kourou

Miksi rakettilaukaisuita viidakosta?

Se, että eurooppalaiset laukaisevat rakettejaan Etelä-Amerikasta, tuntuu äkkiseltään ajateltuna omituiselta, mutta sille on hyvä selitys. Itse asiassa parikin.

Ensimmäinen osa selitystä on se, että satelliitit kannattaa laukaista aina matkaan mahdollisimman läheltä päiväntasaajaa ja maapallon pyörimisliikkeen suuntaisesti, eli kohti itää. Silloin Maan oma pyöriminen auttaa vauhdin saamisessa ja etu on jopa 1675 km/h, siis 0,46 km/s, eli noin kuusi prosenttia tarvittavasta vähimmäisnopeudesta. 

Verrattuna pohjoisempana tai etelämpänä olevaa laukaisupaikkaan, voidaan päiväntasaajalta siis joko laukaista satoja kiloja raskaampi kuorma avaruuteen tai käyttää hieman pienempää kantorakettia.

Euroopan manner ei maantieteellisesti ulotu päiväntasaajalle, mutta onneksi (jos niin voi sanoa) Euroopan mailla on historiallisista syistä alueita lähellä päiväntasaajaa. Näistä suurin ja logistisesti kätevin on Ranskan Guyana, joka sijaitsee juuri sopivasti vain 5,3° päiväntasaajan pohjoispuolella. 

Lisäbonuksena paikalla on sen sijainti Etelä-Amerikan itälaidalla, mistä katsottuna itäpuolella ja pohjoisessa avautuu vain laaja Atlantti. Sieltä voidaan siis laukaista turvallisesti raketteja niin polaariradoille kuin päiväntasaajan päällekin, ja rakettien ensimmäiset vaiheet voivat pudota haittaa aiheuttamatta mereen. Se ei ole myöskään pyörremysrkyalueella, vaan sää on hyvin tasainen ympäri vuoden.

Ranskan Guyana on myös vain kahdeksan tunnin lentomatkan päässä Euroopasta ja virallisesti osa Ranskaa, joten pääsy sinne ja toiminta siellä on helppoa (ellei huomioon oteta tropiikin pieniä epämukavuuksia). Kyseessä on eräs Ranskan merentakaisista alueista, jotka on muun muassa kuvattu euroseteleissä olevissa kartoissa pienin kuvin.

Papillonin jalanjäljillä

Ranskalaiset ovat olleet läsnä tällä Amerikan kulmalla jo 1700-luvulta alkaen ja aivan Kouroun avaruuskeskuksen edustalla meressä sijaitsevat Pirunsaaret ovat jättäneet Guyanalle kovin kyseenalaisen maineen. 

Tarinan mukaan Papillon oli aikanaan tuolla vankisaarella, joka nyt kuuluu Ranskan kansalliselle avaruuskeskukselle ja mistä muun muassa seurataan Ariane-rakettien nousuja. Paikka on mukava päiväretkikohde, sillä sinne pääsee hyvin vaikkapa purjekatamaraanilla ja siellä voi paitsi rikkoa huvikseen kookospähkinöitä, niin myös katsella Papillonin vankilaa mukavasti Antillien alueen paikallista kreoliruokaa syöden.

Kapeaa rantakaistaletta lukuun ottamatta alue on sademetsän peittämää vaikeakulkuista maastoa, missä eläminen ja oleminen ei eurooppalaisille ollut helppoa ennen nykyajan tekniikkaa ja lääketiedettä. 

Koska Guyanassa ei pahemmin hiekkarantoja ja kulttuurikohteita ole, täyttyvät pääkaupunki Cayenneen lentävät koneet Ranskassa käyvistä paikallisista, luontoturisteista ja avaruusväestä. Ranskan Guyana saakin lähes puolet tuloistaan avaruudesta ja rakettien laukaiseminen hakkaa kirkkaasti perinteisesti suurimman elinkeinon, kalastamisen. Rommin tislaaminen jää sekin kauaksi rakettibusineksesta.

