myös ei ollut”

  1. Matti Someroja sanoo:

    Anteeksi, mutta miten kukaan lukutaitoinen ihminen voi pitää Elon Muskia nerona missään muussa kontekstissa kuin valtiotukien kynyttämisessä?

    1. Jari Mäkinen sanoo:

      Muskista ja hänen huonoista ja hyvistä puolistaan on paljon tietoa, mutta suosittelen kaikille lukutaitoisille erityisesti Walter Isaacsonin Muskista tekemää elämänkertaa. Siinä tulevat hyvin ilmi hänen neroutensa kirkkaat ja synkät puolet. Ainakin auto- ja avaruuspuolella perinteiset alan toimijat ovat käärineet valtavasti isompia tukiaisia ja osin jopa perustavat toimiaan niiden varaan.

  2. Ilmari Pellikka sanoo:

    Mielestäni on uskomattoman karua ja ylimielistä kuitata SpaceX:n ja Muskin aivan ilmeinen työturvallisuudesta piittaamattomuus sillä että ollaan tekemässä historiaa, tai kirjoittajan omalla työhulluudella.

    Reuters teki aiheesta aika rankan raportin, kannattaa lukea: https://www.reuters.com/investigates/special-report/spacex-musk-safety/

    1. Jari Mäkinen sanoo:

      Epäkohtia selvästi on, mutta ainakin virallisesti hänen yhtiönsä noudattavat sijaintiosavaltioidensa lakeja. Myös Starbasessa käydessäni näin omin silmin, että esim. korkealla olevilla ihmisillä on turvavaljaat, heillä on kypärät päässä ja ainakin päällisin puolin turvallisuudesta pidettiin huolta. Nähtävästi suurimmat ongelmat ovatkin henkisellä puolella: Must vaatii itseltään paljon ja samoin työntekijöiltään. Ellei sitoudu työhönsä, saa helposti potkut.

      Innostus – ja tiukat aikataulut – puolestaan saavat todennäköisesti työntekijät ottamaan harkitsemattomia riskejä ohjeistuksen ja turvamääräysten vastaisesti. Ja oletan, että siihen jopa kollektiivisesti usutetaan. Ainaisen kiireen ylläpito, etenkin ilman varsinaista syytä, ei pitkän päälle ole hyväksyttävää.

      Toisaalta ketään ei pakoteta työskentelemään SpaceX:ssä, ja yhtiöön jonotetaan hommiin: siellä pääsee mukaan tekemään historiaa.

  3. Ilmari Pellikka sanoo:

    No, olemme selvästi molemmat uskoissamme vahvoja ja tuntuu siltä että et edes viitsinyt lukea linkkaamaani artikkelia.

    Itse uskon ennemmin Reutersin käsittääkseni aika lailla puolueettomaan toimituskuntaan ja heidän tekemäänsä pitkälliseen selvitystyöhön kuin sinun yhteen henkilökohtaiseen todistukseesi työolojen kunnollisuudesta tai yhteen nähdäkseni melkoisen fasistiseen miljardööriin tai yhteen hänestä tehtyyn kirjaan jonka mainitsit toisessa vastauksessasi.

    Tämä Muskin fanikunnan kanssa keskusteleminenhan on tunnetusti vähän kuin kreationistien kanssa keskusteleminen. Aivan turhaa ajanhukkaa, joten se siitä.

    1. Jari Mäkinen sanoo:

      Luin toki, eikä asia ole uusi: tilastojen mukaan onnettomuuksia tapahtuu enemmän, enkä sitä kiistänytkään. Kerroin vain omista näkemyksistäni, ja olin kerännyt vähän taustatietoja etukäteenkin, jotta osasin kiinnittää huomiota turvallisuustekijöihin.
      Mielestäni en ole Musk-fani, vaan arvostan häntä ja hänen tekemisiään tietyiltä osin. Onkin masentavaa ns. keskustella niin hänen ehdottomien vihaajiensa ja kuin myös 100-prosenttisten faniensa kanssa. Maailma ei ole mustavalkoinen.

  4. Jukka Salimäki sanoo:

    Mikä tuossa SpaceX:n yritystoiminnassa poikkeaa perinteisestä amerikkalaisesta toimintakulttuurista? Niin, ei mikään. Aina on ison veden takana töitä tehty veren maku suussa hyvin tavoitteellisesti ja kilpailuhenkisesti ja yritysjohto sanelee pitkälti säännöt miten työntekijöiden tulee toimia.

    1. Jari Mäkinen sanoo:

      Juuri näin. Monien sikäläisten yritysten meno on suomalaisittain epäinhimillistä, mutta siellä normaalia.
      Suurin ero SpaceX:n ja monien muiden amerikkalaisten yhtiöiden välillä on se, että yhtiössä on paljon oikeasti innokkaita ihmisiä, jotka nähtävästi eivät aina välitä tarpeeksi turvallisuusvarusteista yms.
      Yhtiön kyllä pitäisi vähän enemmän hillitä tätä, ja Musk itse luomalla keinotekoisestikin jatkuvan kiireen ilmapiiriä lisää lipsumista turvaohjeista, mutta en lähde moralisoimaan.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Eurooppa haluaa avaruusaluksen ja raketit lentoon mahdollisimman nopeasti – ESAn vuosittaisessa ministerikokouksessa suuria uudistuksia

13.11.2023 klo 12.36, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

Ministerit ryhmäkuvassa. Kuva: Jari Mäkinen.

Viime maanantaina 6. marraskuuta Euroopan avaruusjärjestön jäsenmaiden avaruusasioista vastaavat ministerit kokoontuivat Sevillassa harvinaisen isojen asioiden puitteissa. Paljon puhetta, pönötystä ja asioiden pyörittelyä, mutta tärkeää sellaista.

Olin paikalla kokouksessa kuulostelemassa tunnelmia, sillä kyseessä oli eräs tärkeimmistä ESA:n kokouksista pitkiin aikoihin. Ja tässä tulee pitkähkö selostus kahdesta jännimmästä asiasta: raketeista ja avaruusaluksesta.

Tällä kertaa ei väännetty rahasta, koska tulevien vuosien budjettiasioista päätettiin viime vuonna. ESA sai käyttöönsä 17 % lisää rahaa, minkä ansiosta tämän vuoden kokouksessakin uskallettiin tehdä päätöksiä.

Tosin isoimmat päätökset tehtiin nyt pakon edessä. Tilanne etenkin kantorakettien suhteen on varsin ikävä: ESA:n pääjohtaja Josef Aschbacher totesi, että kyseessä on ennennäkemätön kriisi. Eräs tärkeimmistä ESA:n tehtävistä on taata Euroopalle riippumaton pääsy avaruuteen, eli vastata siitä, että meillä on omia raketteja, joilla voimme lähettää ainakin omia tärkeitä satelliittejamme kiertoradalle.

Nyt näin ei ole. Jopa strategisesti tärkeiden Galileo-paikannussatelliittien laukaisemisessa on turvauduttu SpaceX:n puoleen. Ilman Falcon 9 -rakettia olisimme pulassa.

Ariane 6:n testikappaleen ensimmäinen vaihe teki syyskuussa koekäytön, joka onnistui hyvin. Ensilento on suunnitteilla huhtikuulle 2024. Kuva: ESA / CSG

Pikkuraketit tulevat, isompien kanssa tökkii

Tilannehan nyt on se, että 1990-luvun lopussa käyttöön tullut Ariane 5 on jäänyt eläkkeelle, ja sen seuraaja Ariane 6 on pahasti myöhässä. Siirtymä suunniteltiin alun perin sujuvaksi, mutta monista syistä johtuvien viivytysten vuoksi Ariane 6:n ensilento tapahtunee vasta ensi vuoden keväällä.

Jos lento menee hyvin, tullee raketti rutiinikäyttöön ensi vuonna, mutta jos se ei mene hyvin, niin saattaa mennä vielä vuosia, ennen kuin Ariane 6 on käytettävissä.

Samalla myös pienempi raketti Vega on vaikeuksissa. Vegan perusversio tekee enää vain yhden lennon ensi keväänä, ja sen seuraajaksi suunniteltu Vega-C on lentokiellossa viime vuoden joulukuussa epäonnistuneen laukaisun vuoksi. Jos kaikki käy hyvin, palaa Vega-C käyttöön joulukuussa 2024.

Uuden Vega-C:n ensilento heinäkuussa 2022 onnistui hyvin. Toinen lento viime vuonna taas ei. Seuraavaa lentoa saa odottaa vielä yli vuoden. Kuva: ESA / CSG

Syynä tilanteeseen ovat vuonna 2014 tehdyt päätökset Ariane 6:n kehittämisen suhteen. Ariane-raketteja on kehitetty perinteisesti siten, että Ranskan kansallinen avaruusjärjestö CNES on ollut vastuussa varsinaisesta suunnittelusta ja ESA hallinnoi ohjelmaa kokonaisuudessaan. Arianespace vastasi rakettien tekemisestä ja lennättämisestä, ja osia raketteihin tilattiin ESA:n jäsenmaista teollisen palautteen periaatteen mukaisesti.

Ariane 6:n tapauksessa ArianeGroupille (ilmailu- ja avaruustyhtiö Airbusin sekä moottorivalmistaja Safranin yhteisyritys) annetiin kokonaisvastuu raketin suunnittelusta, CNES sai tehtäväkseen laukaisualustan suunnittelun ja ESA vastasi kokonaisuuden hallinnasta.

Periaatteessa ratkaisu oli tekemistä ja suunnittelua suoraviivaistava, sillä ArianeGroupin piti hoitaa itse raketin suunnittelu, rakentaminen ja laukaisutoimet, mutta käytännössä suuri osa pienistäkin päätöksistä meni ESA:n tasolle, missä sillä mukaan tuli politiikka sekä jäsenmaiden eri intressit.

CNES:in pääjohtaja Philippe Baptiste kritisoi voimakkaasti Ariane 6:n tekotapaa juuri ennen Sevillan kokousta. Hänen mukaansa hallintohimmeli Ariane 6:n ympärillä on liian monimutkainen ja suurin yksittäinen syy raketin viivästymiseen.

