Sputnikin salaiset sisuskalut

Päivän kuvaSilloinen Neuvostoliitto yllätti maailman laukaisemalla ensimmäisen keinotekoisen satelliitin Maata kiertämään tänään 58 vuotta sitten. Hypnoottisen tasainen, radiokohinan keskeltä kuuluva piipitys ja tähtien joukossa liikkuva "punainen kuu" olivat avaruusajan ja samalla myös avaruuskilpailun alkulaukaus. 

Neuvostoliiton tietotoimisto TASS kertoi perjantai-iltana, 4. lokakuuta vuonna 1957, suuren uutisen. Maata kiersi pieni metallinen kuula, puolimetrinen pallon muotoinen satelliitti. Laitetta kutsuttiin Sputnikiksi, mikä venäjän kielessä merkitsee "seuralaista".

Sputnikin metallinen pallo ja siitä taaksepäin sojottavat neljä piiska-antennia ovat syöpyneet melkein kaikkien ihmisten muistiin, mutta millainen pallo oli sisältä?

Päivän kuvassa on Sputnikin insinöörimalli avattuna Pietarin rakettimuseossa: keskellä on kaksi radiolähetintä, jotka lähettivät piippauksia 20,005 ja 40,002 megahertzin taajuuksilla ja reunoilla on niille sähköäsyöttävät laitteet sekä kaksi mustaa akkua, joissa riitti virtaa 22 vuorokaudeksi. Tämä metallkuula oli suuremman metallipallon sisällä, joten laite oli tehty kestämään erittäin hyvin avaruuden olosuhteet – silloinhan ei vieltä täsmälleen tiedetty, millainen avaruus olisi satelliitille toimia.

Pohdimme Tiedetuubin Klubin ensimmäisessä tapaamisessa eilen lauantaina Helsingin observatoriolla Sputnikia tähtitornin itäisessä tornissa, ja muistimme, että juuri samoilta  paikoilta tehtiin ensimmäisen havainnot Sputnikista Suomessa. Ja ei tehty, sillä aivan aluksi havaitsijat katsoivat yksinkertaisesti väärään suuntaan.

Millainen oli avaruusajan alku Suomessa? Kerroime siitä kaksi vuotta sitten näin Tiedetuubissa:

Kaikki katsoivat taivaalle!

JärnefeltSen jälkeen, kun tieto Maata kiertävästä satelliitista kiiri ympäri maailman, ihmiset hämmästelivät siellä kulkevaa valopistettä. Näin tapahtui myös Suomessa. Helsingin yliopiston professori Gustaf Järnefelt (kuva oikealla) oli aluksi varovainen ja kehotti vielä tarkistamaan, ettei kyseessä ole ilmapallo tai satelliitti, "tosin ihan muodon vuoksi".

Hän kuitenkin usutti sittemmin pitkäaikaisena Ursan puheenjohtajanakin vaikuttaneen, tuolloin Helsingin yliopiston observatorion havaitsijana toimineen Raimo Lehden tekemään havaintoja uudesta tekokuusta.  "Odotimme satelliittia aamulla noin kello 4.16, mutta se saapui jonkin verran aikaisemmin, noin kymmenen minuuttia ja 42 sekuntia yli kello neljän", raportoi Lehti radiolle tätä ensimmäistä virallista satelliittihavaintoa Suomen kamaralta. 

Lehti teki havaintonsa Herttoniemestä, Siilitie 3:n paikalla olleella tyhjällä tontilla, muutaman pilvisen aamun jälkeen 7. lokakuuta 1957.

“Kipusimme siskoni kanssa naapurissamme olleelle aukealle ja laitoimme observatoriosta ottamani tähtikartat, muistiinpanovälineet ja kellon mukanamme olleelle keittiöjakkaralle. Koska satelliitin ratatietoja ei ollut saatavissa, olin arvioinut suunnan, mistä satelliitti tulisi – ja sieltä se sitten saapuikin, hieman etuajassa. Kun Sputnik tuli näkyviin, sanoin ‘nyt!’, jolloin sisareni kirjoitti ajan ylös ja itse piirsin likimääräisen radan tähtikarttaan.”