Kun ranskalaiset päättivät laukaista oman satelliittinsa 60-luvun alussa, kävivät he rakettitukikohtaansa valitessaan läpi koko joukon vaikutuksensa alla olevia maita Pohjois-Afrikasta Tyynen valtameren saariin. Guyana osoittautui parhaaksi ja sieltä paikaksi valittiin Kourou-joen suussa noin 70 kilometriä pohjoiseen Cayennestä oleva alue. 

Rakettilaukaisut Kourousta alkoivat vuonna 1964 ja kymmentä vuotta myöhemmin ranskalaiset tarjosivat paikkaa myös vastaperustetun Euroopan avaruusjärjestön ESAn käyttöön. Eräs tärkeimmistä ESAn projekteista oli Ariane-kantoraketti, jonka ensimmäinen lento tapahtui jouluna 1979. Nyt Arianen eri versiot ovet tehneet jo 223 lentoa. 

Lisäksi Kourousta laukaistaan matkaan nykyisin venäläisiä Sojuz-kantoraketteja (vuodesta 2011 alkaen) ja nyt laukaisuvuorossa olevia Vega-raketteja. Ensimmäinen Vega teki lentonsa vuonna 2012 ja nyt Sentinel-2A:n laukaiseva lento on järjestyksessään viides. Sojuz-lentoja on tehty seitsemän.

Kaikkiaan Kourousta on tehty 248 laukaisua ja viety avaruuteen 445 satelliittia.

Klikkaa tästä katsoaksesi Sentinel-2A:n laukaisumatkan liveseurantaa twitterissä.

Sojuz-kantoraketti laukaisualustallaan juuri ennen nostamista pystyasentoon.

Tarkka tutka

Sentinel 1 on itse asiassa kaksi samanlaista satelliittia, joista ensimmäinen, Sentinel-1A, laukaistaan nyt, ja Sentinel-1B  pääsee avaruuteen puolestaan ensi vuonna. Yhdessä ne pystyvät kartoittamaan koko maapallon pinnan siten, että joka kolmas päivä on käytössä täysin uusi kartta. Satelliitit siis kulkevat vähintään joka kolmas päivä jokaisen maapallon paikan päältä siten, että paikka mahtuu satelliittien tutkan keilaan ja tulee kuvatuksi.

Koska kuvaaminen tapahtuu tutkalla, ei pilvisyys haittaa. Työ jatkuu myös päivin ja öin.

Omimmillaan satelliitit ovat maapallon napa-alueita tutkittaessa, koska näiltä alueilta on muuten vaikea saada havaintoja. Lisäksi tutka toimii erinomaisesti esimerkiksi jäätiköiden seurannassa. Esimerkiksi alla oleva kuva on koostettu tutkahavainnoista ja näyttää miten Grönlannin luoteisosassa oleva Petermann-jäätikkö liikkuu.

Kaksi, 24 tunnin välein otettua kuvaa Petermann-jäätiköstä kertovat selvästi
miten siinä on pysyviä osia ja sellaisia, jotka liikkuvat hyvinkin nopeasti.

Sentinel-1:n havainnoista voidaan myös määrittää hyvin tarkasti eri tyyppiset merijäät, eli satelliiteista on suurta apua talvimerenkululle, minkä lisäksi esimerkiksi öljylautat meren pinnalla tulevat hyvin esiin sen kuvista.

Satelliittitietoja voidaan käyttää myös hyväksi esimerkiksi tulville alttiiden alueiden kartoittamisessa ja maansiirtymien, jopa maanjäristysten, paikantamisessa. Tulvien ja järistysten satuttua tuoreet, tarkat ja koko ajan päivittyvät kuvat auttavat myös pelastustoimissa.

Tutkakuvia voidaan käyttää myös aiempaa helpommin arkisissa sovelluksissa, esimerkiksi karttojen tekemisessä, maankäytön suunnittelussa sekä maanviljelyalueiden tarkkailussa.