Baptisten mukaan Euroopassa olisi kannattanut tehdä samoin kuin Yhdysvalloissa: Yhdysvaltain hallitus ei ole antanut esimerkiksi SpaceX:n rakettien kehittämiseen rahaa, mutta on ostanut paljon laukaisuita siltä.

Hieman vastaavasta päätettiin nyt Sevillassa. ESA sitoutuu tukemaan Ariane 6:n valmistusta aina lentoon 42 saakka, eli ArianeGroup pystyy näin suunnittelemaan tuotantoa pitkäjänteisesti.

Samaan tapaan Vega-C:n laukaisuita subventoidaan lentoon 42 saakka.

Kumpikin raketti, Ariane 6 ja Vega-C, ovat monessa mielessä tuulahdus menneisyydestä. Ne ovat hyviä raketteja, jotka varmasti tekevät työnsä ja niiden käyttö on aiempaa edullisempaa, mutta ne eivät ole uudelleenkäytettäviä ja niiden laukaisut ovat työläitä verrattuna SpaceX:n Falcon 9:ään – ne lentävät nykyisin pari kertaa viikossa. Tähän mennessä vuonna 2023 SpaceX on tehnyt jo 80 laukaisua. Ariane 6:lla voitaneen päästä kohtalaisen helposti laukaisuun kuukaudessa.

Tällaisia kalvoja on ollut esityksissä jo pitkään – tässä Kansainvälisestä astronauttisesta konfrenssista vuonna 2019. Euroopassakin tiedetään, mitä pitäisi tehdä.

Sekä ArianeGroup että CNES miettivätkin jo tapoja muuttaa Ariane 6:n ensimmäinen vaihe uudelleenkäytettäväksi. Samalla mietitään jo raketin seuraajaa, joka tunnetaan tässä vaiheessa nimellä Ariane Next. Hyvin todennäköisesti Ariane 6:n ura tuleekin jäämään paljon lyhyemmäksi kuin edeltäjänsä kolme vuosikymmentä kestänyt työrupeama.

Jos isojen rakettien kanssa on vaikeuksia, niin pienempien suhteen on paljon toivoa. Useampikin yhtiö kehittää pienten satelliittien laukaisuun sopivia raketteja, ja lisäksi näitä raketteja laukaistaisiin Euroopasta.

Norjan Lofooteilla Andøyan saarella oleva laukaisukeskus on juuri valmistunut. Saksalainen Isar Aerospace tekee sieltä ensimmäisen laukaisunsa lähikuukausina. Skotlannissa on myös uusi rakettilaukaisukeskus, ja toinen saksalaisyhtiö Rocket Factory Augsburg aikoo laukaista omaa rakettiaan sieltä.

Piirros Isar Aerospacen raketista laukaisualustallaan Andøyan saarella. Kuva: Isar Aerospace

Juuri Miura-1 -raketillaan koelennon tehnyt espanjalainen PDL Space oli hyvin esillä Sevillan kokouksessa. Ranskassa on kaksikin kiinnostavaa yritystä, Latitude ja Maiaspace, joista jälkimmäinen on ArianeSpacen tytäryhtiö.

Tukeakseen tätä orastavaa rakettialaa ESA päätti käynnistää vuonna 2025 Eurooppalaisen rakettihaasteen, European Launcher Challengen. Tarjolla on 150 miljoonaa euroa kehitysrahaa parhaalle tai parhaille ideoille.

Espanjalaisen PLD Spacen MIURA-1 oli paraatipaikalla kokouskeskuksen edessä. Tämä raketti ei kykene vielä laukaisemaan satelliitteja avaruuteen, mutta isompi versio MIURA-5 pystyy. Kuva: Jari Mäkinen

Oma avaruusalus

Viime aikoina kiinnostus omaa eurooppalaista avaruusalusta kohtaan on noussut kovasti. Useampikin Euroopan maa on ilmoittanut ostavansa lentoja astronauteilleen suoraan Axiom Space -yhtiöltä, joka käyttää SpaceX:n Dragon-aluksia. Todennäköisesti ilmoituksia uusista vastaavista lennoista tulee vielä lisää.

Euroopassa on kyllä tietotaitoa oman avaruusaluksen tekemiseen, mutta sellaiseen ei ole nähty tarvetta tähän mennessä. ESA-astronautit ovat päässeet lentämään venäläisillä ja amerikkalaisilla aluksilla.

Tosin 1990-luvun lopussa ja 2000-luvun alussa oli suunnitteilla Hermes-niminen minisukkula. Sen tekemisestä kuitenkin luovuttiin, kun kustanukset karkasivat käsistä, eikä sille nähty paljoakaan käyttöä.

Nyt harmittaa, että Hermes-sukkulan tekeminen jätettiin kesken 2000-luvun alussa. Kuva: ESA

Nyt tosin monet harmittelevat tuota päätöstä. Juttelin Sevillassa astronautti Alexander Gerstin kanssa, joka totesi, että Hermekselle olisi ollut käyttöä jo aikaisemminkin, ja etenkin nykytilanteessa olisi erinomaista, jos Euroopalla olisi oma uudelleenkäytettävä avaruuslentokone.

Amerikkalaisilta kyllä saa ostettua kyytejä, mutta olisi parempi tehdä lentoja omalla aluksella. Eikä kyse ole vain astronauttien lähettämisestä avaruuteen, vaan yleisen avaruuskyvykkyyden kasvattamisesta. Avaruustoiminnan määrä tulee lisääntymään voimakkaasti lähitulevaisuudessa, eikä Eurooppa saa jäädä siitä jälkeen.

ESA päättikin käynnistää heti hankkeen oman avaruusaluksen tekemiseksi. Kyseessä on ensi vaiheessa ilman ihmisiä lentävä rahtialus, jota suunniteltaessa kuitenkin otetaan jo huomioon ihmislennot ja jopa lennot myös Kuuta kiertävälle avaruusasemalle.

Jännää asian lisäksi on tapa, millä hanke toteutetaan. ESA pyytää ehdotuksia yhtiöiltä ja antaa ensi vaiheessa 75 miljoonaa euroa ensimmäisen vaiheen kehitystyöhön valittujen hankkeiden kanssa jaettavaksi.

Tavoitteena on lentojen aloittaminen vuonna 2028 – eli aikataulu on tiukka. Ei ihmekään, että ESAn miehitettyjen avaruuslentojen ja ns. exploraatio-ohjelman johtaja Daniel Neuenschwander sanoi hankkeen valmistelun alkavan heti viime maanantaisen päätöksen jälkeen.

ESA tekee siis nyt saman kuin Nasa vuosikymmen sitten. SpaceX:n Dragon oli aluksi vain rahtia kuljettanut kapseli, mutta siitä tehtiin nykyinen Crew Dragon.

Tiedossa on jo kolme mahdollista ehdokasta. Yksi on ArianeGroupin hahmottelema Susie, toinen Rocket Factory Augsburgin Argo ja kolmas raskalaisen Exploration Companyn Nyx.

Susie on kunnianhimoinen ja herkullinen suunnitelma. Kuva: ArianeGroup

Susie (Smart Upper Stage for Innovative Exploration) on hyvin kunnianhimoinen ja futuristinen avaruusalus, joka pystyisi pystyisi kuljettamaan seitsemän tonnia rahtia tai viisi astronauttia jopa 40 kuutiometriä tilavuudeltaan olevassa matkustamossa. Alus laskeutuisi rakettimoottoreilla pystysuoraan alas samaan tapaan kuin Falcon 9:n ensimmäiset vaiheet.

Vuoden 2028 määräaika tosin on vaikea Susielle, joten ArianeSpace on ehdottanut jo puolet siitä kooltaan olevaa rahtiversiota. Yhtiö on jo testannut Susien parimetristä pienoismallia.

Rocket Factory Augsburgin Argo-alus. Kuva: RFA

ESA on asettanut toiveeksi neljän tonnin rahtikapasiteetin uudelle alukselle, eikä mini-Susie pääsisi tuohon. Ei myöskään saksalaisten Argo, joka alustavan hahmotelman mukaan voisi kuljettaa 3,4 tonnia. Sen sijaan ranskalainen Nyx olisi sopiva.

Todennäköisesti kapasiteetti ei kuitenkaan ole olennainen asia, sillä keväällä jo asiasta puhuttaessa tavoitteena oli ensin pari tonnia, ja sitten kolme, mutta nyt siis neljä. Joka tapauksessa kapasiteetti viedä rahtia avaruusasemalle on suurempi kuin aluksen kyky tuoda tavaraa takaisin. Esimerkiksi Dragon-alukset voivat kuskata kuusi tonnia ylös ja tuoda kolme tonnia alas.

The Exploration Company esittelee mielellään kuvaa ihmisten kuljettamiseen soveltuvasta Nyx-aluksesta. Ensin lentää kuitenkin rahtiversio. Kuva: The Exploration Company

Miten käy maapalautteen?

Pääjohtaja Aschbacherin mukaan ESA tulee valittavien alusten ensimmäisen vaiheen suunnittelua, mutta sen jälkeen se vain ostaa yhtiöiden palveluita.

Myös seuraavat suuret eurooppalaiset raketit hankitaan suorilla laukaisuostoilla, ei enää erilaisilla tuilla. Rakettien laukaisun ja avaruusalusten lennättämisen pitää olla kaupallisesti mahdollisella pohjalla.

Perinteisesti ESA-hankkeissa on huolehdittu tarkasti siitä, että jäsenmaihin tulee tilauksia ESA:sta niiden maksaman osuuden mukaisesti. Tämä ei useinkaan ole edullisin tapa toimia ja lisää hankkeen byrokratiaa, mutta on ollut tärkeää etenkin pienille jäsenmaille – kuten Suomi.

Aschbacher totesikin, että uudessa suorassa tilausmallissa on vielä paljon avoimia asioita mietittävänä. Se on kuitenkin parasta Euroopan avaruusteollisuudelle kokonaisuudessa – jo uusi, pirteämpi ilmapiiri on tuonut paljon uusia ideoita ja ajatuksia esiin!

2 kommenttia “Eurooppa haluaa avaruusaluksen ja raketit lentoon mahdollisimman nopeasti – ESAn vuosittaisessa ministerikokouksessa suuria uudistuksia”

  1. Tapio sanoo:

    Ilmeisesti nähtiin edullisemmaksi ostaa laukaisuja SpaceX:ltä kun huomattiin että Ariane 6:n valmistuminen viivästyy – kuin tehdä vielä uusia Ariane 5-raketteja.