"En tiennyt aluksi oliko kyseessä edes mikään reaalinen objekti vai näkivätkö silmäni vain väärin pitkän havaintoyön lopussa, mutta lopulta se oli pakko uskoa. Oli juhlallista todeta, että tässä näkyy omin silmin ensimmäinen ihmisen tekemä taivaankappale muiden taivaankappaleiden joukossa. Siinä sitä minä sitten hämmästelin, vaikka olinkin sitä jo odottanut...ollessaan Kaksosten tähtikuvion luona kasvoi sen kirkkaus olennaisesti, se oli Castorin ja Polluxin kanssa samaa luokkaa, siis toista suuruusluokkaa, minkä jälkeen tekokuu heikkeni jälleen neljänteen luokkaan - kunnes se katosi."

Samaan aikaan satelliittia tähyiltiin myös Helsingin yliopiston tähtitieteellisen observatorion katolla. Professori Järnefelt oli siellä observatorion teknisenä assistenttina toimineen Gunnar Pittigin kanssa, ja myös Lehti olisi varmasti ollut siellä, ellei hän olisi asunut kaukana Herttoniemessä. “Tuona aamuna lehtimiehet ryntäsivät observatorion aidan ylitse ja kipusivat tikarappuja pitkin katolle. Pittig oli äreä ja äkkipikainen mies, joten hän ajoi lehtimiehiä pois katolta ja syntyi lähes tappelu.”

Havaintoa seuranneissa lehtikirjoituksissa Lehden kerrottiin tehneen havaintonsa olemattomasta Herttoniemen observatoriosta ja seuraavien viikkojen aikana Lehti kiersi kertomassa satelliitista sekä sen havainnoista monenlaisissa tilaisuuksissa kuin "asiantuntija.

Se, että Sputnikin sijaan lähes kaikki tuijottivatkin kantoraketin ylintä vaihetta, ei ollut Lehdelle mikään yllätys. “En muista oliko asia täysin tiedossa jo tuolloin, mutta meille oli selvää, että näkyvä osa oli kantoraketti ja radioaallot tulivat Sputnikista. Heti laukaisun jälkeen ne olivat vielä niin lähellä toisiaan, ettei tulosuunnassa olli eroa, vaan vasta ajan myötä kantoraketin erkaantuessa ja pudottua ilmakehään tämä ero tuli esiin konkreettisesti.”

“En usko, että kukaan osasi arvioida tuolloin tulevaa teknistä kehitystä. Sen sijaan hyvin nopeasti nähtiin satelliittien hyödyllisyys geofysikaalisessa tutkimuksessa, sillä satelliittien ratoja seuraamalla pystyttiin selvittämään gravitaatiokenttää ja sen kautta maapallon sisusasioita. Me tähtitieteilijät ymmärsimme myös heti, että pian pääsemme tekemään havaintoja ilmakehän ulkopuolelta.”

Piirros Sputnik-1:stä avaruudessa

Idea satelliitista

Jos Sputnikista onkin ennättänyt vierähtämään jo yli puoli vuosisataa, voidaan satelliitti-idean iäksi laskea jo päälle sata vuotta. Ensimmäisen kerran satelliiteista kirjoitti vakavammin venäläinen Konstantin Tsiolkovski kirjoitti vuonna 1895 ilmestyneessä kirjassaan, kuinka "ilmakehän ulkopuolella, noin 300 virstan (noin 320 km) päässä planeetastamme" voisi olla Maata kiertämässä ihmisen tekemä keinotekoinen kuu. Paria vuotta myöhemmin Tsiolkovski vielä laski, että kahdeksan kilometrin sekuntinopeus riittää siihen, että Maata kiertävä kappale jää kiertämään meitä ikiajoiksi. 

Saksalaisten V-2 osoitti, että nopeus ei ole mahdoton, mutta sen saavuttaminen vaatisi suuremman ja voimakkaamman raketin. Werhner von Braun hahmottelikin paperille useitakin erilaisia versioita raketistaan, joista suurin olisi jopa "kyennyt helposti lähettämään lentäjän kiertämään Maata", kuten von Braun kirjoitti. Hän oli kaukonäköisesti rakennuttanut Peenemünden laukaisualustat kestämään niin voimakkaiden rakettien lähettämisen. Siinä missä von Braunin piirrustuksissa V-2 oli nimeltään A-4, oli tämä kiertoratakelpoinen raketti A-9.