Sana "Sentinel" tarkoittaa vartiomiestä, ja se kuvaa hyvin satelliittien mahdollisia puolustuksellisia sovelluksia: samoja tarkkoja tutkakuvia voidaan käyttää myös kriisialueiden tilannekuvan saamiseen ja esimerkiksi joukkojen siirtelyn seuraamiseen. Kyseessä on ensimmäinen ESAn satelliitti, jota tehtäessä tämäkin aspekti on otettu alusta alkaen huomioon.

Hyvin valmistautunut lennonjohto

ESOCissa sijaitseva lennonjohto on ollut valmis laukaisuun jo marraskuusta alkaen, jolloin Gaia oli tarkoitus lähettää matkaan. Laukaisua jouduttiin kuitenkin lykkäämään noin kuukaudella, koska aluksen radiolaitteisiin haluttiin tehdä tarkistuksia.

Lennonjohto on valmistautunut toimimaan Gaian kanssa monin erilaisin simulaatioin: kaikkia lennon vaiheita ja mitä moninaisimpia häiriötilanteita on harjoiteltu kuukausien ajan. Jo ennen laukaisua lennonjohto on myös jo yhteydessä itse Gaiaan ja alus on jo nyt laukaisua odottaessaankin jo "päällä".

Kaikkiaan lennonjohdossa on ollut 44 todenmukaista simulaatiota, joiden aikana on käyty läpi noin 700 erilaista toimenpidettä.

Gaia pääsee omille teilleen Sojuz-kantoraketista kun laukaisusta on kulunut 42 minuuttia. Sitä ennen Gaia on jo ollut yhteydessä ESAn Australiassa, Perthissä olevaan vastaanottoasemaan, jolloin saadaan ensimmäisen kerran kunnollinen tieto Gaian tilanteesta laukaisun jälkeen. Sen jälkeen myös muuta ESAn seurantaverkon maa-asemat nappaavat Gaian telemetriatiedot.

Kieppuva alku?

Heti Sojuzin ylimmästä vaiheesta irtaantuminen jälkeen Gaia tekee lyhyen ajan kuluessa koko joukon tärkeitä toimia: se avaa aurinkosuojansa, jonka alapuolella ovat aurinkopaneelit, ja se paineistaa ohjausrakettimoottoriensa polttoainetankit.

Tämän aikana Gaia on myös aivan omillaan, eikä se pyrikään pitämään asentoaan vielä täysin hallinnassa, koska todennäköisesti heti raketista irtoamisen jälkeen se saattaa olla pienessä pyörimisliikkeessä ja on turvallisempaa antaa Gaian heittelehtiä vapaasti. Tämän seurauksena yhteys saattaa pätkiä ja koko toimenpidesarja on ohjelmoitu Gaiaan jo etukäteen.

"Saattaa kestää jopa 17 minuuttia, ennen kuin Gaia on korjannut asentonsa ja yhteys Maahan palautuu", kertoo Dave Milligan. "Aika ei ole pitkä, mutta nuo minuutit tuntuvat pitkiltä, sillä lennonjohtajat eivät koskaan pidä tilanteista, joissa alukseen ei ole yhteyttä eikä sille voi tehdä mitään".

Noin 27 tuntia laukaisun jälkeen, 20. joulukuuta iltapäivällä, Gaia käyttää ensimmäisen kerran avaruuteen päästyään moottoreitaan ratamuutokseen, kun se sysää itsensä Maan luota kohti L2-pistettä vievälle radalle. Tuon polton tarkka aika ja pituus päätetään vasta sen jälkeen, kun tiedetään miten tarkasti halutulle radalle Sojuz on Gaian kuljettanut.

Parin ensimmäisen päivän aikana Gaian systeemit tarkistetaan ja sen teleskooppeja aletaan jo valmistella käyttöön. Kaikkiaan kestää neljä ja puoli kuukautta, enne kuin Gaia on valmis aloittamaan varsinaiset tieteelliset havainnot. Teleskooppien tarkistaminen ja kalibrointi tehdään huolella, koska saatavien mittausten tarkkuus riippuu näistä alkuvirityksistä.