    1. Jari Mäkinen sanoo:

      Ei välttämättä edullisemmaksi, vaan koska satellitit täytyy saada taivaalle. Niiden pitäminen maassa laukaisuvalmiina on kallista, ja lisäksi osa satelliiteista (kuten Galileot) ovat strategisesti tärkeitä. Ei voi odottaa. Rakettien tekeminen on pitkä prosessi, joten Ariane 5:n tuotannon käynnistämiseen uudelleen menisi pitempi aika kuin odottaa A6:n tuloa käyttöön.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Paluu Kuuhun – Artemis-2 -astronautit kertovat lennostaan

26.10.2023 klo 12.07, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

Olen tässä alkusyksyn aikana bloggaillut aivan liian harvakseen, joten nyt muutama postaus hieman normaalia tiiviimpään tahtiin. Ja tällä kerralla videona!

Tapasin Artemis-2 -lennon astronautit syyskuun lopussa, kun he olivat käymässä Bremenissä. Siellä sijaitsee Airbusin tehdas, missä valmistetaan kuulennoilla käytettävät eurooppalaiset huoltomoduulit, eli alukset, jotka pitävät Orion-aluksen hengissä ja kuljettavat niitä avaruuden halki. Tärkeä laite siis, ja siis eurooppalaista tekoa.

Aikomukseni oli tehdä tilaisuuden jälkeen pikaisesti video siitä, mutta se paisui varsin pitkäksi videoksi, missä selitän laajemmin tulevia kuulentoja ja kaikenlaista asiaan liittyvää. Haastattelu (joka tehtiin useamman toimittajan kanssa) on videon puolivälissä, alkaen noin kohdasta 7:20 minuuttia.

Astronauttien vastaukset on tekstitetty suomeksi – ellei tekstejä näy, klikkaa video auki YouTubessa ja valitse tekstitykset alavalikossa.

Avaruuslentäjänelikko, eli Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch ja Jeremy Hansen, juttelivat kaikkiaan yli puoli tuntia kanssamme, ja tässä haastattelua on lyhennetty ja editoitu. Pitempi versio siitä tulee lähiaikoina lähetettävässä YLE Tieteen Tiedeykkösessä. Siinä on mukana myös Nasan ja ESA:n projektipäälliköitä, jotka valottavat Artemis-ohjelman taustaakin.

Lennon valmistelut etenevät

Artemis-2 -lennolla käytettävä avaruusalus laitettiin juuri kasaan, eli eurooppalainen huoltomoduuli ja Orion-alus liitettiin toisiinsa. Tavoitteena on tehdä lento noin vuoden kuluttua, eli marraskuussa 2024. Siihen on vielä kovasti siis aikaa ja toisinaan harmittaa, kun lennon valmistelut etenevät niin hitaasti.

Artemis-2 -lennolla käytettävä Eurooppalainen huoltomoduuli ESM ja Orion liitettiin toisiinsa Kennedyn avaruuskeskuksessa 24. lokakuuta 2023.

Näitä tulevia kuulentoja tehdäänkin perinteiseen tapaan avaruusjärjestöjen ja suurten teollisuusyritysen välisten sopimusten mukaan poliittisten tuulien mukaan, mikä on kallista ja siihen menee aikaa, mutta toisaalta laadukasta. Automaattisesti tehty Artemis-1 -koelento viime vuonna sujuikin erittäin hyvin.

On kuitenkin aika todennäköistä, että Artemis-ohjelmaan täytyy tehdä tulevaisuudessa muutoksia, sillä tämä hidas tahti ei pitkällä tähtäimellä ole kestävää – etenkin kun SLS, Boeing ja Nasa ovat saamassa pian kilpailijan, SpaceX -yhtiön ja sen Sparship -raketin/aluksen. Sellainen odottaa parhaillaan Teksasissa laukaisualustallaan lupaa lennon tekemiseen Yhdysvaltain viranomaisilta.

SpaceX ei ole vain Nasan kilpailija, vaan myös kumppani: laskeutuminen Kuun pinnalle on tarkoitus tehdä Starshipin erikoisversiolla. Jotta sitä voitaisiin käyttää, pitäisi koelennot saada jatkumaan mahdollisimman pian.

Mutta tämä on toisen blogin aihe – todennäköisesti ihan lähiaikoina.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Puhutaan rakettivaiheista ja avaruusromusta

18.10.2023 klo 12.46, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

Vegan lennon VV23 ylin vaihe animaatiossa. Kuva: Arianespace

Tuoreet uutiset kertovat, että virolaisten opiskelijoiden tekemä ESTCube-2 on tuhoutunut saman tien avaruuteen pääsynsä jälkeen viime viikolla (9. lokakuuta 2023). Syynä ei ole itse satelliitti, vaan se, ettei se irronnut lainkaan omille teilleen Vega-kantoraketin ylimmästä vaiheesta, vaan syöksyi ilmakehään ylimmän vaiheen mukana.

Vegan ylin vaihe, nimeltään AVUM, ohjattiin suistumaan radaltaan täysin tietoisesti, koska näin se ei jää kiertämään Maata avaruusromuna. Ilmakehän kitkakuumennus tuhoaa rakettivaiheen kokonaan, ja nyt siis samalla meni virolaisten tuliterä satelliitti – ja mukana myös suomalainen koelaite, jonka avulla oli tarkoitus testata sähköistä aurinkopurjetta.

Oliko syynä säiliö, jonka sisällä satelliitti oli laukaisun ajan, vain itse satelliitti, joka olisi jäänyt jumiin säiliön sisään jostain syystä, on vielä epäselvää. Syypää voi olla myös Arianespace ja Vega-raketti, jos signaali säiliön avaamisesta ja ESTCube-2:n vapauttamisesta ei mennytkään perille säiliölle.

Tästä toivottavasti saadaan vielä tietoa, tapaus on kiinnittänyt huomiota siihen, mitä rakettien ylimmille vaiheille tehdään. Kaikki vastuulliset satelliittilaukaisijat pyrkivät siirtämään ne pois kiertoradalta Maan ympärillä, koska siellä on jo nyt aivan liikaa täysin toimettomia kapineita. Avaruusromua on liikaa, eikä uusia romuja haluta luonnollisestikaan lisää.

Falcon 9:n toisen vaiheen ratapoltto näkyy komeana näkynä tähtitaivaalla. Kuva: Jari Mäkinen

Ylös tai alas

Kaikki nykyisin käytössä olevat kantoraketit, joilla satelliitteja ja muita avaruusaluksia lähetetään avaruuteen, koostuvat useista osista, joita kutsutaan vaiheiksi.

Ensimmäinen vaihe on raketin ”alin”. Se on suurin ja voimakkain, koska sen tehtävänä on nostaa raketti ilmaan, kiihdyttää sitä ja nostaa se noin sadan kilometrin korkeuteen. Tyypillisesti ensimmäinen vaihe toimii vain muutaman minuutin ajan, se irtoaa ja toinen vaihe sytyttää rakettimoottorinsa. Ensimmäinen vaihe putoaa alas ja toinen vaihe sekä koko ”ylempi” osa rakettia jatkavat kohti avaruutta.

Yleensä ensimmäinen vaihe putoaa mereen tai asumattomille alueille, koska suurin osa raketeista laukaistaan meren tai autiomaiden päälle. Kiinassa tosin vaiheita putoaa joskus myös harvan asutuksen keskelle.

Poikkeus tästä on SpaceX:n Falcon 9, jonka ensimmäiset vaiheet, boosterit, palaavat takaisin ja ne voidaan käyttää uudelleen. Tehtävänsä tehtyään ne heilauttavat itsensä alaspäin, hidastavat vauhtiaan rakettimoottorin poltolla ilmakehän tiiviimpiin osiin palatessaan (ja samalla itseään rakettimoottorin pakokaasujen avulla suojaten) ja laskeutuvat takaisin joko merellä odottavan lavetin päälle tai laukaisupaikan vieressä olevalle alueelle.

Laskeutuva Falcon 9:n boosteri on huima näky: 41 metriä pitkä ja 3,7 metriä halkaisijaltaan oleva putkilo syöksyy kohti maata yläosassa olevien ritilämäisten vakaajien ohjaamana ja sitten, juuri ennen laskeutumista, rakettimoottori käynnistyy hidastamaan putoamista ja neljä laskeutumisjalkaa avautuvat. 25-tonninen rakettivaihe laskeutuu pehmeästä ja tarkasti.

Niin ne ovat tehneet jo yli 200 kertaa. Pari käytössä olevista on tehnyt jo 17 lentoa, ja vähitellen uudelleen lentäviä rakettivaiheita pidetään luotettavampina kuin ensilentonsa tekeviä: sisäänajetut ovat ongelmattomampia.

Ylempiä vaiheita on raketista riippuen yhdestä kolmeen. Falcon 9:llä on ”vain” yksi, eli toinen vaihe, jonka päällä hyötykuorma on. Se ohjataan tuhoutumaan ilmakehässä näyttävällä rakettimoottorin poltolla, kun satelliitit on irrotettu siitä.

Pienemmässä Vegassa on puolestaan kolme ylempää osaa. Kuten ensimmäinenkin, kaksi seuraavaa toimivat kiinteällä polttoaineella. Niitä ei voi juurikaan hallita lennon aikana, joten viimeisin nestemäisellä polttoaineella toimiva vaihe hoitaa radan hienosäädön ja sen rakettimoottori voidaan myös käynnistää uudelleen. Uudelleen käynnistäminen on tarpeen, kun satelliitteja on useita ja niiden vapauttamisen välillä rataa muutetaan. Ja sitten lopuksi, kun moottorilla hidastetaan ratanopeutta sen verran, että vaihe vajoaa alaspäin ja tuhoutuu lopulta ilmakehän tulisessa syleilyssä.

Suurin osa rakettien ylimmistä vaiheista siivotaan pois avaruudesta tähän tapaan, mutta toisinaan ne myös kiihdytetään pois maapallon luota planeettainväliseen avaruuteen. Taannoisella Atlas-raketin lennolla, jolla vietiin avaruuteen ensimmäiset KuiperSat-konstellaantion satelliitit, ylin vaihe singottiin kiertämään Aurinkoa radalla, joka kurottaa 2,21 AU:n etäisyydelle Auringosta – siis reippaasti Marsin radan ulkopuolelle.

