tekniikan historia

Miksi lentäjäpioneeri Otto Lilienthal kuoli?

Otto Lilienthal oli saksalainen lentäjäpioneeri, joka teki 125 vuotta sitten ensimmäisen lentonsa ja liisi sen jälkeen tuhatkunta kertaa, ennen kuin syöksyi maahan ja kuoli 9. elokuuta vuonna 1896. Nyt Saksan ilmailu- ja avaruustutkimuskeskus DLR kaivelee menneitä ja on ottanut Lilienthalin liitokoneen tarkempaa syyniin.

ILA Saksalaiset haluavat luonnollisesti nähdä Otto Lilienthalin samanlaisena ilmailun merkkihenkilönä kuin Wright-veljekset Yhdysvalloissa tai Clément Ader Ranskassa. Ja saksalaisilla on hyvät perusteetkin: vaikka Lilienthalilla ei ollut moottoria käytössään, hän teki liitolentokoneen, joka oli huimasti edellä aikaansa, ja lensi sillä paljon: hän teki noin tuhat lentoa, joiden kuluessa hän kiisi 50 kilometrin tuntinopeudella ja liisi jopa noin 250 metriä pitkiä lentoja.

Hän oli edellä aikaansa ja häntä voi pitää aivan objektiivisestikin maailman ensimmäisenä lentäjänä. Hän oli samoin maailman ensimmäinen lentokonetehtailija, sillä hän myi kaikkiaan yhdeksän liitolentokonetta lentämään halunneille asiakkailleen. Hänellä oli myös suunnitelmia koneensa jatkokehittämisestä, sillä tämä ensimmäinen malli oli nimeltään Normalsegelapparat, eli "tavallinen liitokone".

Valitettavasti vain hän ei ennättänyt tekemään muita koneita, sillä hänestä tuli aivan liian pian myös ensimmäinen lento-onnettomuudessa kuollut lentäjä. Aina tuosta vuoden 1896 elokuusta alkaen on pohdittu mistä hänen onnettomuutensa johtui ja monet pitivät pääsyyllisenä hänen liitolentokoneensa alkeellisuutta.

DLR päätti tutkia konetta tarkemmin ja rakensi siitä tarkan kaksoiskappaleen. Konetta testattiin nykymenetelmin niin tietokonesimulaatioilla kuin tuulitunneleissakin, ja tulokset esiteltiin viime viikolla päättyneillä Berliinin ilmailu- ja avaruusmessuilla. Kaksoiskappale oli myös esillä Berliinin Schönefeldin lentokentän näyttelyalueella, mutta sillä ei valitettavasti päässyt lentämään.

Lilienthalin lentokone oli kärkiväliltään 6,7 metriä ja sen massa oli 20 kg. Sen siiven matkivat linnun siipiä, ja lentäjä oli siipien keskellä, missä hän pystyi hallitsemaan lentämistä yksinkertaisesti painopistettä muuttamalla – siis siirtymällä hieman eteen, taakse tai sivuille. 

Yllä oleva video näyttää liitokoneen testaamista, joka paljasti monia yllätyksiä. Etenkin koneen aerodynamiikka oli yllättävän hyvä, mikä johtui todennäköisesti siitä, että Lilienthal oli seurannut lintujen lentämistä hyvin tarkasti ja pystyi paitsi toistamaan linnun siiven muotoa, niin myös lintujen liikkeitä ilmassa varsin hyvin.

Koneen liitosuhde oli 3,6, mitä voi pitää varsin hyvänä. Eli sadan metrin korkeudelta lähdettäessä kone olisi voinut teoriassa liitää 360 metrin päähän. Lento- ja liito-ominaisuuksiltaan Lilienthalin kone oli paljon parempi kuin esimerkiksi Wright-veljesten tekemä kone, joka lensi ensimmäisen kerran moottorivoimalla. Ja sitäkin on pidetty aerodynaamisesti varsin hyvänä.

DLR:n tutkijoiden mukaan liitolentokoneet olivat yhtä hyviä vasta 1930-luvulla.

Toiseksi hän koelensi koneensa erinomaisesti. Lilienthal merkitsi ylös nopeudet ja lentojen pituuden, koneen käsittelyssä olleen erikoisuudet ja uskaltautui koko ajan pitemmälle ja korkeammalle lentojen edistyttyä.

Koneen kopion tutkiminen paljasti tosin myös sen heikkouksia, kuten sen, että kone menetti lentokykynsä varsin helposti, jos sen nokka nousi nopeasti liian suuren kulmaan ylöspäin.

Tämä on todennäköisesti myös syynä kohtalokkaaseen onnettomuuteen. Kun Lilienthal oli lentämässä Berliinin lähellä Gollenbergissä elokuun 9. päivänä vuonna 1896, oli sää kaunis, mutta termiikkejä täynnä. Purjelentäjät pitävät näistä nousevista lämpimistä ilmavirtauksista, jotka tosin saattoivat tulla yllättäen Lilienthalille. On mahdollista, että hän sattui lennollaan voimakkaaseen nousevaan ilmavirtaukseen, joka nosti nokan ylös ja sen johdosta kone sakkasi – ja putosi.

"Lilienthalin kone oli lentokelpoinen ja turvallinen lentää hyvissä olosuhteissa ja etenkin lennettäessä vastatuuleen, mutta ei tarpeeksi hyvä epävakaissa tuuliolosuhteissa tai termiikeissä lennettäväksi", toteaa DLR:n tutkija Andreas Dillmann. "Hänen ei olisi siis kannattanut lentää juuri tuona päivänä."