Maailmansodan päätyttyä kyse alkoi olla ennemminkin siitä, että kuka kykenee ensimmäisenä tekemään tarpeeksi voimakkaan kantoraketin. 1940-luvun lopulla maineikas avaruusharrastajien yhdistys British Interplanetary Society (Brittiläinen Planeettojenvälinen Yhdistys) suunnitteli kolmivaiheisen kantoraketin, joka olisi periaatteessa voinut nostaa kiertoradalle 159 kilon kuorman. Suunnitelma oli hieno, mutta käytännössä mahdottomuus sen aikaisella tekniikalla rakennettavaksi. Siksi britit suunnittelivat myös pienemmän version, joka olisi kyennyt parikiloisen satelliitin avaruuteen, mutta tuolloin 1950-luvun alussa oli sekin vielä pelkkää haihattelua.

V-2Avaruusraketti syntyy

Tilanne muuttui kuitenkin nopeasti, mistä kyseenalaisen kunnia lankeaa ydinaseelle. Niiden käyttökelpoisuutta sotilaallispoliittisena aseena haittasi olennaisesti se, että pommia piti kuljettaa hitaalla lentokoneella. Mannertenvälinen ohjus olisi paljon kätevämpi, sillä se voisi singota pommin nopeasti vihollisen maaperälle. Eli kun saksalaisten V-2 -rakettiase (oikealla) näytti miten Lontoota pystyttiin pommittamaan Kanaalin toiselta puolelta, voisivat uudet, tehokkaammat raketit lennättää muutaman tonnin painoisia ydinräjähteitä valtamerten taakse.

Ohjustekniikkaa kehitettiinkin innokkaasti kummassakin suurvallassa ja olennaisessa osassa olivat tuolloin Saksasta tuodut käyttämättömät V-2 -ohjukset sekä niihin liittyneet dokumentit ja sotavankeina saadut raketti-insinöörit. V-2 toimi esikuvana molemmissa maissa uusille raketeille, mutta Neuvostoliitossa otettiin ensin askel kohti aivan toisen kokoluokan raketteja. Sellaisen suunnittelusta järjestettiin Neuvostomaassa ilmailu- ja asealan suunnittelutoimistoille kilpailu vuonna 1953 ja sen voitti lopulta Sergei Koroljovin johtama toimisto nimeltä OKB-1. 

Koroljovin hahmottelema mannertenvälinen ohjus R-7, Raketti Seitsemän, oli ylivoimainen verrattuna kaikkiin aikalaisiinsa. Sen massa laukaisuhetkellä oli 267 tonnia ja sen moottorien tuottama työntövoima olisi riittänyt nostamaan ilmaan lähes kaksinkertaisen kuorman. Se kykeni sinkoamaan pari tonnia painavan kuorman noin 10 000 kilometrin päähän, minkä lisäksi se  pystyi helposti laukaisemaan satelliitin Maata kiertämään – ainakin paperilla. 

Voimakkaan kantoraketin kehittämisessä suurin ongelma oli tarpeeksi voimakkaan ja luotettavan moottorin tekeminen. Koroljov keksi kiertää hankaluudet ottamalla yksinkertaisesti V-2:n moottorin pohjaksi uudelle moottorille. R-7:n käyttämissä RS-107 -moottoreissa on itse asiassa vierekkäin, toisiinsa kiinnitettyinä neljä hieman paranneltua V-2:n moottoria, jotka jakoivat yhteiset turbopumput polttoaineen ja nestevedyn syöttämiseen.

Näitä moottoreita otettiin myös monta: raketin keskusosan ympärille laitettiin neljä pian laukaisun jälkeen pois pudotettavaa osaa, joihin kuhunkin tuli yksi nelipyttyinen moottori, ja keskusrungon alaosaan laitettiin vielä yksi. Keskellä oleva moottori toimi huomattavasti pitempään, lähes kiertoratanopeuteen saakka. Lentoon lähteissä siis toimi yhtä aikaa viisi moottoria, jotka syöksivät tulta 20 suuttimesta.