Tämä tapa tosin on kaikkea muuta kuin hyvä ratkaisu, sillä nyt tämä ylin vaihe kiertää Aurinkoa avaruusromuna ja palaa varmasti joskus kummittelemaan Maan lähelle. Näin on käynyt aikaisemminkin esimerkiksi Apollo-aluksia kohti Kuuta sysänneiden Saturn V -raketin ylimpien vaiheiden kanssa.

Apollo 12 -lennolta Aurinkoa kiertävälle radalle jäänyt Saturn V -raketin ylin vaihe S-IVB tuli lähelle Maata vuonna 2002. Alun perin sitä luultiin asteroidiksi ja se sai koodin J002E3, mutta sen ihmislähtöinen historia paljastui pian. Kuva: NASA

30 vuorokautta aikaa laukaisun jälkeen

Avaruusajan alussa näitä rakettivaiheita räjäyteltiin avaruudessa, koska ajateltiin, että näin niistä päästäisiin parhaiten eroon. Vaikka ajatus oli hyvä, niin yhden ison, helposti seurattavan kappaleen sijaan tuloksena oli paljon pieniä, mutta vaarallisia kappaleita, joita ei pystytä seuraamaan.

Räjähdyksiä on tapahtunut myös vahingossa, kun akut tai polttoainetankit ovat pamahtaneet.

Sen jälkeen vaiheet jätettiin avaruuteen. Ne ”passivoitiin”, eli jäljellä olleet polttoaineen rippeet päästettiin ulos ja elektroniikka sammutettiin. Avaruudessa olevien kappaleiden radat hivuttautuvat vähitellen alaspäin maapalloa ympäröivän hyvin ohuen kaasun – ilmakehän rippeiden – hidastamana, mutta aikaa laukaisusta ilmakehään syöksymiseen saattaa kulua vuosikymmeniä tai enemmän.

Nyttemmin suurin osa vaiheista ohjataan pois kummittelemasta Maan ympärillä keinolla tai toisella, mutta avaruusromuongelma vaatii silti nykyistä parempaa ohjeistusta. Satelliitteja laukaistaan nyt ennätyksellisen paljon ja tahti on vain kasvamassa.

Siksi Yhdysvaltain avaruuslaukaisuluvista vastaava FAA (Federal Aviation Authority) ehdotti syyskuussa, että rakettiyhtiöille annetaan 30 vuorokauden määräaika rakettivaiheidensa häätämiseen avaruudesta. Aloite on nyt lausuntokierroksella.

FAA toteaa, että ilmakehään pudottaminen on helpoin ja suositeltavin tapa vaiheiden tuhoamiseen. Aurinkoa kiertävälle radalle sinkoaminen on toivottavaa vain lennoilla, joilla lähetetään hyötykuormia Maata kiertävää rataa kauemmaksi.

Euroopan avaruusjärjestön avaruusromutoimiston mukaan 80 prosentissa rakettilaukaisuista ylimmästä vaiheesta pyritään aktiivisesti pääsemään eroon. Suurin osa näistä onnistuu. Tässä on otettu suuri harppaus eteenpäin, sillä vielä 2000-luvun alussa luku oli vain 20 prosenttia.

Kolmas vaihtoehto on vaiheiden ohjaaminen erityisille hautausmaaradoille. Jo nyt tällaisia on mm. geostationaariradan yläpuolella, mihin käytöstä poistettavat satelliitit nostetaan. Näiden ratojen tulisi olla stabiileita ainakin sadan vuoden ajan ja selvästi erossa alueista, missä on paljon satelliitteja.

Jos vaihetta ei voi tuhota muuten, niin sen täytyisi pudota itsestään pois 25 vuodessa. Tosin FAA haluaisi lyhentää tämän vain viiteen vuoteen. Näissä tapauksissa maahanpaluu tapahtuu hallitsemattomasti, joten tämä ei sovi suurikokoisille rakettivaiheille; pienet tuhoutuvat ilmakehässä, suurista saattaa jäädä rippeitä, jotka putoavat alas.

Yksi mahdollisuus olisi myös jättää vaiheet hyvin elliptisille radoille, joilla ne etääntyvät kauas maapallosta ja ovat suurimman osan ajasta siellä jossain kaukana. FAA haluaisi näille 200 vuoden määräajan sille, että ne putoavat itsestään alas. Ja taas: kappaleet eivät voisi olla niin suuria, että niistä saattaisi pudota Maan pinnalle saakka osia.

Lähitulevaisuudessa häämöttää myös siivoaminen. Useat yhtiöt ovat kehittämässä robottisatelliitteja, jotka voisivat huoltaa ja tankata satelliitteja avaruudessa. Ne, tai erityiset tarkoitusta varten tehdyt satelliitit voisivat myös napata kiinni rakettivaiheita ja viedä ne joko tuhoutumaan ilmakehässä tai hautausmaaradalle.

Sakot roskaamisesta

Yhdysvalloissa avaruuden roskaamista säätelee FAA:n lisäksi tietoliikenteestä vastaava FCC (Federal Communications Commission). Se vastaa geostationaariradalla olevien tietoliikennesatelliittien valvonnasta.

FCC antoi lokakuun 2. päivänä 150 000 dollarin sakot Dish Network -yhtiölle, joka ei ollut siirtänyt EchoStar-7 -satelliittia asianmukaisesti hautausmaaradalle.

EchoStar. Kuva: Lockheed Martin Space Systems

Kyseessä on ensimmäinen kerta avaruuslentojen historiassa, kun avaruusromun jättämisestä sakotetaan. Tämä on konkreettinen merkki siitä, että avaruusromu otetaan nyt vakavasti.

Tässä tapauksessa tosin kyseessä on vahinko, sillä geostationaariradalla olleen EchoStar-7:n ohjaajat koittivat nostaa satelliittia sen eliniän päätteeksi 300 km korkeammalle radalle, eli hautausmaaradalle, minne 35 786 km:n korkeudessa olevalta geostationaariradalta ohjataan ikääntyviä satelliitteja.

EchoStar-7:n polttoaine loppui, kun se oli 122 kilometriä korkeammalla.

FCC:n mukaan Dish Network koitti käyttää satelliittiaan mahdollisimman pitkään, jolloin sillä ei ollutkaan enää tarpeeksi polttoainetta ratamuutokseen.

Yhtiö on hyväksynyt sakot ja lisäksi se on mm. luvannut tehdä kaikille käytössä oleville satelliiteilleen tarkan käytöstäpoistamissuunnitelman.

Vaikka viranomaistoiminta tuntuu joskus toimintaa hidastavalta ja byrokraattiselta, niin usein se on paikallaan – etenkin nyt, kun avaruuden käyttö on hurjassa kasvussa. Seuraavassa vaiheessa säädöksiä ja määräyksiä pitäisi säätää maailmanlaajuisesti, mutta valitettavasti tässä geopoliittisessa tilanteessa se taitaa olla toiveajattelua.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Yllätys: Gripen-koelentäjä Marcus Wandt pääsee avaruuslennolle

16.6.2023 klo 10.54, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

Kun Euroopan avaruusjärjestö esitteli uudet astronauttinsa viime marraskuussa, monet – minä mukaan luettuna – ihmettelivät niin sanottujen vara-astronauttien suurta määrää ja harmitteli heidän kohtaloaan; he joutuisivat olemaan kenties pitkäänkin puolivillaisia avaruuslentäjiä, jotka eivät ole oikein astronautteja, mutta kuitenkin vähän niin kuin ovatkin, eikä osa heistä varmaankaan pääsisi avaruuteen lainkaan.

Kuva: Saab

Nyt näyttää siltä, että osa heistä saattaa päästä avaruuteen nopeammin kuin valitut ammattiastronautit. Ainakin yksi pääsee: ruotsalainen Marcus Wandt, Saabin Gripen-koelentäjä, joka nähtävästi pääsee lennolle jo marraskuussa.

Tästä oli huhuja liikkeellä jo aikaisemmin, mutta asia varmistettiin nyt perjantaina 16.6. iltapäivällä Ruotsissa pidetyssä tiedotustilaisuudessa. Euroopan avaruusjärjestö on ”vain” avustamassa tässä Ruotsin valtion, Ruotsin ilmavoimien, Ruotsin kansallisen avaruusyhtiö SSC:n, Saabin ja FAM-teollisuusyhtymän rahoittamassa lennossa.

Tämä näyttää konkreettisesti avaruuslennoissa meneillään olevan vallankumouksen: yksityiset toimijat kiilaavat vähitellen avaruusjärjestöjen rinnalle ja jossain tapauksissa edellekin.

Wandt nousee avaruuteen SpaceX:n Dargon-avaruusaluksella Axiom Space -yhtiön järjestämällä matkalla. Axiom on tehnyt jo kaksi kaupallista avaruuslentoa, ja etenkin niistä viimeinen, nyt toukokuussa ollut Axiom-2 häivytti rajaa avaruusturistien ja ammattiastronauttien välillä. Kyydissä oli tuolloin komentajana toimineen konkarin Peggy Whitsonin lisäksi yksi amerikkalainen turisti ja kaksi saudiarabialaista astronauttia, jotka toimivat lennon aikana jotakuinkin samaan tapaan kuin eurooppalaiset lyhyille avaruuslennoilla olleet astronautit. Kenties painopiste oli heillä enemmän PR- ja opetustoimissa kuin tieteellisessä tutkimuksessa, mutta Axiom ei määrää sitä, mitä lennon aikana astronautit tekevät – tiedettäkin voi hyvin olla enemmän.

Marraskuuksi alustavasti suunnitellun, noin 10 vuorokautta pitkän lennon komentajana toimii kuusikertainen astronauttikonkari Michael López-Alegría, joka on Nasasta lähtettyään ollut Axiom Space -yhtiön palkkalistoilla.

Lisäksi mukana on Italian ilmavoimien lentäjä Walter Villadei, joka on lennon ohjaajana. Myös koelentäjä Wandt voisi varmasti ohjata Dragonia, mutta tämä kunnia menee siis italialaiselle.