Kyllä, tiedettä voi syyttää työläisten juhlapäivästäkin

Su, 05/01/2016 - 12:03 Jari Mäkinen
Kuva Modern Times -elokuvasta

Wappupäivän kuva tulee Charles Chaplinin vuonna 1936 valmistuneesta elokuvasta Nykyaika, joka kertoo Chaplinin tyypilliseen tapaan melankoliaa ja huumoria sotkien tarinan kulkurista työläisenä sekä hänen rakkaudestaan. Elokuva sopii erinomaisesti katsottavaksi juuri tänään.

Päivän kuvaToukokuun ensimmäinen päivä on kansainvälinen työläisten päivä siksi, että tänään pitäisi muistella tasan 130 vuotta sitten Chicagossa, Yhdysvalloissa, alkanutta suurta yleislakkoa. Sen keskeinen teema oli kahdeksantuntisen työpäivän vaatiminen. Lakko muuttui pian mielenosoitukseksi, joka muuttui mellakaksi ja se puolestaan päättyi verilöylyyn, jossa kuoli niin työläisiä kuin poliisejakin.

Yleislakon alkamispäiväksi puolestaan oli valittu 1. toukokuuta yksinkertaiseksi siksi, että se oli tuolloin ns. moving-day, eli päivä, jolloin vanhat työsopimukset menivät umpeen ja ne joko uusittiin, työpaikkaa vaihdettiin tai jäätiin vaille työtä.

Koko tapahtumaketjun alku on kuitenkin jo 1700-luvun lopussa ja ennen kaikkea Britanniassa. Silloin jo jonkin aikaa muhineet ideat tieteessä ja tekniikassa löysivät toisensa ja yhteiskunnallinen tilanne oli otollinen uudistuksille.

Suurin yksittäinen keksintö oli höyrymoottori: sen avulla ihmiset eivät enää olleet riippuvaisia hevosista, ihmistyöstä, koskista tai tuulesta, vaan käytössä oli paljon voimaa missä vain, milloin vain.

Höyryvoiman avulla voitiin paitsi liikkua nopeammin paikasta toiseen, niin myös käyttää esimerkiksi tekstiiliteollisuudessa jo aiemmin käytössä olleita kutomakoneita huomattavasti nopeammin ja tehokkaammin. Teollistuminen ja tehostuminen oli alkanut jo 1700-luvun lopussa (mm. Kehruu-Jenny keksittiin vuonna 1770), mutta höyrymoottorin voimin työpajat muuttuivat 1800-luvun alussa tehtaiksi, ja ihmisistä tuli koneiden tahdissa puurtavia työläisiä.

Kehitys alkoi ruokkia itseään: kivihiiltä pystyttiin louhimaan tehokkaammin, siitä osattiin tehdä koksia, rautaa pystyttiin tekemään paremmin ja sen laatu parani, ja tämä puolestaan auttoi luomaan parempia uusia koneita ja laitteita. Raaka-aineita ja teollisuustuotteita voitiin kuljettaa hevosta nopeammin ja suuremmissa erissä eri puolille, ja kiitos uusien koneiden, pystyttiin rakentamaan kanavia ja laajentamaan rautatieverkkoa nopeasti, ja niiden avulla kuljettaminen kävi vieläkin tehokkaammaksi.

Britanniasta teollinen vallankumous levisi pian muualle Eurooppaan ja edelleen Yhdysvaltoihin sekä muihin maanosiin.

Kun teollisuus tarvitsi työläisiä ja maataloudessa tarvittiin vähemmän työvoimaa, siirtyivät ihmiset massoittain maaseudulta kaupunkeihin. Se synnytti luonnollisesti yhteiskunnallisia ongelmia, eikä orjamainen palkkatyö tehtaissa edesauttanut sopeutumista uuteen aikaan.

Kun tiedonvälitys parani ja muuttui edullisemmaksi höyryvoimalla toimivien kirjapainojen ja edullisemmin suuria määriä paperia suoltavien tehtaiden ansiosta, myös työväenliike pystyi levittämään tehokkaasti viestiään. Tieto, propaganda, uutiset ja muu informaatio levisi paitsi lehtinä, niin myös kirjoina ja erilaisina lehdykköinä, julisteina ja lentolehtisinä. Ne olivat oman aikansa sosiaalista mediaa. 

Ja niin 1800-luvun lopulla työväenliike oli vahvistunut sen verran voimakkaaksi, että työläiset pystyivät yhdessä panemaan vastaan tehtaiden omistajille, jotka teettivät pitkiä työpäiviä vaarallisissa ja ankeissa tehtaissaan. Ei aikanaan maaorjanakaan ollut hääppöistä, mutta työ 1800-luvun tehtaassa oli epäinhimillistä ja asunto-olot nopeasti kasvaneissa kaupungeissa kurjat, joten ei ollut ihme, että työväenliike syntyi.

Tätä ensimmäistä teollista vallankumoista ovat seuranneet 1900-luvun polttomoottorin eteenpäin sysäämä kehitys sekä 1900-luvun lopulla alkanut elektroniikan vallankumous. Se, yhdessä globalisoituneen maailman kanssa, on hilannut maailman painopistettä Euroopasta kohti Aasiaa ja Tyynen valtameren ympäristöä.