Ylemmässä kuvassa on Sojuz laukaisualustallaan vielä ilman nokkakartiota ja ylintä vaihetta. Alemmassa kuvassa on rakettia kuljettavan rautatievaunun kylkeen maalatut viisi tähteä merkkinä viidestä Kourousta tehdystä onnistuneesta Sojuz-laukaisusta.

Gaia saapumassa laukaisupaikalle ja siellä Sojuzin nokkaan nostettavaksi.

Kuvat: ESA ja Timo Prusti

Itse Sojuz-raketti on jo valmis; sitä on koottu Venäjältä tuoduista osista jo alkusyksystä alkaen ja se on ollut valmiina odottamassa marraskuun alusta. Se kuljetetaan (samaan tapaan kuin esimerkiksi Baikonurissa) rautatiekiskoilla vaakatasossa erityisvalmisteisen vaunun päällä kokoonpanohallistaan laukaisualustalle, missä se nostetaan pystyasentoon.

Siinä missä Baikonurissa raketti kuljetetaan laukaisuvalmiina alustalle, liitetään Kouroussa hyötykuorma – siis raketin ylin vaihe Fregat ja sen päällä oleva satelliitti suojakartion sisällä – kantoraketin nokkaan vasta laukaisupaikalla.

Laukaisu on edelleen aikomus tehdä ensi torstaina 19. joulukuuta klo 11:12:19 Suomen aikaa (06:12:19 paikallista aikaa Kouroussa). Hieman yli kaksi tonnia laukaisun aikaan painava Gaia on kaikkiaan 25. Arianespace-yhtiön avaruuteen lähettämä tieteellinen satelliitti.

Gaian Sojuz-rakettia koristaa suurikokoinen kuva Gaiasta, tähtitaivaasta ja avaruutta ihmettelevästä Gaia-jumalattaresta. Kerroimme enemmän kuvasta ja Gaia-nimen taustasta aiemmassa artikkelissamme Tarina Gaian logon taustalla.

Palamme kantorakettiin ja laukaisun yksityiskohtiin tarkemmin ensi viikolla.

Sojuzin kokoonpanohallin MIK:n ovi ja taustalla näkyvä laukaisualustan suojatorni. Kuva: Timo Prusti.

Fregat (alhaalla) ja Gaia (ylhäällä) juuri ennen toisiinsa liittämistä. Kullan värinen materiaali molemmissa aluksissa on suojamateriaalia, joka kiiltävänä heijastaa Auringon valoa ja auttaa siten pitämään lämpötilan vakiona aluksen sisällä. Fregatin ja Gaian pinnoite on hieman eri väristä, koska ne ovat eri valmistajien tekemiä ja Fregatin pinnoitteen pitää kestää vain muutaman tunnin ajan avaruudessa. Kuvat: Arianespace.

Tämän jälkeen Gaia on siirretty kantoraketin nokkaan kiinnitettäväksi. Ensin se liitetään sovittimeen, mikä myöhemmin  kiinnitetään kantoraketin ylimpään (neljänteen) vaiheeseen, joka tunnetaan nimellä Fregat. Sitten Gaian ympärille kiinnitetään raketin nokkakartio. Lopulta koko nokkapaketti nostetaan laukaisualustalla odottavan Sojuz-kantoraketin nokkaan.

Seuraamme tästä alkaen tiiviimmin Gaian laukaisuvalmisteluja, laukaisua 19. joulukuuta ja sen jälkeen satelliitin matkaa kohti havaintopaikkaansa. Gaian tieteellinen johtaja on suomalinen Timo Prusti ja Helsingin yliopiston tutkijat osallistuvat aktiivisesti lennon tieteelliseen toimintaan.

Laatikot lensivät liikemiesluokassa

Parin osan irrottaminen, lennättäminen Eurooppaan Guiayanasta, korjaaminen, vieminen takaisin Atlantin toiselle puolelle ja kiinnittäminen uudelleen Gaian sisuksiin ei sinällään ole monimutkainen asia, mutta kun se tehtiin näin lähellä laukaisua ja Gaia on ainoa laatuaan oleva satelliitti, piti kaikki tehdä tarkasti ja huolella. Mikään ei saanut mennä pieleen, sillä virheet voisivat olla kalliita. Ongelmatransistorit käytiin huolella läpi ja transponderit tarkastettiin. Tästä vastasi Gaian valmistanut Astrium-yhtiö. Työryhmät niin laukaisupaikalla Kouroussa kuin Euroopassakin ovat viettäneet hyvin vähälomaisen kolmeviikkoisen, ja nyt kun transponderit on saatu jälleen kiinni Gaiaan, on edessä jälleen testaamista.

Onneksi transponderit eivät olleet kookkaita, joten ne voitiin kuljettaa helposti vuorokoneella. Mutta koska kyseessä oli 650 miljoonaa euroa maksanut avaruuslento, ei laitteita laitettu vain laatikkoon ja koneen ruumaan matkalaukkujen kanssa: niille ostettiin oma menopaluulippu liikemiesluokassa. Ne matkustivat kuriirina toimineen insinöörin viereisellä penkillä kahdessa mustassa laatikossa. Niille ei tarjoiltu kuitenkaan business-luokan maittavia ruokia tai juomia.

Kukaan ulkopuolinen ei saanut edes koskea laatikoihin, joten ongelmaksi muodostuivat tavallisen matkustaminen turvatarkastukset: rikkoontumisen riskien minimoimiseksi laatikoita ei haluttu avata tai käyttää normaalin läpivalaisun kautta lentoasemilla. Kaikki ylimääräinen säteily oli pahaksi ja laitteet täytyi pitää hermeettisesti suojattuina, kuten ne olivat olleet koko Gaian rakentamisen ajan. Laatikot voitiin avata ja sulkea vain erityisessä puhdastilassa.

Siksi Gaia-tiimin piti turvautua lentoyhtiön ja poliisin erikoisjärjestelyihin, joilla laatikot saatiin kuljetettua säädösten mukaisesti turvatarkastusten ja tullimuodollisuuksien ohitse lentoasemilla. Käytännössä siis laatikoilla (ja niiden saattajalla) oli poliisit vartioinaan.

Valmis matkaan!

Nyt Gaian transponderit on asennettu paikalleen ja ensimmäisissä testeissä niiden on varmistettu toimivan hyvin. Viisi päivää kestäneiden testien jälkeen Gaian suojakuori ja sitä päällystävä eriste- ja suojakerros asennettiin paikalleen. Myös operaatiota varten irrotetut aurinkopaneelit kiinnitettiin uudelleen. Koska Gaia on nyt samassa kunnossa kuin ennen transponderien irrotusta (paitsi että niissä ei varmasti ole nyt vikaa), päätettiin viime viikonloppuna käynnistää normaalit laukaisuvalmistelut siitä mihin ne jäivät 19. lokakuuta. Laukaisu tapahtuu nyt joulukuun 19. päivä (ellei mitään uutta yllättävää tapahdu).

Gaian valmistelun lisäksi laukaisuajankohtaan vaikuttaa Kouroun laukaisukeskuksen muu toiminta, muun muassa Ariane 5 -kantoraketin laukaisuaikataulu.

Normaali laukaisuvalmistelu pääsi jatkumaan nyt maanantaina. Seuraava tärkeä etappi on  Gaian polttoainetankkien täyttäminen, mikä on herkkä toimenpide, jonka aikana satelliitille ei tehdä mitään muuta. Koko Kouroun rakennus S5A, missä olevassa puhdastilassa Gaia sijaitsee, täytyy tyhjentää tankkaamisen ajaksi. Tämän jälkeen Gaiaa aletaan valmistella siirtoon laukaisualustan luona olevaan raketin kokoonpanohalliin noin 20 kilometrin päähän puhdastilasta, missä Gaia kiinnitetään Sojuz-kantoraketin nokkaan.

Odotuksen aika alkaa olla siis ohitse ja Gaian lähtölaskentakello käy!