Neljäs lennon osanottaja on myös sotilaslentäjä, turkkilainen Alper Gezeravci. Hänestä tulee ensimmäinen turkkilainen avaruudessa, ja koska kyse on kansallisesti tärkeästä asiasta, itse presidentti Recep Tayyip Erdoğan julkisti hänen lentonsa nyt huhtikuussa.

Wandt on aloittanut jo kouluttautumisensa avaruuslennolle, ja hänen lentonsa ohjelma suunnitellaan yhdessä ESAn kanssa. Wandt saa apua koulutukseensa myös ESAlta.

Ruotsalaisastronautin lennosta tekee kiinnostavan paitsi se, että varalistalla ollut astronautti kiilaa avaruuteen varsinaisten valittujen lisäksi, niin myös se, että nähtävästi samaan aikaan avaruusasemalla on myös tanskalainen Andreas Mogensen. Hänen pitäisi lähteä puoli vuotta kestävälle lennolleen nyt elokuussa, joten marraskuussa hän olisi ottamassa vastaan toista pohjoismaalaista.

ESA julkisti uudet astronauttinsa Pariisissa marraskuun 2022 lopussa. Kuva: Jari Mäkinen.

ESAlle Wandtin lento on myös kiinnostava ennakkotapaus siitä, miten eurooppalaisastronautit voivat käyttää hyödyksi Axiom Spacen tarjoamia varsin käteviä kyytejä avaruuteen. On hyvin todennäköistä, että niitä tullaan käyttämään myöhemmin lisää.

Etenkin kun lähivuosina avaruuteen lähetetään kaupallisia avaruusasemia, joilla tehdään tutkimusta ja viihdytetään turisteja, tulevat tällaiset lennot hyvinkin tavallisiksi. Jos Suomikin haluaisi lähettää astronautin avaruuteen, se onnistuisi kätevästi Axiomin kautta – siihen ei tarvittaisi enää ESAa, vaikka parasta olisi tehdä lento toki yhteistyössä avaruusjärjestön kanssa, kuten ruotsalaiset nyt.

Tämä Wandtin lento on osoitus siitä, että avaruustoiminta on tulossa arkisemmaksi, ja myös että astronautteja tulee olemaan pian kahdenlaisia: pitkille avaruuslennoilla ja esimerkiksi kuulennoille koulutettavia, ja tällaisille lyhyille lennoille lähteviä pikakoulutuksen saaneita.

Juttua on päivitetty tiedotustilaisuuden jälkeen perjantaina 16.6. klo 17.40 Suomen aikaa.

(Haastattelin Marcus Wandtia marraskuussa ja hän on mukana 2.12.2022 lähetetyssä Tiedeykkösessä).

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Uusi avaruus vs. vanha avaruus – erona innostus ja uskallus

2.6.2023 klo 12.18, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

Kun SpaceX:n Starship pamahti ensilennollaan vain neljä minuuttia laukaisun jälkeen viime huhtikuussa, monet ilkkuivat ja arvostelivat yhtiötä siitä, että se ei ollut varmistanut tarpeeksi raketin luotettavuutta.

Kritiikkiin on aika syytä, ja etenkin tässä tapauksessa kannattaakin kysyä, miksi esimerkiksi laukaisualustan alustaa ei oltu tehty tukevammaksi – etenkin kun sen heikkous ja ennätyksellisen voimakkaan raketin moottorien äreys tiedettiin.

Olennaisempaa kuitenkin on ymmärtää tapa, miten SpaceX toimii ja mikä on heidän toimintafilosofiansa.

Tein tästä Yle Tieteen Tiedeykkönen -radio-ohjelman (kuunneltavissa Yle Areenassa) viikko sitten, missä kävimmme laatuasioihin erikoistuneen avaruusinsinööri Paavo Heiskasen kanssa läpi SpaceX:n ns. iteratiivista tapaa kehittää laitteitaan.

Se tarkoittaa lyhyesti sitä, että tekniikkaa kehitetään kokeilemalla ja koko ajan parantamalla. Epäonnistumisia ei pelätä, vaan jokaiselle askeleelle – kuten koelennolle – määritellään minimitavoitteet ja toivotaan, että päästään niitäkin pitemmälle.

Starshipin ensilennolle minimitavoite oli (Elon Muskin twiittien perusteella) se, että raketti ei räjähdä laukaisualustalla. Tämä tarkoittaa sitä, että yhtiö halusi koittaa käytännössä miten Starhipin ja Super Heavy -rakettivaiheen lentoonvalmistelu onnistuu, kuinka ne voidaan laukaista yhdessä lentoon ja miten ne toimivat lennossa.

Toiveena oli tietysti päästä pitemmälle: Super Heavyn tarkoitus oli pudota lentonsa jälkeen Meksikonlahteen ja Starshipin Tyyneen valtamereen lyhyen avaruusmatkan jälkeen. Nyt ne räjähtivät noin neljän minuutin lennon jälkeen.

Lento siis täytti sille asetetut minimitavoitteet, ja jopa ylitti ne. Ei ihme, että lennonjohdossa hurrattiin.

Tätä ”onnistumista” varjostavat toki laukaisualustan pohjan rikkoontuminen, ympäristöön lentäneet betoninpalat ja se, että raketin itsetuhojärjestelmä ei toiminut halutusti.

Silti lento tuotti paljon kokemusta ja mittaustietoja, joiden perusteella on helpompi lähteä uuteen yritykseen.

SpaceX:llä on valmiina Starship-aluksia ja Super Heavy -raketteja kolmeen lentoon, ja lisää valmistuu koko ajan. Tässä kuvassa ensilennolla tuhoutunut raketti ennen laukaisua. Kuva: SpaceX

Minua voi kyllä syyttää vähän SpaceX:n fanittamisesta, mutta se johtuu lähinnä siitä, että he tekevät uusi asioita ja saavat aikaiseksi. Aikanaan mahdottomina pidetyt Falcon 9:n uudelleenkäytettävät ensimmäiset vaiheet ovat osoittautuneet erinomaiseksi ja lentävät nyt useita kertoja viikossa. Yhtiö aikoo tehdä tänä vuonna yli sata laukaisua.

Myös Starship ja sen laukaisualusta ovat lähes valmiita uuteen koelentoon. Laukaisuluvan saamiseen menee tosin vielä vähän aikaa.

Täällä Euroopan puolella tuttavani Arianespacessa kertovat täysin päinvastaisesta mentaliteetista. Yhtiö on tekemässä Ariane 6 -kantorakettia, joka korvaa nyt käytössä olevan Ariane 5:n. Viimeinen Ariane 5 on juuri laukaisuvalmisteluissa Kouroun avaruuskeskuksessa ja se lennättää tietoliikennesatelliitin avaruuteen myöhemmin nyt kesäkuussa.

Ariane 6:n ensilentoa suunnitellaan tämän vuoden loppuun, mutta se siirtynee todennäköisesti ensi vuodelle. Alun perin lennon piti olla jo vuosia sitten.

Arianespacessa pelätään tällä hetkellä ensilennon epäonnistumista aivan valtavasti, ja siksi kaikkien pienienkin osien laatutarkkailu on lähes vainoharhaista. Laatu on toki tärkeää, ja se on ollut olennainen asia Ariane 5:n luotettavuudessa, mutta tämä epäonnistumisen pelko on lykkäämässä ensilentoa pitkälle ensi vuoden puolelle.

On vain ajan kysymys, milloin tästä kerrotaan julkisesti.

Ariane 6:n mallikappaleella testataan jo järjestelmiä Kouroussa. Kuva: ESA

Euroopan avaruusjärjestön pääjohtaja Josef Aschbacher kirjoitti Euroopan laukaisukyvyn onnettomasta tilanteesta juuri viime viikolla ja harmitteli sitä, että Euroopalla ja Euroopassa ei ole varsinaista visiota kantorakettien kehittämisestä.

Euroopan riippumaton pääsy avaruuteen on vaakalaudalla; Ariane 6 ei ole vielä lentänyt ja pienempi Vega C on lentokiellossa sille tapahtuneen onnettomuuden jälkeen. Viimeisen Ariane 5:n jälkeen käytännössä meillä ei ole toimintakuntoista rakettia.

Pienten, yksityisesti kehitettyjen rakettien suhteen tosin on toivoa, sillä useampikin yhtiö on tekemässä niitä. Ensimmäinen on jopa jo nyt laukaisualustalla: espanjalainen PLD Space tekee Miura-raketillaan ensilennon ihan näinä päivinä.

Kenties Euroopan tulevaisuus on näissä uusissa toimijoissa, ei enää ESA:n keskitetysti kehittämissä, Airbus-yhtiön käytännössä valmistamissa Ariane-raketeissa. ESA voisi tilata palveluita yhtiöiltä samaan tapaan kuin Nasa on tehnyt, eikä enää osallistuisi niin suoraan rakettien kehittämiseen.

Mitä vielä tulee perinteisten avaruusyhtiöiden ongelmiin, niin Boeing ilmoitti juuri lykkäävänsä uuden ihmisten kuljettamiseen tarkoitetun avaruusaluksensa, Starlinerin, ensimmäistä koelentoa astronauttien kanssa.

Starliner laukaisualustalla. Kuva: Nasa / Joel Kowsky.

Aluksen tekemisessä on yllättäen käytetty tulenarkaa teippiä, laskuvarjojenkin kanssa on ongelmia ja polttoainejärjestelmän venttiilit jumiutuvat. Kaikki tämä vuosikymmenen kestäneen ja vuosilla jo viivästyneen Starlinerin tekemisen jälkeen.

Kesäkuuksi suunniteltu lento ei siis tapahdu nyt, ja on ihme, jos alus pääsee matkaan tämän vuoden puolella.

NASA tilasi aikanaan vuonna 2010 miehistönvaihtolentoja sekä SpaceX:ltä ja Boeingilta, ja tuolloin ajateltiin, että ensimmäiset lennot tapahtuvat vuonna 2017. Näitä lentova varten Boeing alkoi kehittää Starliner-alustaan ja SpaceX Dragon-aluksensa uutta versiota, Crew Dragonia.