Baikonur tulee kuvaan

Vaikka R-7 oli vielä projekti paperilla, aloitettiin vuonna 1955 sitä varten rakentamaan uutta laukaisuasemaa. Työ tapahtui aivan yhtä salaisesti kuin rakettienkin suunnittelu ja tekeminen. Aikaan ennen tiedustelusatelliitteja ainoa tapa saada selville tällaisten hankkeiden olemassaolo maan ulkopuolelta oli laittaa vakoojat asialle, joten kumpikin projekti siirrettiin mahdollisimman kauan agentteja vilisseestä Moskovasta. 

Laukaisupaikan syrjäiseen sijaintiin oli tosin syynä myös se, että jos raketin haluttiin tekevän 10 000 kilometriä pitkän lentonsa Neuvostomaan rajojen sisällä ja kohdealueena oli harvaan asuttu Siperia, piti laukaisut tehdä Neuvostoliiton lounaislaidalta. Aikaisemmin rakettilaukaisuissa käytetty Kapustin Jarin laukaisukeskus Volgajoen varrella ei enää kelvannut, vaan uudeksi paikaksi valittiin Kazakstanin laajalla arolla sijaitseva Baikonur.

Alun perin Tjuratamiksi kutsutun paikan kirjoitettu historia alkaa vuodesta 1901, jolloin kaupungin vieressä virtaavasta Syr Daria -joesta pumpattiin vettä höyryvetureille, jotka vetivät junia juuri rakennetulla Tashkentiin vievällä rautatiellä. Alueelta louhittiin myös kuparia ja 1930-luvulla paikalla oli kulakkien (eli kommunistien vainoaminen porvareiden ja varakkaiden maanviljelijöiden) vankityöleiri. Pieni joukko venäläisiä rautatieläisiä asui paikalla, ja kun vuonna 1955 Tjuratam valittiin avaruuskeskukseksi, oli siellä vain kolmisenkymmentä rakennusta ja muutama kymmentä asukasta. 

Kun Baikonurin laukaisukeskuksen ensimmäinen kivi iskettiin paikalleen kesällä 1955, tulivat työläiset ja sotilaat tekemään vain väliaikaista asemaa R-7:n laukaisuita varten. Siksi suurin osa rakennuksista oli aluksi vain nopeasti harsittuja mökkejä ja sitten yksinkertaisia kivirakennuksia, jotka kasattiin nopeasti varmastikin tupakka-askin kanteen iltapuhteina tehdyn asemakaavan mukaan.

Kaikki tapahtui erittäin salaisesti. Baikonurissa työssä olleet eivät puhuneet sen sijainnista edes läheisilleen mitään, vaan viittasivat siihen vain erilaisilla hämäysnimillä. Jos lähistöllä oli liikkeellä ulkomaisia matkailijoita, tiedotettiin heistä etukäteen ja kaikki radioliikenne ja toiminta pysäytettiin. Kun pääsuunnittelija matkasi Moskovasta paikalle, kerrottiin Skorpioni 4:n olevan liikkeellä. Lentokoneet tekivät hämäyskierroksia ilmassa suunnatessaan kohti Baikonuria.

Vasta ensimmäisten laukaisuiden jälkeen Baikonurin olemassaolo ja sijainti paljastuivat länsimaille. Kesällä 1957 Pakistanista ilmaan noussut amerikkalaisten U-2 -vakoilukone löysi Baikonurin pilottien perinteisellä suunnistusmetodilla: yksinkertaisesti rautatiekiskoja seuraten.

Alla on yksi U-2:n ottamista vakoilukuvista. Siinä näkyy hyvin raketin laukaisualusta ylhäältä kuvattuna.

Laukaisualusta Baikonurissa U-2:n kuvaamana

Vihjauksia ja uhoamista

Ajatus satelliitin lähettämisestä avaruuteen – siis ihan oikeasti – pulpahti kunnolla esiin 1950-luvun alussa, jolloin harppaukset tieteessä ja tekniikassa sekoittuivat kylmään sotaan ja kahden suurvallan taisteluun maailman johtajuudesta. Tutkijat huomasivat ensimmäisten joukossa orastavan avaruusajan hyödyt ja satelliittiasiaa käsiteltiin Kansainvälisen geofysiikan vuoden suunnittelukomitean kokouksessa vuonna 1952, jolloin päätettiin viettää maailmanlaajuista geofysikaalisten asioiden tutkimukseen keskittynyttä aikaa kesästä 1957 vuoden 1958 loppuun. Satelliitit, jos mitkä, tarjoaisivat erinomaisen tavan hankkia maailmanlaajuisesti tietoa monenlaisista maapalloon liittyvistä asioista.

