Ke, 09/02/2015 - 19:28 Markus Hotakainen
Komeettaliftari

Douglas Adamsin viisiosaisen klassikkotrilogian alkajaisiksi Ford Prefect ja Arthur Dent liftaavat tuhoutuvalta maapallolta Vogonien rakennuslaivaston komentoaluksen kyytiin. Tieteiskuvitelma alkaa kohta olla todellisuutta, joskin vain Aurinkokunnan mitassa. Eikä matkaajina ole elollisia olentoja, vaan pienkappaleita tutkiva robottiluotain.

NASA on kehittelemässä uutta "komeettaliftaria", joka lähtisi peukalokyytiläisenä komeetan tai asteroidin matkaan. Pelkkä sähköpeukalo – kuten Adamsin kirjassa – ei kuitenkaan riitä, vaan luotaimen on turvauduttava järeämpiin konsteihin: vaijerilla varustettuun harppuunaan.

Moneen kertaan käytettävä vaijerijärjestelmä korvaisi polttoaineen, jota tarvitaan kiertoradalle asettumiseen ja laskeutumiseen, joten tankkien tyhjenemisestä ei tarvitsisi olla huolissaan.

Kohdettaan lähestyvä luotain sinkoaisi harppuunalla varustetun vaijerin sen pintaan. Kelaamalla vaijeria sopivaan tahtiin ulos luotain jarruttaisi liikettään komeetan tai asteroidin suhteen.

Kun luotaimen ja kohteen nopeudet ovat yhtä suuret, luotain voisi kiskoa itsensä vaijerin avulla pinnalle ja "laskeutua" äärimmäisen pehmeästi – ilman pisaraakaan polttoainetta.

Seuraavaan kohteeseen luotain pääsisi sinkauttamalla itsensä vaijerin ja tutkimansa asteroidin tai komeetan liike-energian avulla matkaan.

"Liftaamalla olisi mahdollista käydä tutkimassa yhdellä lennolla useampaa, kenties viittä tai jopa kymmentä kohdetta joko asteroidi- tai Kuiperin vyöhykkeellä", laskeskelee Masahiro Ono, joka on kehitellyt uudenlaista avaruusmatkailua JPL:ssä (Jet Propulsion Laboratory).

Ongelmana on, kestääkö harppuuna kovan iskun asteroidin tai komeetan pintaan, ja saako vaijerista riittävän lujatekoisen tällaista tarkoitusta varten. Supertietokoneilla tehtyjen mallinnusten avulla tutkijat ovat kehittäneet "avaruusliftausyhtälön". Se kytkee toisiinsa vaijerin lujuuden, vaijerin ja luotaimen massasuhteen sekä tiettyä manööveriä varten tarvittavan nopeudenmuutoksen.

Tähän asti luotainlennoilla on tarvittu suuri määrä polttoainetta pelkästään siihen, että alus saa sovitettua nopeutensa kohteen nopeuteen. "Komeettaliftari ei vaadi kiihdyttämiseen ja jarruttamiseen lainkaan polttoainetta, sillä se käyttää hyväkseen kohteensa liike-energiaa", Ono toteaa.

Laskeutumisessa komeetalle tai asteroidille on keskeistä hidastaa vauhtia riittävästi, jotta se olisi turvallista. Siksi komeettaliftarin vaijerin täytyy kestää valtaisia jännityksiä ja suuria lämpötilanvaihteluja, kun se jarruttaa luotaimen liikettä. 

Laskelmien mukaan vaijerin tulisi olla 100–1 000 kilometriä pitkä, jotta tarvittavat ratamuutokset onnistuisivat. Se pitäisi olla edestakaisin kelattava, sietää rajuja nykäyksiä ja selvitä vahingoittumatta pienten meteoroidien iskuista.

Tällä hetkellä on olemassa jo kaksi materiaalia, jotka voisivat täyttää ankarat kriteerit: Zylon ja Kevlar. Jos matka-aikoja halutaan lyhentää tuntuvasti, nopeudenmuutokset ovat kuitenkin niin suuria, että mikään nykyisin tunnetuista materiaaleista ei kestäisi rasitusta. 

Piirustuspöydällä on jo suunnitelmia hiilinanoputkivaijereista ja timanttiharppuunoista, mutta ehkä tieteiskuvitelmat eivät sittenkään ole aivan vielä totta.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/Cornelius Dammrich