Tähän mennessä Dragonit ovat tehneet jo kymmenen lentoa astronauttien kanssa ja 38 ihmistä on saanut sillä jo kyytiä. Ensilento silläkin viivästyi parilla vuodella, mutta alus on ollut käytössä vuodesta 2020 alkaen.

Starliner sen sijaan on tehnyt kaksi automaattista koelentoa, joista toinen oli periaatteessa ylimääräinen, koska ensimmäisellä lennolla alus oli vähällä tuhoutua. Se ei telakoitunut lainkaan Kansainväliseen avaruusasemaan, vaan nilkutti juuri ja juuri takaisin Maahan. Toinen lento sujui sitten hyvin.

Kummallisinta Starshipin kehittämisessä on kuitenkin se, että vielä kahden lennon ja vuosien työn jälkeen aluksesta paljastuu perustavaa laatua olevia vikoja.

Space Launch System (SLS) laukaisualustallaan marraskuussa 2022. Kuva: Nasa / Joel Kowsky.

Boeing on myös päävastuullinen uuden SLS-kuuraketin tekemisessä ja lennättämisessä. Alus on valtavasti myöhässä, mutta on nyt sentään lentänyt. Se teki viime vuoden lopussa hyvin onnistuneen ensilennon ja sinkosi Orion-aluksen sekä sen eurooppalaisen huoltomoduulin kuumatkalle. Seuraavaa lentoa odotetaan ensi vuonna – nyt astronauttien kanssa.

Jännää SLS:n tekemisessä on se, että karkeasti laskien sen suunnittelu alkoi samaan aikaan kuin SpaceX:n Starshipin hahmottelu. SpaceX on käyttänyt tämän täysin uuden ja uudelleenkäytettävän rakettikokonaisuuden tekemiseen noin 10 miljardia dollaria, kun Boeing on käyttänyt suurelta osin olemassa jo olleista osista koostuneen perinteisen raketin kehittämiseen 24 miljardia dollaria.

SLS:n ja Starshipin ”kilpailu” on tällä hetkellä SLS:n puolella, koska se on tehnyt yhden onnistuneen koelennon, mutta Starship ei. Kun kuitenkin katsotaan SpaceX:n historiaa, niin todennäköisesti Starshipit lentävät säännöllisesti avaruuteen ennen kuin SLS tekee seuraavan lentonsa.

Myös United Launch Alliance (missä Boeingin lisäksi on mukana Lockheed Martin) kipuilee uuden Vulcan -rakettinsa kanssa. Sen on tarkoitus korvata 1950-luvulta periytyvät Atlas ja Delta -raketit, ja sitä on kehitetty vuodesta 2014 alkaen. Ensilennon olisi pitänyt tapahtua jo aikaa sitten, ja sitä suunniteltiin lopulta nyt toukokuulle, kunnes viime hetkillä laukaisua sysättiin eteenpäin. Nähtävästi sielläkin ensilennon epäonnistuminen pelottaa. Nyt laukaisu tapahtunee heinäkuussa.

Tässäkin tapauksessa on tietysti tärkeää, että ensilentoon valmistaudutaan huolella, eikä raketin tekemisessä hoppuilla, mutta rajansa kaikella.

Tosin suurin syy Vulcanin myöhästymiseen on uuden avaruuden yhtiö Blue Origin, koska raketti käyttää ensimmäisessä vaiheessaan yhtiön uusia BE-4 -moottoreita. Niiden kehittäminen on hurjasti myöhässä, kuten myös yhtiön oman, samoja moottoreita käyttävän New Glenn -raketin tekeminen.

New Glenn on samankaltainen kuin Starship, mutta hieman pienempi. Kokonaan uudelleenkäytettävä kaksivaiheinen raketti, joka pystyy nostamaan 45 tonnia massaltaan olevia kuormia avaruuteen. Sen tekemisen tilanteesta ei tosin ole tietoa, koska Blue Origin ei ole kertonut juuri mitään muuta kuin kolmasti viivytyksistä hankkeessa. Nyt ensilentoa odotetaan vuodelle 2024.

Kenties Blue Originin ongelmana on se, että vaikka se on ”uuden avaruuden” yhtiö, se toimii kuin perinteiset avaruusyhtiöt.

Blue Origin testasi vuonna 2021 raketin käsittelyä sen täysikokoisella mallikappaleella. Muutoin New Glennistä on julkaistu vain piirroksia. Kuva: Blue Origin.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Juicen pitkä ja mutkikas lento Jupiteriin on alkanut – kyllä Eurooppakin osaa!

20.4.2023 klo 14.05, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

Kuva: ESA.

Parissa edellisessä blogissa olen kertonut Starshipistä ja Starbasesta Teksasissa, mutta nyt niistä vain pikainen maininta: tätä kirjoitettaessa 20. huhtikuuta on edessä ensimmäisen koelennon toinen yritys iltapäivällä. Sitten edellisen kirjoituksen on siis lentolupa saatu ja Starshipin sekä Super Heavyn kokonaisuuden ensilentoa yritettiin jo kerran, maanantaina 17. huhtikuuta. Silloin lennon esti jäätynyt venttiili – se, että lentovalmisteluissa ei tapahtunut mitään muuta ongelmallista, oli sinällään jo pieni ihme.

Saa nähdä, miten käy tänään.

Toinen kerta toden sanoi. Ariane 5 nousee lentoon Juice mukanaan. Kuva: ESA.

Mutta nyt tiedetään kuitenkin jo varmasti, että Euroopan avaruusjärjestön Juice-luotain laukaistiin onnistuneesti matkaan viime viikon perjantaina. Kouroun avaruuskeskuksessa nyt sadekauden aikaan usein oleva ukostava sää esti edellisenä päivänä laukaisun, mutta lopulta Ariane 5 sinkosi Juicen matkaan.

Tämä Ariane 5:n toiseksi viimeinen lento ei näyttänyt ihmeelliseltä, sillä raketti katosi vain noin kymmenen sekunnin jälkeen pilviin. Mutta raketti kuljetti Juicen erittäin tarkasti halutulle radalleen – jopa niin hyvin, ettei luotaimen suunniteltua ensimmäistä ratakorjausta tarvittu.

Ariane 5 on jo vanha, mutta ei väsynyt. Se osoitti olevansa edelleen erinomainen ja luotettava työjuhta.

Luotaimen aikanaan Jupiterissa ja myös matkansa aikana tekemä tutkimus on jännittävää ja opettaa meille varmasti paljon uutta Jupiterista, sen jäisistä kuista sekä Aurinkokunnasta laajemminkin, mutta laukaisun aikaan olen erityisesti ihmetellyt sen ratadynamiikkaa.

Juicen matka Jupiteriin kestää kahdeksan vuotta, ja se tekee tänä aikana neljä ohilentoa, joiden avulla se saa hieman lisää vauhtia sekä säätää lentorataansa.

Tässä sinällään ei ole mitään uutta: monet planeettaluotaimet käyttävät tätä temppua hyväkseen, koska näin luotain voi olla suurempi ja tehokkaampi kuin voisi olla muutoin. Juice on itse asiassa toiseksi massiivisin planeettaluotain ikinä, ja sen tutkimuslaitepaketti on massaltaan peräti 285 kg.

Puhdastilassa Airbusin tiloissa Toulousessa, juuri ennen luotaimen siirtämistä Kourouhun, oli instrumenttien suojana vielä pleksibokseja ja erilaisia levyjä. Kuva: Jari Mäkinen.

Tutkimuslaitteita on kymmenen, ja mukana on myös hieman suomalaistekniikkaa. Hiukkasmittalaite PEP (Particle Environment Package) hyrrää Ilmatieteen laitoksessa tehdyn tietokoneen ohjaamama, ja lisäksi sen ohjelmistot on koodattu Ilmatieteteen laitoksella. Mukana on myös Aalto-yliopisto.

Ohilennoissa on uutta se, että nyt ensimmäistä kertaa vauhtia napataan myös Maan Kuulta. 19.8.2024 Juice lentää Kuun ohitse ja on lähimmillään sitä klo 20.28 UT. Seuraavana päivänä klo 21.10 UT Juice lentää sitten Maan ohitse.

Seuraavana on vuorossa Venuksen ohilento 31.8.2025 (klo 5:30 UT) ja sitten vielä kerran Maan ja Kuun ohilennot: Maa 28.9.2026 klo 11.52 UT, Kuu 17.1.2029 klo 7:37 UT ja Maa 17.1.2029 klo 17.28 UT.

On jännää, että ESAn Darmstadtissa olevan lennonjohdon dynamiikkatiimi laskee jo nyt lentorataa sekunnin osien tarkkuudella. Esimerkiksi tuo viimeisen Maan ohilennon lähin kohta on aikaan 17:28:32. Luonnonlait vievät luotainta tarkasti eteenpäin radallaan ja mahdolliset ratamuutokset tehdään siksi, että luotain saataisiin tälle täsmälleen määritellylle radalleen.

Viimeisen ohilennon jälkeen tarkkojen päivämäärien ja aikojen antaminen on hankalampaa, koska on ei ole vielä varmaa, ohjataanko luotain matkallaan asteroidivyöhykkeen läpi kurkkaamaan asteroidia nimeltä 223 Rosa. Jos näin on, niin ohilento tapahtuisi 15.10.2029.

Kuva: ESA.

Lennonjohdossa on toki laskettu tarkkoja aikoja eri lentovaihtoehdoille senkin jälkeen, mutta on parasta muistaa vain se, että luotain asettuu kiertämään Jupiteria 31. heinäkuuta 2031 ja tekee sen jälkeen 35 Jupiterin kuiden ohilentoa, kunnes joulukuussa 2034 Juice ohjataan kiertämään Ganymedes-kuuta.

Kyseessä olisi ensimmäinen kerta, kun luotain kiertäisi jonkun muun planeetan kuin Maan kuuta. Tämänhetkisen suunnitelman mukaan kiertorata Ganymedeen ympärillä olisi 500 km korkeudessa, ja lopulta, kenties vuoden 2035 lopussa, Juice ohjattaisiin törmäämään kuuhun. Näin saataisiin lähikuvia ja -tietoja Gaymedeen jääpinnasta.

Jos luotaimessa on polttoainetta jäljellä vielä tuolloin 2035, voidaan loppurysäystä todennäköisesti siirtää myöhemmäksi; olisi kiinnostavaa seurata pitemmän aikaa mahdollisia muutoksia pinnalla.