Rakettien kehittyessä satelliittien tekemistä alettiin myös pohtia virallisesti, ja ensimmäisenä virallisen satelliittihankkeen käynnisti Neuvostoliitto. Vuoden 1953 lopussa maan puolustusministeriö tuotti raportin satelliittien erilaisista sotilaallisista sovelluksista ja sen perusteella suunnittelutoimistoilta pyydettiin jälleen ehdotuksia. Koroljov oli tässä vahvoilla, koska hänen juuri tuotantoon hyväksytty mannertenvälinen ohjuksensa soveltui lähes sellaisenaan myös kantoraketiksi. Tarjouksen mukaan R-7 pystyisi laukaisemaan avaruuteen peräti kolme tonnia painavan satelliitin, mutta hanke jumiutui byrokratiaan rattaisiin.

Lokakuussa 1954 Geofysiikan vuoden suunnittelukokous pidettiin Roomassa ja siellä päätettiin kehottaa jäsenmaita laukaisemaan satelliitin kartoittamaan Maan pintaa geofysiikan vuoden kuluessa. Neuvostoliitto ilmoittikin heti laukaisevansa satelliitin vuoden 1958 kuluessa ja he odottivat Yhdysvaltain reagoivan saman tapaan, mutta Washington käynnisti oman satelliittihankkeensa, Vanguard-projektin, vasta seuraavana vuonna.

Amerikassa oletettiin, että Neuvostoliitto vain uhittelee, sillä heidän teknologiansa tasosta ei ollut suoranaista tietoa – ja Yhdysvallat oletti olevansa paljonkin edellä rakettien tekemisessä. Niinpä seuraavakin neuvostoliittolaisten ilmoitus satelliitin lähettämisestä, Geofysiikan vuoden kokouksessa Wienissä syyskuussa 1956, jätettiin Atlantin toisella puolella omaan arvoonsa. Yhdysvalloilla oli tosin perusteita myös olettamukselleen hyvästä teknisestä tasostaan, sillä samaan aikaan Jupiter C -raketti teki ballistisen lennon korkealle avaruuteen ja lensi 5300 kilometrin päähän laukaisupaikastaan. Todennäköisesti raketti olisi pystynyt viemään pienen satelliitin kiertoradalle, jos siinä olisi ollut vielä yksi rakettivaihe. Tapahtumia seurannut Koroljov oletti lennon olleen epäonnistunut yritys satelliitin laukaisuun.

Jupiterin lennon jälkeen Neuvostoliitossa päätettiin laittaa vauhtia junnaamaan jääneeseen satelliittihankkeeseen. Suunnitelmana oli tuolloin laukaista noin puolitoistatonninen satelliitti vuonna 1958, mutta marraskuussa 1956 päätettiin laukaista pienempi satelliitti nopeammin. Tammikuussa 1957 Koroljov ehdotti tehtäväksi kaksi satakiloista satelliittia, jotka hän nimesi yksinkertaisesti nimillä PS-1 ja PS-2. PS tulee sanoista Prostieshi Sputnik, eli yksinkertaistettu Sputnik. "Sputnik" puolestaan tarkoittaa kirjaimellisesti matkatoveria. Ehdotus hyväksyttiin ja satelliittien suunnittelu alkoi.

Nyt piti vain saada kantoraketti R-7 ilmaan – se oli valmis ensilentoonsa toukokuussa 1957. Koko politbyro ja korkein sotilasjohto kerääntyi Kazakstaniin seuraamaan neuvostotekniikan riemuvoittoa, joka kääntyi kuitenkin katastrofiksi. Raketti räjähti vain 103 sekunnin lennon jälkeen kutsuvieraiden silmien edessä ja putosi 300 kilometrin päähän laukaisupaikasta.