Nyt olemme uuden vallankumouksen äärellä, ja se on verrattavissa 1700-luvun alussa alkaneeseen ensimmäiseen teolliseen vallankumoukseen: nyt ihmisestä tulee teollisuudessa lähes toimeton. Robottien, automaattisten systeemien ja tekoälyn ansiosta suuri osa ihmisistä jää työttömiksi, joten nyt työn vähentämisen sijaan työväenliike pyrkii pitämään kynsin ja hampain kiinni työpaikoista – valitettavasti vain 1800-luvulla kehittyneiden ajatusten voimin. 

Juuri nyt kaivattaisiin työväestön punalippumarssien ja lakkojen sekä työnantajien jyrkkyyden ja historiaan tarrautumisen sijaan pohdintaa siitä, millaista tulevaisuuden työ on ja miten sen tarjoamat mahdollisuudet voisivat hyödyntää kaikkia.

Lisäksi tehdastyön mukana tullut palkkatyön käsite on muuttumassa, ja sen myötä vastakkainasettelu työväen ja työnantajien välillä on jo monissa tapauksissa keinotekoinen.

*

Alla on aiheeseen liittyvä kiinnostava video uudenlaisista roboteista teollisuudessa; jos johdanto ei kiinnosta, niin kannatta hypätä puolisen minuuttia eteenpäin.

Pää poikki! – tällainen oli giljotiini

Ma, 04/25/2016 - 09:12 Jari Mäkinen
Ludvig XVI:n teloitus

Taas on kyseenalaisen kiinnostava merkkipäivä: tänään vuonna 1792 surmattiin ensimmäinen ihminen giljotiinilla. Laite oli sijoitettu Pariisissa Place de Grèven keskelle, ja kuolemaantuomitun maantierosvon Nicolas Pelletierin saama rangaistus toteutettiin tällä uudella surmalaitteella.

Päivän kuvaSamankaltaisia, terävällä, nopeasti putoavalla terällä uhrin pään katkaisevia laitteita oli käytetty jo aikaisemmin mm. Brittein saarilla, mutta ranskalaisversio oli kauheudessaan hienostunut. Sen suunnitteli kuninkaan lääkärinä toiminut Antoine Lewis ja rakensi saksalainen pianonrakentaja Tobias Schmidt. Laitetta testattiin useita kertoja eläimillä, ennen kuin ensimmäinen ihminen uskallettiin surmata laitteella. 

Kolmisen metriä korkea laite oli periaatteessa pystysuoran puusta tehty raidemainen teline, jonka keskellä ollut teräksestä  tehty terä saattoi pudota puukehikon ohjaamana  painovoiman vetämänä alas. Jotta putoaminen oli sujuvampaa ja varmempaa, oli terään liitetty massaltaan noin 30 kg ollut paino. Terä ja paino hilattiin ylös puuvillaköydellä.  

Alhaalla terän alla oli puinen lavetti, jolle asiakas asetettiin makaamaan siten, että hänen kaulansa oli juuri terän alapuolella. Lavetissa oli nahkaremmit.

Giljotiinilla kaula katkesi nopeasti ja tehokkaasti, pää putosi koriin ja alle kasattu sahanpuru imi valtoimenaan purskunneen veren nopeasti.

Tuohon aikaan kuolemantuomio oli normaali ja arkipäiväinen tuomio vakavista rikoksista, mutta tuomion täytäntöönpano tehtiin usein kivuliaasti ja raakalaismaisesti. Esimerkiksi kirveellä tehty mestaus voitiin joutua tekemään monella iskulla, mikä lisäsi tuomitun kärsimyksiä kovasti.

Niinpä parlamentin jäsen Joseph Ignace Guillotin ehdotti vuonna 1788 humaanimpaa tapaa kuolemantuomioiden toimeenpanemiseksi, ja tuloksena olin sittemmin hänen nimeään kantanut laite.

Suuri osa rikollisten surmaamisista tehtiin julkisesti keskellä aukioita. Giljotiini ei kuitenkaan saanut yleisön suosiota, sillä "se tapahtui liian nopeasti. Yleisö oli todella pettynyt, sillä he halusivat enemmän nähtävää."

Giljotiini nousi erääksi Ranskan vallankumouksen symboliksi, koska kumoukselliset hirmuhallitsijat katkaisivat niiden avulla pään jopa noin 30 000 ihmiseltä, ennen kaikkea porvarilta ja aateliselta. Vuonna 1793 sillä surmattiin mm. kuningas Ludvig XVI ja puolisonsa Marie-Antoinette. Giljotiiniin päätyivät myös vallankumousjohtajat Georges Danton ja Pierre Vergniaud sekä myös kenties eniten kuolemantuomioita antanut Maximilien Robespierre.

Myös kuuluisa kemisti, hapen osuuden palamisessa keksinyt Antoine-Laurent de Lavoisier telotettiin vuonna 1794 giljotiinilla. Hänen syntinsä oli aatelinen syntyperä. Samalla rupeamalla telotettiin 27 muuta vähemmän tunnettua tiedemiestä; lähes koko Akatemia oli vallankumouksellisten mustalla listalla.

Vasta Napoleon hillitsi julkista giljotiinin käyttämistä, sillä hänen mielestään ainoa inhimillinen teloitusmenetelmä oli teloitusryhmän suorittama yhteislaukaus.