Kuva: ESA.

Laskeutumiset Marsin pinnalle muutaman kilometrin tarkkuudella, näytteen nappaaminen asteroidista ja kuvien ottaminen Plutosta hyvin kaukana Auringosta ovat kaikki erittäin vaativia lentotoimia, ja osoittavat kuinka huiman hyvin pystymme hallitsemaan avaruudessa lentäviä luotaimia. Niiden sijainti ja asento tiedetään huiman tarkasti, ottaen huomioon kuinka kaukana ne ovat.

Mutta silti kaikkeen aiempaan verrattuna Juicen lento on ainutlaatuinen, monimutkainen ja uskalias. Euroopalla tosin on kokemusta on yhdestä, erittäin haastavasta lennosta: komeettaluotain Rosettasta, jonka ratamuutokset ja suoranainen baletti komeettansa ympärillä olivat vielä vaikeampia ja rohkeampia.

Kun siis julkisuudessa puhutaan yleensä vain Nasan osaamisesta, niin kannattaa myös muistaa, että kyllä me täällä Euroopassakin osataan!

ESTRACKin maa-asema Malargüessa, Argentinassa. Kuva: ESA.

Meillä on myös kaukaisten luotainten kanssa yhteydenpitoon tarvittava antenniverkostommekin. ESTRACillä on suuret lautasantennit Espanjassa, Australiassa ja Argentiinassa, sekä pienempiä ympäri maailman, etenkin Euroopassa. Näiden keskus on Darmstadtissa sijaitseva ESOC, Euroopan avaruusoperaatiokeskus, missä myös Juicen lennonjohto sijaitsee. Sieltä ohjataan lähellä olevien avaruuslaitteiden lisäksi myös Merkuriukseen matkaavaa Bepi-Colomboa sekä Aurinkoa tutkivaa Solar Orbiteria, kuten myös Marsia kiertäviä Mars Expressiä ja Trace Gas Orbiteria.

Kuten avaruushankkeissa yleisemmin, Nasa ja ESA ovat kumppaneita, ja yhteistyö on vain syventymässä lähiaikoina. Samoin avaruusoperaatioissa Nasan Deep Space Network ja ESTRACK avustavat toisiaan.

Jupiterin tutkimus on tästä hyvä esimerkki, sillä kun Jupiteria parhaillaan kiertävä Juno kärsii jo iästä ja Jupiterin ympäristön voimakas säteily saa aikaan yhä enemmän häiriöitä sen toiminnassa, voidaan näiden tapausten avulla varautua paremmin Juicen kanssa aikanaan tapahtuviin ongelmiin. Ongelmia siis on tulossa, se on varmaa, mutta toivottavasti ei vakavia.

Junon tutkimusten avulla voidaan myös kohdentaa Juicelle suunniteltuja havaintoja.

Lisäksi Nasan seuraava Jupiter-luotain Europa Clipper on suunniteltu siten, että se täydentää Juicen työtä. Kun euroluotaimen pääkohde on Ganymedes, kertoo Europa Clipperin nimi jo sen tärkeimmän tutkimuskohteen, Europa-kuun. Luotaimet tulevat myös toimimaan yhtä aikaa, joten saamme 2030-luvun alussa samanaikaisia havaintoja Aurinkokunnan suurimmasta planeetasta sekä sen kuista. Siitä tulee jännää!

Yleensä ESOCista näytetään sen suurta ohjaushuonetta, joka on käytössä tärkeiden ja kriittisten operaatioiden aikana. Normaalisti lentoja hallitaan tämän näköisistä tiloista. Tästä komennetaan Marsia kiertävää TGO-luotainta. Kuva: Jari Mäkinen.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Starshipin koelento on nyt lähellä – kenties jo ensi viikon lopussa?

11.4.2023 klo 12.07, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

Avaruuslentojen saralla on tapahtunut viime aikoina paljon, mutta en ole ennättänyt bloggaamaan paljon viime kuukausina. Nyt on kuitenkin pakko kirjoittaa edes lyhyesti: edellisessä blogissani mainostettu Starship on laukaisuvalmiina Teksasissa odottamassa lupaa Yhdysvaltain viranomaisilta.

Elon Muskin varsin tuoreen twiitin mukaan todennäköinen ajankohta koelennolle olisi huhtikuun kolmannen viikon loppu, mutta kuten aina, tähän täytyy suhtautua vielä varauksellisesti. Olennainen ero aikaisempiin arvioihin on kuitenkin se, että nyt odotetaan vain laukaisulupaa. Raketti on valmis ja lento on siksi joka tapauksessa nyt lähellä.

Taustaksi kannattaa lukaista edellinen kirjoitukseni, mutta tässä lyhyesti mistä on kyse: Starship-avaruusaluksesta ja sen ilmaan nostavasta Super Heavy -raketista koostuva Starship-systeemi on suurin ja voimakkain koskaan tehty avaruusraketti.

Systeemi on kokonaisuudessaan uudelleenkäytettävä, eli kumpikin osa (Starhip-alus ja Super Heavy) palaavat takaisin Maahan ja laskeutuvat kunnianhimoisen suunnitelman mukaan laukaisualustan viereen, jolloin laukaisualustan tornissa olevat metallihaarukat nappaavat niitä kiinni ja laskevat alukset pehmeästi alas. Ne huolletaan, lastataan, tankataan ja lähetetään lentämään uudelleen.

Jos alukset toimivat suunnitellusti, niin ne mullistavat avaruusliikenteen. Starship voisi kuljettaa kerralla kiertoradalle 150-tonnisen lastin, joko isomman kappaleen tai paljon satelliitteja. Satelliittien lähettämisen hinta romahtaa kertaluokalla, mahdollisesti enemmänkin.

Tämä kuulostaa utopistiselta, mutta SpaceX:n nykyinen tahti ja tapa laukaista Falcon 9 -raketteja tuntuivat tieteistarinalta vielä kymmenen vuotta sitten.

Falcon 9:t nousevat nyt taivaalle keskimäärin viiden päivän välein yhtiön kolmelta laukaisualustalta, ja muutamat Falcon 9:n ensimmäiset vaiheet ovat lentäneet jo yli kymmenen kertaa.

Parhaimmillaan laukaisuita on ollut päivän välein. Se on oikeasti hurja tahti; SpaceX vastaakin nykyisin suurimmasta osasta koko maailman rakettilaukaisuista.

Tällä tulevalla Starshipin koelennolla ei testata vielä uudelleenkäytettävyyttä. Suunnitelman mukaan Super Heavy molskahtaa Meksikonlahteen hoidettuaan hommansa, eli nostettuaan Starshipin puolimatkaan kohti kiertorataa, ja Starship pudotetaan puolestaan Tyyneen valtamereen Havaijin eteläpuolelle. Alus ei siis tee kokonaista kierrosta Maan ympäri, vaan oikeastaan vain piipahtaa avaruudessa ja palaa sinne noustuaan saman tien alas. Se riittää tällä koelennolla.

Kumpikin alus todennäköisesti koittaa laskeutua samaan tapaan kuin myöhemmin ne laskeutuisivat lentojensa jälkeen, vaikka nyt alla ei olekaan kiinteää maata ja ne päätyvät lopulta meren pohjaan.

Kyseessä on ensimmäinen Super Heavyn lento, tähän mennessä se on ”vain” koekäyttänyt moottoreitaan puoliteholla.

Sen sijaan Starshipin eri kehitysversiot ovat tehneet jo useita lentoja. Laskeutumista lukuun ottamatta lennot sujuivat hyvin; vain viimeisin koelento onnistui hurjan näköisessä vempautuksessa, missä ”mahallaan” alaspäin putoavat Starship heilauttaa juuri ennen laskeutumista itsensä pystyasentoon, jarruttaa rakettimoottoreillaan ja laskeutuu pehmeästi alas.

Jokaisen lennon jälkeen Starshipiin ja sen ohjelmistoihin tehtiin muutoksia. SpaceX on aiemminkin Falcon 9:n kanssa noudattanut samaa periaatetta, missä virheistä opitaan, eikä epäonnistumisia pyritä välttämään viimeiseen saakka samaan tapaan kuin ns. perinteisessä avaruustoiminnassa.

On hyvin todennäköistä, että myös näitä kokonaisen Starship-systeemin koelentoja joudutaan tekemään useita, ennen kuin rutiininomaiset lennot voidaan aloittaa. Ja tietysti on mahdollista, ettei kaikki sujukaan lähellekään kuin Stromsössä, eli jommassakummassa aluksessa (tai molemmissa) on perustavanlaatuisia ongelmia.

33 moottoria…

Kuten Musk on itsekin todennut, tärkeintä tällä ensilennolla on se, ettei raketti räjähdä laukaisualustalla. Laukaisualusta kaikkine tankkausputkineen, jäähdytysjärjestelmineen ja torneineen on kallis ja monimutkainen järjestelmä, ja sen tuhoutuminen olisi suurempi isku hankkeelle kuin yksittäisten alusten menettäminen.

Se, että Starship ei toimisi lainkaan, on erittäin epätodennäköistä. Mutta kuinka paljon työtä sen toimimaan saaminen vaatii, ja vastaako se sille asetettuja odotuksia, on toinen asia.

Kannattaa myös muistaa, että Starship-aluksesta on jo nyt suunnitteilla neljä eri versiota: rahtialus, ihmisten kuljettamiseen tarkoitettu versio, tankkeri sekä pelkästään Kuuhun Kuun kiertoradalta liikennöimiseen tarkoitettu versio.

Lisäksi hahmottelema on kertakäyttöinen alus, jonka avulla (uudelleenkäytettävyydestä, kuten lämpösuojasta, tinkien) voitaisiin laukaista avaruuteen jopa 250 tonnia massaltaan oleva kuorma.

Vaikka en ole lainkaan vakuuttunut siitä kaikesta, mitä Musk tekee esimerkiksi Twitterissä ja millaisia suoraviivaistettuja poliittisia mielipiteitä hän esittää, niin hänen työtään ja visiotaan avaruustekniikan kehittämisessä voi vain ihailla.