Myös seuraavat laukaisut epäonnistuivat, kunnes loppukesästä raketti saatiin toimimaan ja kaksi lentoa onnistui enemmän tai vähemmän hyvin. Koroljov ehdotti satelliittilaukaisun kiirehtimiseksi R-7:n koelento-ohjelmaan tarkoitetun raketin käyttämistä kantorakettina, mutta ydinkärjen maahanpaluun ongelmista huolestuneet sotilaat eivät hyväksyneet tätä, etenkin kun satelliitin onnistuneeseen laukaisuun suhtauduttiin epäillen. Niinpä Koroljov perustelikin satelliitin lähettämistä raketin laitteistojen luotettavuuden testaamisella, ja nyt lupa heltisi. Tie oli auki Sputnikille.

"Hevoset ovat valmiina!"

PS-1 suunniteltiin mahdollisimman yksinkertaiseksi ja toimintavarmaksi. Se oli vajaat 90 kiloa painava hieman yli puoli metriä halkaisijaltaan ollut metallipallo, josta sojotti viistosti taaksepäin neljä parimetristä antennia. Pallon sisällä oli akku ja radiolähetin pakattuna omaan tiiviiseen kapseliinsa. Satelliitti valmistui kesällä 1957, mistä alkaen Koroljov odotti laukaisulupaa. Odotusajan hän kuitenkin käytti hyödyksi, joten hänen työryhmänsä tarkisti laskelmia ja testasi satelliittia.

Politbyroon lupa laukaisuun tuli viimein lokakuun toisena päivänä, ja tapahtumat käynnistyivät heti: Sputnik vietiin heti R-7:n kokoonpanohalliin, missä se asennettiin suuren kantoraketin päähän. Sputnikin radiolähetin testattiin vielä kerran ja sen akkujen varaus tarkistettiin, minkä jälkeen satelliitti suljettiin raketin nokkakartion alle.

Aamulla 3. lokakuuta kantoraketti oli jo odottamassa laukaisualustallaan. Se peitettiin päivän ajaksi valkoisella kankaalla suojaan autiomaan auringolta, kunnes sitten illalla kaikki oli valmista. Satelliitti oli valmis, raketti oli valmis, Koroljov joukkoineen oli asemissa ja Moskovan edustajat asianmukaisesti paikalla. Venäläiset eivät käyttäneet, eivätkä käytä edelleenkään rakettilaukaisuissaan amerikkalaisista laukaisuista tyypillistä lähtölaskentaa, joten kun Koroljov katsoi kaiken olevan kunnossa, hän antoi laukaisupäällikölle luvan lähettää R-7 matkaan. Nauhurit käyntiin, ohjauspöydän lukitusavain kohtaan "lähtö" ja kantoraketin ohjausavain kohtaan "paineistus". Silloin polttoainesäiliöiden paineistusventtiilit aukesivat, ja kunhan säiliöiden paine nousi tarpeeksi korkealle, painoi laukaisupäällikkö punaista nappia. 

R-7 nousi ilmaan rakettimoottorien kirkkaan valon loistaessa pitkin Kazakstanin aromaisemaa, jota samalla moottorien jylinä piiskasi, kunnes raketti oli vain kohti horisonttia etääntyvä vaimea valopiste taivaalla. Viiden minuutin kuluttua laukaisusta Sputnik irtosi kantoraketistaan ja jäi kiertämään planeettaamme soikealla radalla, jonka korkeus oli pienimmillään 228 km ja suurimmillaan 947 km. Yksi kierros kesti 98,6 minuuttia, ja kunhan Sputnik oli kiertänyt maapallon kertaalleen, levitti Moskovan Radio uutisen ympäri maailmaa.

Nyt yötaivaalla liikkuvaa ihmisen tekemää valopistettä ei tarvitse odottaa kovin kauaa, sillä viiden vuosikymmenen ja liki 2500 satelliitin laukaisun jälkeen avaruus on olennainen osa jokapäiväistä elämäämme. Jopa siinä määrin, että se on yhtä helppo unohtaa kuin ilma, jota hengitämme.

Suuri osa edeltävää tekstiä on julkaistu Tähdet ja avaruus -lehdessä Sputnikin 50-vuotisjuhlaa vietettäessä.


Juttuja samasta aiheesta