Viimeinen julkinen giljotiiniteloitus toimeenpantiin vuonna 1939 ja aivan viimeinen Ranskassa sillä tehty teloitus tapahtui 1977, jolloin kuolemantuomioiden toteuttaminen lopetettiin. Kuolemantuomio poistettiin kokonaan Ranskan laista vuonna 1981.

Giljotiinia käytettiin runsaasti myös Saksassa, niin 1800-luvun Saksan keisarikunnassa, maailmasotien välisessä Weimarin tasavallassa, Kansallissosialistisessa Saksassa kuin toisen maailmansodan jälkeenkin niin idässä kuin lännessäkin. Itse asiassa pelkästään Natsi-Saksassa tapettiin jopa 45 000 ihmistä giljotiinilla, ja tässäkin saksalaiset olivat tehokkaita: parhaimmillaan/pahimmillaan Breslaun vankilassa keskimääräinen teloitusnopeus oli yksi kuolemaantuomittu kolmessa minuutissa.

Länsi-Saksassa viimeinen giljotiiniteloitus tehtiin vuonna 1949 ja Itä-Saksassa vuonna 1961.

Ruotsissakin käytettiin giljotiinia vuoteen 1910 saakka, jolloin siellä luovuttiin kuolemantuomiosta.

On järkyttävää, että yhä edelleen jotkut ehdottavat kuolemantuomion ottamista uudelleen käyttöön. Heidän kannattaisi kuvitella mielessään esimerkiksi sitä, miten ranskalaisvankiloissa käytettiin aikanaan giljotiinia.

580-kiloinen laite lähetettiin Pariisista aina erikseen sitä tarvitsevaan vankilaan, missä se pystytettiin yön aikana sopivaan paikkaan. Juuri ennen aamunkoittoa viranomaiset menivät tuomitun selliin ilmoittamaan, että hänen vetoomuksensa on hylätty ja että hänet teloitetaan välittömästi. Hänelle annettiin sitten tunti aikaa valmistautua ja rukoilla papin kanssa. Sen jälkeen hänen kätensä sidottiin selän taakse ja paidasta leikattiin kaulus pois. Vankilan rekisteriin tehtiin viimeinen merkintä, jonka jälkeen vartijat saattoivat vangin ulos giljotiinille. Hänet sidottiin välittömästi giljotiinin alustaan, joka saman tien työnnettiin paikalleen. Giljotiinin kaulus laskettiin paikalleen ja terä pudotettiin.

Koko prosessi vei aikaa vähemmän kuin kaksi minuuttia.

Kuva: Wikipediassa oleva piirros vuodelta 1793 Ludvig XVI:n teloituksesta. Teloittaja esittelee kuninkaan katkaistua päätä kansanjoukolle.

Hyvää syntymäpäivää, 69-vuotias zoom-objektiivi!

La, 04/16/2016 - 11:41 Jari Mäkinen

Ensimmäinen kunnollinen zoom-objektiivi otettiin käyttöön tänään vuonna 1947 New Yorkissa, National Broadcasting Companyn TV-studioilla.

Päivän kuvaErilaisten kokeiluiden jälkeen kotikutoinen Zoomar-linssi asennettiin tuolloin Dumont -TV-kameraan, joskin tässä kuvassa uusi zoom-linssi on kiinnitettynä 1950-luvun TV-kameraan.

Aikaisemmin kameroissa oli pyörivään kiekkoon asennettuna eri objektiiveja, joita vaihdettiin käsin tai sähkömoottorilla. Yleensä vaihtaminen tapahtui studiotyöskentelyssä silloin kun jokin toinen kamera kuvasi lähetettävää kuvaa, mutta toisinaan kuvassa "muljahti", kun objektiivi kääntyi ensin pois kuvasta ja toinen pyörähti sen paikalle.

Etenkin urheiluohjelmissa zoom osoittautui erittäin käyttökelpoiseksi, koska lähettävää kameraa ei aina pystynyt vaihtamaan kesken ohjelman ja usein urheilijan seuraaminen zoomin avulla oli näyttävää ja kätevää.

Zoomarin keksi Frank Gerard Back, newyorkilainen tohtori, joka patentoi keksintönsä marraskuussa 1948 (siis zoomin oltua jo jonkin aikaa käytössä) nimikkeellä "vaihtuvafokaalinen linssi kameraa varten." 

Televisiokameroiden jälkeen zoom otettiin käyttöön elokuvakameroissa. Valokuvauskameroiden puolella ensimmäistä zoomia saatiin odottaa vuoteen 1959 saakka, jolloin varsin massiivinen Voigtländer-Zoomar julkistettiin. Sen polttoväliä saattoi muuttaa välillä 36 – 82 mm.

Kuva: Chalk Hill Media's Virtual Museum

Päivitys: Ensimmäiset zoom-linssit tulivat jo 1900-luvun alussa!

Jutun jälkeen Jarkko Silén huomautti Tiedetuubin Facebook-sivulla aiheellisesti, että zoomeja toki oli aikaisemmin, kuten alla oleva It-elokuvan alku vuodelta 1927 osoittaa.

Ajatus vaihtuvafokaalisesta linssistä on peräisin jo 1800-luvun alusa, mutta ensimmäisen toimivan linssin, joka pysyi zoomattaessakin jotakuinkin tarkennettuna, patentoi Clile Allen vuonna 1902. Ensimmäinen sarjatuotantoon tullut elokuvakamerakäyttöön tarkoitettu zoom oli Bell ja Howall Cooken "Varo" (40 – 120 mm) vuonna 1932.

Beckin linssi oli kuitenkin mullistava siksi, että se oli ensimmäinen kätevä ja käytännöllinen zoom-objektiivi – ja koska sitä hehkutettiin runsaasti televisiossa, etenkin pesäpallo-otteluiden yhteydessä, nousi se myös suuren yleisön tietoisuuteen.

Parranajoa höyryllä vuonna 1800

To, 03/17/2016 - 10:03 Jari Mäkinen
Höyryparranajokone

Teollinen vallankumous käynnistyi 1700- ja 1800-lukujen vaihteessa, kun yhteiskunta Britanniassa muuttui radikaalisti niin sosiaalisesti, taloudellisesti, tieteellisesti kuin teknologisestikin. Muutos sai alkunsa uusista keksinnöistä ja löydöistä, ja voimansa koko mullistus sai höyrystä. 

Päivän kuvaPaitsi teollisuus, niin myös liikkuminen tapahtui pian höyryvoimalla! Ja niinpä nykyaikaisuus ja tekninen tulevaisuus olivat sama asia kuin höyrymoottorit.

Muutosta myös kritisoitiin, kuten aina uusia asioita, ja päivän kuvassa on tunnetun karikatyristin Shilsterin vuonna 1800 tekemä pilapiirros parranajosta höyryvoimalla. Piirros on tehty ikään kuin "Shavograph"-nimisen laiteen patenttihakemukseksi.

Pilapiirtäjän mielessä tällä mahtavalla laitteella pystyi ajamaan parrat nopeasti ja tehokkaasti ikään kuin liukuhihnatyönä, paitsi että pika-ajo nappasi asiakkailta myös neniä ja korvia.

Piirros on esillä Science Museumissa, Lontoossa, alla se on myös kokonaisuudessaan (otsikkokuvassa on vain itse piirrososa).

Haloo, Watson? Tulkaa tänne, tarvitsen teitä.

To, 03/10/2016 - 00:42 Jari Mäkinen
Ensimmäinen puhelin


Ja taas tärkeä tieteellistekninen merkkipäivä! Tänään tulee kuluneeksi tasan 140 vuotta ensimmäisestä puhelinsoitosta.


Päivän kuva10. maaliskuuta 1876 kuuluisa skottisyntyinen, mutta Yhdysvalloissa huiman uran tehnyt keksijä ja sähkötekniikan pioneeri Alexander Graham Bell kirjoitti päiväkirjaansa pienen huomion tapauksesta, joka ei suinkaan ole pieni ihmiskunnan historiassa.

Hänen keksimänsä puhelin, eli "harmoninen telegrammi" toimi!

Bell itse tosin osasi aavistaa, että puhelimesta tulee jossain määrin suosittu, sillä vielä samana päivänä hän kirjoitti isälleen kirjeen, missä hän totesi, että "jonain päivänä vielä telegraafijohtoja (siis puhelinjohtoja) vedetään jokaiseen taloon samaan tapaan kuin vesi- ja kaasuputkia", ja että "ihmiset voivat keskustella toistensa kanssa ilman, että heidän täytyy lähteä ulos kodeistaan".

Bell oli jo jonkin aikaa tehnyt työtä "harmonisen telegramminsa" kanssa Bostonissa sijaitsevassa huoneistossaan, ja hän oli saanut patentin keksinnölleen juuri paria päivää aikaisemmin.

Silti ensimmäinen puhelinsoitto tuli oikeastaan yllätyksenä. Bell otti luurin ja soitti yllättäen viereisessä huoneessa olleelle apulaiselleen, Thomas Watsonille, ja sanoi yksinkertaisesti: "Herra Watson, tulkaa tänne, tarvitsen teitä".

Eipä aikaakaan, kun puhelin toimi jo pitemmän langan päästä ja vähitellen yhä kauempaa ja kauempaa – kiitos puhelinkeskusten sekä koko ajan levittäytyneiden puhelinlinjojen. 

Noin 40 vuotta myöhemmin verkosto oli jo niin kattava, että Bell pystyi ottamaan tammikuussa 1915 ensimmäisen puhelun yli koko Amerikan mantereen. Vastaanottaja oli – kukapa muukaan – kuin Thomas Watson. Hän oli San Franciscossa ja Bell oli New Yorkissa.

Kuurojen ystävä

Ääni oli aina Bellin erityisen kiinnostuksen kohteena oletettavasti siksi, että hänen äitinsä ja myös vaimonsa olivat kuuroja. Muutettuaan Skotlannista Kanadaan vuonna 1870 (kun Bell oli 23-vuotias), hänen ensimmäinen työnsä oli kuurojen opettajana. 

Yritteliäs Bell avasi pian erityiskoulun kuuroille ja vuonna 1873 hänestä tuli äänifysiologian professori Bostonin yliopistossa.

Bell keksi sähköpianon ja tutki erilaisia tapoja äänen kuljettamiseen ja tallentamiseen, mihin liittyen hän pohti myös ääntä välittävän lennättimen tekemistä. Sen kehittämiseen hän uppoutui erityisesti perheen muutettua Yhdysvaltoihin, Bostoniin, vuonna 1874.

Patentin saaminen puhelimelle ei kuitenkaan ollut helppoa, sillä tunnettu amerikkalaiskeksijä Thomas Edison ja Elisha Grey olivat jo kehittäneet eräänlaisen puhelimen Western Union -sähkeyhtiön tilauksesta. Bell sai keksinnölleen kuitenkin tukea, ensin raharikkailta sijoittajilta (start-upit kävivät jo tuolloin kisaa sijoittajien huomiosta ja rahoista!) ja sitten myös patenttiviranomaisilta.

Bell perusti oman puhelinyhtiönsä vuonna 1877 ja teleyhtiönimi "Bell" on edelleen erittäin näkyvä Yhdysvalloissa liikuttaessa.

Puhelintekniikan lisäksi Bell oli kiinnostunut liikennevälineistä, ja hän kehitti myöhemmin mm. lentokoneita ja kantosiipialuksia.

Kuuluisin näistä lienee ensimmäisenä äänivallin rikkonut lentokone  Bell X-1 – tosin keksijämestari itse ei ollut enää konetta suunnittelemassa ja todistamassa historiallista lentoa vuonna 1947, koska hän kuoli 75-vuotiaana Kanadassa vuonna 1922.

Äkäpussin iki-ihana ensilento

La, 03/05/2016 - 12:33 Jari Mäkinen
Spitfire


Eräs ikonisimmista toisesta maailmansodasta kertovien elokuvien hahmoista on brittiläinen Spitfire-hävittäjä, jonka osuus Brittein saarten puolustamisessa saksalaisia vastaan olikin erittäin suuri. Sotasankari teki ensilentonsa tänään 80 vuotta sitten.


Päivän kuvaLähes kaikki tunnistavat Spitfiren ainakin alitajuisesti: sen elliptisen siivenpäät, kauniisti kaareutuva peräsin ja varsin sulava muoto tekevät siitä selvästi erilaisen ammoisen hävittäjäkoneen.

Kyllähän sen "arkkivihollinen" saksalainen Messerschmitt Bf109 ja toisen maailmansodan loppuvaiheessa mukaan tullut amerikkalainen Mustang ovat myös selvästi persoonallisia koneita, mutta silti Spitfire on aivan omassa klassikkoluokassaan.

Spitfiren suunnitteli Supermarine -lentokonetehtaan pääsuunnittelija Reginald J. Mitchell, jonka piirustuslaudalta lähti kaikkiaan 24 erilaista lentokonetta. Niistä Spitfire on ehdottomasti tunnetuin.

Kone suunniteltiin hyvin yksinkertaiseksi, metallirakenteiseksi yksipaikkaiseksi hävittäjäkoneeksi, jossa oli tehokkaat konekiväärit sekä voimakas Rolls-Roycen Merlin-mäntämoottori. Ensimmäisissä koneissa moottorin teho oli "vain" 1030 hevosvoimaa, mutta viimeisissä Spitfireissä tehoa oli yli tuplasti. 

Kuten hävittäjät nykyisinkin, oli kyseessä siis oikeastaan suuri moottori ja siivet, joilla voitiin nostaa aseistus taivaalle.

Supermarine-yhtiö piti majaansa Englannissa Eastleighin lentokentällä (mistä tuli myöhemmin Southamptonin lentoasema) ja Spitfiren prototyyppi nousi ensilennolleen myös sieltä.

Ohjaimissa tänään vuonna 1936 tapahtuneella ensilennolla oli kapteeni Joseph “Mutt” Summers, jonka kerrotaan sanoneen lennon jälkeen, että "älkää enää tehkö mitään, se on erinomainen juuri näin". 

Normaalistihan ensilennon jälkeen konetta vielä paranneltiin ja muuteltiin sen mukaan, missä sen ominaisuudet tai käyttäytyminen ilmassa antoivat aihetta. Yhä edelleenkin, vaikka koneen aerodynaamiset ominaisuudet voidaan ennustaa tietokonesimulaatioilla erittäin hyvin, ovat koelennot tärkeitä ja niillä löydetään paljon parannettavaa.

Tarina ei kerro kuinka paljon prototyyppiä viilailtiin ennen kuin konetta alettiin tuottaa teollisesti vuoden 1938 puolivälissä. Sen sijaan sen jälkeen konetta paranneltiin useaan otteeseen ja viimeiset Spitfiret olivat Kuninkaallisten ilmavoimien käytössä vielä vuonna 1954. Suurin syy koneiden varsin aikaiseen eläkkeelle lähettämiseen oli tuolloin tapahtunut suuri mullistus lentotekniikassa: suihkumoottori. Potkurilla ei sitä vastaan enää pärjännyt.

Spitfire aikalaisineen olivatkin potkurikoneiden viimeisiksi jääneitä valtiaita.

Se oli erinomainen lentää, nousi yhdeksässä minuutissa kymmen kilometrin korkeuteen ja mikä tärkeintä, se oli hyvin luotettava. Koneen lentäminen tosin oli vaativaa, sillä jo pelkästään sen voimakkaan moottorin ja suuren potkurin aiheuttama vääntö sai koneen hyppäämään ylösalaisin kokemattomissa käsissä heti rullaamaan lähdettäessä.

Koneita valmistettiin yli 12 000 kappaletta, ja lähimmät koneen käyttäjät Suomesta katsottaessa olivat Ruotsi ja Tanska. Myös Viro tilasi aikanaan itselleen Spitfire-koneita, mutta ei ennättänyt saamaan niitä ennen Neuvostoliiton miehitystä.

Supermarine Spitfire Mk II

Pituus 9,12 m
Siipien kärkiväli: 11,23 m
Korkeus: 3,86 m
Siipien pinta-ala: 22,48 m2
Massa tyhjänä: 2297 kg
Suurin lentoonlähtömassa: 3039 kg
Moottori: Rolls-Royce Merlin V12, 1470 hv / 1096 kW (2800 metrin korkeudessa)

Suurin nopeus: 595 km/h
Toiminasäde: 756 km
Pisin siirtolento: 1827 km
Suurin lentokorkeus: 11 125 m
Kohoamisnopeus: 13,2 m/s

Aseistus: 8 × .303 Browning Mk II -konekivääreitä siivissä

(Suomeksi "Spitfire" tarkoittaa äksyilijää tai ikävää, räksyttävää henkilöä, joka on koko ajan harmina.)

Otsikkokuva: Franck Cabrol. Kuvan koneella (malli Mk IX) on omat nettisivunsakin: MH434.

Tänään muistellaan puuskuttavaa pirua

Su, 02/21/2016 - 09:26 Jari Mäkinen
Trevithickin veturi


Täsmälleen 212 vuotta sitten tehtiin maailman ensimmäinen junamatka Walesissa, Iso-Britannissa. Siitä alkoi uusi aika ihmiskunnan historiassa, koska likkuminen tuli aiempaa paljon helpommaksi ja nopeammaksi.


Nykynäkökulmasta saavutus oli varsin vaatimaton: puuskuttava ja koliseva veturi kiskoi kevyesti tehtyä rautatietä pitkin viisi vaunua 16 kilometrin matkan Penydarrenista Abercynoniin neljässä tunnissa ja viidessä minuutissa. Vaunuissa oli 10 tonnia rautaa ja 70 miestä, joten vaikka junan keskinopeus oli vaivaiset 3,9 kilometriä tunnissa, oli saavutus erinomainen: hevosvoimin vastaavan rahtimäärän kuljettamiseen olisi mennyt paljon kauemmin.

Junan kehittäjä oli englantilainen kaivosinsinööri Richard Trevithick (1771 – 1833), joka innostui höyryvoimasta ollessaan lapsi, jolloin tarinan mukaan hän katseli lumoutuneena höyrymoottorilla toimivia, uusia ja uljaita vesipumppuja Cornwallissa.

Hän kouluttautui kaivosinsinööriksi ja erikoistui höyrykoneisiin. Trevithick kehitti erityisesti suurella höyrynpaineella toimivia moottoreita, joiden koko saattoi olla huomattavasti aiempia matalapainemoottoreita pienempi. 

Niinpä ajatus moottorin asentamisesta vaunujen voimanlähteeksi oli varsin looginen, tosin höyrymoottori oli vielä sen verran painava laite, että vaunu kaipasi vahvistetun tien kulkeakseen. Moottorin lisäksi ei vaunuun juuri muuta mahtunutkaan, joten toinen looginen idea oli tehdä juna: moottori on veturissa ja se vetää rahdilla ja matkustajilla lastattuja vaunuja.

Trevithick teki ensimmäisiä kokeitaan vuonna 1801.

Aivan ensimmäinen moottorivoimalla liikkunut ajuneuvo ei Trevithickin lokomotiivi kuitenkaan ollut, sillä ranskalainen Nicolas-Joseph Cugnot oli tehnyt kolmipyöräisen höyrykärryn jo vuonna 1770. Sen periaate oli erinomainen, mutta puuvaunu ei kestänyt ajoa, moottori oli alitehoinen ja kokonaisuus ei toiminut lainkaan. Voisi sanoa, että Cugnot oli vuosikymmeniä edellä aikaansa.

Trevithickin "Puuskuttavaksi piruksi" kutsuttu laite kuljetti kuutta matkustajaa jouluaattona, mutta kolmea päivää myöhemmin kulkupeli tuhoutui tulipalossa, kun sen kuljettajat olivat käymässä pubissa ja unohtivat huolehtia siitä, että höyrymoottorissa oli riittävästi vettä. Vesi kiehui loppuun, laite kuumeni ja paloi lopulta poroksi.

Seuraaja oli 21. helmikuuta 1804 ensimmäisen julkisen matkansa tehnyt veturi. Itse asiassa veturilla oli tehty jo aikaisemmin koeajoja, ja tänään 212 vuotta sitten tapahtunut ajo oli veto. 

Trevithick oli myynyt junan patentin kaivospatruuna Samuel Homfraylle, joka löi vetoa toisen kaivoksenomistajan, Richard Crawshayn, kanssa siitä, että juna voisi kuljettaa kymmenen tonnia rautaa kaivoksen ja sulattamon välillä. Homfray voitti vedon, mutta molemmat olivat tyytyväisiä, koska juna teki kaivostoiminnasta paljon kannattavampaa. Mukana näytösajon yleisössä oli myös hallituksen edustaja ja lehdistöä, joten tieto junamatkasta levisi tehokkaasti kaikkialle Britanniassa – ja muuallekin.

Särökäyrää jo vuodesta 1897

Ma, 02/15/2016 - 12:44 Jari Mäkinen


Tänään vuonna 1897 saksalainen Ferdinand Braun julkaisi Annalen der Physik und Chemie -sarjassa artikkelin keksinnöstään, jota hän kutsui nimellä “Braunin putki”. Se oli ensimmäinen oskilloskooppi, kaikkien laboratorioiden peruslaite ja perinteisen televisioputken äiti.


Päivän kuvaBraunin keksintö oli katodisädeputki, jonka avulla pystyttiin elektronivirtaa sähkömagneeteilla ohjaamalla "piirtämään" putken litteälle, fluoresoivalla aineella päällystetylle pinnalle.

Keksinnön taustalla oli jo aiemmin tunnettu ilmiö, missä elektronien vuo siirtyy ilmasta tyhjässä lasiputkessa eteenpäin. Jos putken päässä on ainetta, joka alkaa hohtaa elektronisuihkun siihen iskeytyessä, näkyy pinnalla piste paikassa, mihin elektronisuihku osuu.

Braunin idea oli kiihdyttää ja ohjata sähköisesti varattuja elektroneja sähkömagneeteilla. Hän kiihdytti elektrojeja ensin sähkömagneetilla ja sen jälkeen muutti niiden lentorataa pystysuunnassa putken ympärille kierretyllä sähköjohtimella sekä vaakatasossa nopeasti pyörivällä peilillä. Tuloksena oli näytössä oleva käyrä, joka näytti miten elektronisuihkun pystysuunnassa poikkeuttamiseen käytettävän sähkövirran voimakkuus muuttui.

Peilin pyörimisnopeutta säätämällä Braun pystyi säätämään syntyvän kuvaajan vaakaskaalaa, siis aika-akselia, kun taas pystysuunnassa skaalaa pystyttiin muuttamaan signaalin vahvistusta muuttamalla.

Kauneimmillaan tuloksena oli säännöllistä sinikäyrää, jota säännöllinen harmoninen värähtely synnyttää, karmivimmillaan raastavaa särökäyrää.

Keksintö oli erittäin kätevä kaikkialla, missä sähkövirran voimakkuutta ja signaalin muotoa täytyi pystyä katsomaan tarkemmin. Sähkösignaali saattoi tulla mistä tahansa lähteestä mikrofonista valon määrään reagoivaan valoherkkään kennoon, jolloin oskilloskoopille löytyi heti käyttöä tekniikan ja fysiikan lisäksi kaikkialta, missä piti mitata jotain. 

Oskilloskooppi toimii siis vähän kuin piirturi, mutta sillä saa kätevästi nähtävään muotoon hyvinkin nopeita signaalinvaihteluita. Käyttämällä kuvaruudussa vielä hitaasti himmenevää materiaalia, pystyttiin signaalin kuva jättämään ruudulle vähäksi aikaa elektronisäteen ohi menon jälkeenkin. 

Sittemmin kuvaajan synnyttämiseen on käytetty elektroniikkaa ja "perinteistä" magneettien avulla toimivaa katodisädeputkea tai nyttemmin mitä tahansa näyttöruutua, johon digitaalinen mittari tuottaa kuvaajan – tai useampia erilaisia kuvaajia samanaikaisesti. 

Nykyiset oskilloskoopit ovat käytännössä kaikki digitaalisia, joissa signaalia voidaan analysoida hyvinkin tarkasti, tallentaa muistiin, verrata muihin signaaleihin ja siirtää tietokoneelle tarkempaa analyysia tai tulostusta varten.

Otsikkokuva: C-Serpents / Flickr

Puuhavinkki uudelle vuodelle: tee-se-itse lentokone

Ma, 01/04/2016 - 11:22 Jari Mäkinen
W.F. Quimbyn lentokone

Päivän kuva

Uusi vuosi tuo monelle mukanaan uudet harrasteet, ja tässä vinkki kaikille lentämisestä ja/tai nikkaroinnista kiinnostuneille: W.F. Quinbyn lentokone vuodelta 1869.

Wilmingtonin kaupungista Yhdysvaltain Delawaresta kotoisin ollut Quinby patentoi keksimänsä lentävän koneen 5. lokakuuta vuonna 1869.

Piirros on saatavilla Yhdysvaltain patenttitoimistosta numerolla 95 513, ja se on jo vapautunut kaikkien käytettäväksi. 

Quinbyn keksintö on luokiteltu "ihmisvoimalla toimivien lentolaitteiden" joukkoon ja sen ohessa olevassa keksintökuvauksessa Quinby toteaa, että kyseessä on "parannettu" versio lentävästä koneesta. Parannukset, joita hän siis on tehnyt jo aiemmin tekemäänsä keksintöön, ovat "siivet, joiden pintakankaiden asettelu muistuttaa läheisesti joitain lintujen siipien ominaisuuksia". 

Tämä ei jäänyt Quinbyn viimeiseksi lentokonekeksinnöksi, vaan hän kirjasi niitä vuosien varrella koko joukon patenttitoimistoon. Nähtävästi syynä uusiin, parannettuihin versioihin oli se, että lentolaitteilla ei koskaan päässyt ilmaan, mutta toiveikkaana Quinby kehitteli keksintöään yhä lähemmäksi lentokelpoisuutta. Tai sitten ei.

Joka tapauksessa Quinbyn lentokoneen tekeminen ja sillä lentämään pyrkiminen tuskin rikkoo tiukkoja ilmailumääräyksiä, koska sillä ei pääse lentoon. Niinpä oletamme, ettei koneen "lentämiseen" myöskään vaadita lupakirjaa; sen sijaan kännykkä olisi syytä pitää lähellä, sillä ainoa tapa päästä ilmaan tällä värkillä on putoaminen – ja silloin lentomatka saattaa päättyä ikävästi ambulanssin tarpeeseen.