Eteeni sattui pääsiäisenä kuva hänestä tuhoutuneen Falcon 1 -raketin jäänteitä katsomassa. Hän päätti silti jatkaa rakettien tekemistä, ja onnistui lopulta pääsemään avaruuteen. Jo tuolloin isompi Falcon 9 oli tekeillä, ja samaan tapaan Starship oli jo suunnitteilla, kun Falcon 9:t alkoivat lentää. Olisi kiva mennä Elonin päähän ja selvittää, mitä hän suunnittelee Starshipin jälkeen – tai miten suurentamiseen lisäksi hän ajattelee sen kehittyvän.

Pitkälle on tultu tästä kuvasta, missä Musk miettii mitä tehdä Falcon 1:n tuhouduttua.

Musk itse on todennut, että SpaceX suunnittelee jo suurempaa versiota aluksesta. Kuulemma kymmenen metriä lisää pituutta Starshipiin, eli kokonaisuudesta tulisi noin 130 metriä korkea ja 9 metriä paksu. Mutta kenties Super Heavy saa myös lisää pituutta ja voimaa, jolloin kokoa on vieläkin enemmän.

Mars häämöttää – senhän Musk on kertonut olevan tavoitteensa. Mutta milloin ja miten?

Onnea ensilentoon, Starship!

(PS. Seuraavassa blogissa on jotain muuta kuin SpaceX-asiaa!)

Spacex:n tuore animaatio mahdollisesta matkasta Marsiin Starshipillä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Starshipin koelento avaruuteen lähestyy

2.2.2023 klo 17.43, kirjoittaja
Kategoriat: Terveisiä kiertoradalta

SpaceX:n uuden, suuren, kokonaan uudelleenkäytettävän raketin koelento avaruuteen tapahtuu lopultakin helmikuun lopussa tai maaliskuun alussa – jos kaikki testit sitä ennen sujuvat hyvin. Tammikuun loppuun suunniteltua raketin ensimmäisen vaiheen kaikkien moottorien koekäyttöä on lykätty ensi viikkoon, ja vaikka tämän on taas yksi pieni viivästys lisää, etenevät raketin laukaisuvalmistelut kuitenkin hurjalla nopeudella.

Kuva: SpaceX

Olen ollut tällä viikolla paikan päällä Boca Chicassa, Teksasin aivan eteläosassa, minne SpaceX on rakentanut massiivisen avaruuskeskuksen uutta rakettiaan varten. Uuden raketin ensimmäinen vaihe, Super Heavy, on laukaisualustalla ja kaksi sen kaikkiaan 33 moottorista on vaihdettu viikon kuluessa. Työtä sen parissa tehdään lähes yötä päivää.

Pelkästään nettijuttuja lukemalla ja videoita katsomalla ei ymmärrä raketin kokoa. Se on noin 70 metriä korkea ja 9 metriä paksu teräsputkilo, ja sen moottoripaketti alaosassa on vaikuttava: 33 moottoria on asetettu renkaiksi siten, että keskellä olevaa yhdeksän moottorin pakettia voidaan liikuttaa sivusuunnissa. Uloimmat moottorit tuottavat vain raakaa voimaa ja keskimmäisillä moottoreilla lisäksi ohjataan rakettia.

Itse Starship, ensimmäisen vaiheen päällä avaruuteen nouseva avaruusalus, näyttää ylväältä ja futuristiselta. Se on noin 50 metriä korkea ja myös yhdeksän metriä paksu laite, jonka ala- ja yläosassa ovat siivekkeet maahanpaluun aikana ohjaamista varten.

Starbase on jo kuin suuri kaupunki, missä tuotantotilojen lisäksi on asutusta. Kuva: SpaceX
Laukaisukeskus sijaitsee noin kolmen kilometrin päässä Starbasesta. Kuva: SpaceX.

Starshipejä on laukaisukeskuksessa useita. Sisään tullessa tien vasemmalla puolella on niin sanottu Rakettipuisto, Rocket Garden, missä on kokeissa käytetty Super Heavy (Booster 5) sekä kolme Starshipiä. Näistä yksi, S15, teki viimeisimmän koelennon toukokuussa 2021 (sen jälkeen koelentoja ei ole ollut!) ja toista on käytetty Starshipien testaamiseen. Kolmas, sarjanumeroltaan S24, on todennäköisesti tulevalla avaruuslennolla käytettävä alus. Se oli jo asennettuna laukaisualustalla olevan rakettivaiheen päälle tammikuussa olleessa tankkien täyttötestissä.

Rakettipuiston alukset: Super Heavy ja kolme Starshipiä.
”Rakettipuiston” alukset vierestä kuvattuna. Kuva: Jari Mäkinen.
Tämä SN24 on todennäköisesti ensimmäisenä avaruuslennolle lähtevä Starship. Kuva: Jari Mäkinen

Laukaisualustan luona on myös neljäs Starship, S25, ja rakettien tuotantoalueella näkyy osia useista tulevista aluksista. Työt etenevät tosiaan hengästyttävällä nopeudella.

Starshipistä tehdään ainakin neljänlaisia versioita: normaali, ihmisten lennättämiseen tarkoitettu, tankkeri alusten kiertoradalla tapahtuvaa polttoainetäydennystä varten ja Kuuhun laskeutumista varten tehtävä alus. Esimerkiksi kuulennoilla ei tarvita ohjauseviä, joten tämä saattaa olla jo eräs Nasalle tehtävistä kuualuksista. Alukset S26 ja S27 ovat siivekkeettömiä. Kuva: Jari Mäkinen.

Tein Starbasesta pienen videon:

Tulevalla koelennolla tarkoituksena on tehdä Super Heavyn ja Starshipin avulla avaruuslento siten, että aluksia ei käytetä enää uudelleen. Ne putoavat mereen: Super Heavy Meksikonlahteen ja Starship Tyyneen valtamereen käytyään avaruudessa. Todennäköisesti kumpikin yrittää tehdä laskeutumisensa aivan kuten kiinteälle maalle myöhemmin, mutta uppoavat sen päätteeksi veteen.

Elon Muskin mukaan koelento on onnistunut, jos raketti pääsee lentoon ilman että se räjähtää laukaisualustalla – mikäli Starship pystyy nousemaan lisäksi avaruuteen ja tulemaan sieltä hallitusti alas, on se erinomaista.

S25 odottaa lentovuoroaan moottorien koekäyttöpenkillä laukaisualueella. Super Heavy B7 on laukaisualustalla. Kuva: Jari Mäkinen.

Siinä missä aikaisemmin SpaceX on ottanut riskejä ja kehittänyt Starship-alusta epäonnistumisista saatujen kokemusten perusteella, suhtaudutaan nyt koelentoon hieman vakavammin. Työ on toki ollut vakavaa aikaisemminkin, mutta riskejä ei ole samaan tapaan minimoitu kuin nyt: syynä on yksikertaisesti se, että jos Super Heavy esimerkiksi räjähtää laukaisualustalla, tulee se erittäin kalliiksi ja viivyttää olennaisesti hankkeen edistymistä.

Laukaisualustahan ei ole vain lavetti ja torni, vaan monimutkainen laitteisto, jonka avulla raketti kasataan, valmistellaan lentoon, tankataan, laukaistaan, ja otetaan lopulta lennon jälkeen kiinni. Falcon 9:n ensimmäisten vaiheiden laskeutumiset ovat olleet niin tarkkoja, että samaan tapaan laskeutuva Super Heavy tähtää suoraan tornissa olevien ”syömäpuikkojen”, kahden metallituen muodostamaan haarukkan väliin, jolloin laukaisualusta voi siirtää raketin saman tien paikalleen odottamaan uutta laukaisua.

Raketin alla oleva, muun muassa polttoaineen ja nestehapen syöttämisestä vastaava laitteisto on itse asiassa saanut nimen Vaihe 0, koska se on niin olennainen osa rakettia.

Nämä nappaavat laskeutuvan aluksen kiinni ja siirtävät sen saman tien laukaisutelineelle. Idea on huima, mutta niin oli ajatus laskeutuvista raketeistakin vielä joku aika sitten. Kuva: Jari Mäkinen.

Mullistaa avaruusliikenteen

Starship ja Super Heavy ovat siis kumpikin kokonaan uudelleenkäytettäviä ja pystyvät periaatteessa lentämään uudelleen lähes saman tien. Siis vähän kuten lentokoneet, jotka tankataan ja otetaan matkustajat ja rahti sisään, ja lähdetään taas matkaan.

Ne ovat myös suuria: kerralla voidaan lähettää avaruuteen 150 tonnia massaltaan oleva rahti, ja jos uudelleenkäytettävyydestä tingitään – eli palaamiseen varatu polttoaine käytetään avaruuteen menemiseen ja osien annetaan tuhoutua lennon jälkeen – on rahtikapasiteetti peräti 250 tonnia.

Nämä yhdessä saavat aikaan sen, että avaruuteen lentämisen hinta putoaa olennaisesti. Satelliittien laukaisuun vaadittava hinta romahtaa.

Lisäksi Starship voi lennättää myös ihmisiä. Sillä voi lentää Kuuhun ja jopa Marsiin, ja näitä lentoja varten Starshipistä tehdään myös tankkeriversio, jonka avulla kiertoradalla olevaan alukseen voidaan vielä lisää ajoainetta kuumatkaa tai Marsiin menoa varten.

Juuri Marsiin lentäminen ja sen asuttaminen ovat Elon Muskin haaveissa ja sen vuoksi hän on puskenut tämän raketin tekemistä. Itse suhtaudun hieman epäillen siihen, että tällä lähdettäisiin ihan lähiaikoina Marsiin ja voi olla, että tämä ei ole siihen paras laitekaan, mutta joka tapauksessa jo se, että tämä saataisiin liikenteeseen tässä Maan lähellä, olisi vallankumous avaruuslentojen historiassa.

Starbasessa tehdään työtä kellon ympäri, joten on kätevää, että osa työntekijöistä asuu paikan päälle tuoduissa trendikkäissä Airstream-asuntovaunuissa. Näitä on ripoteltuna eri puolille Starbasea. Huomaa jokaisesta ylös sojottava Starlink-antenni. Kuva: Jari Mäkinen.
Joku on jättänyt viestin laukaisualustan muuriin. Kuva: Jari Mäkinen.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *