sähköpurje

Koska sähköpurje ei tarvitse lainkaan ajoainetta, se pystyy siirtymään asteroidilta toiselle periaatteessa loputtomasti. Asteroideja on suuri määrä ja kaikkia tai edes edustavaa otosta niistä on vaikea tutkia perinteisellä menetelmällä kuten ionimoottorialuksella. Silloin jokaista kiinnostavaa asteroidia varten tarvittaisiin yleensä uusi avaruusalus laukaisuineen. 

"Tämän takia on tehokkaampaa tutkia asteroidivyöhykettä käyttämällä sähköpurjetta, koska silloin samalla missiolla voidaan tutkia suurempaa määrää asteroideja", toteaa tutkija Pekka Janhunen.

Samaan aikaan NASAn Marshall Space Flight Centerissä Alabamassa on käynnissä oma HERTS-niminen sähköpurjeprojekti. Siinä tutkitaan sähköpurjeen käyttöä lennolla, jonka tarkoitus on matkata ulos Aurinkokunnasta tähtienväliseen avaruuteen.

Kuva: Alexandre Szames

Uutinen perustuu Ilmatieteen laitoksen julkaisemaan tiedotteeseen.

Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallinto NASA on valinnut Ilmatieteen laitoksen tutkijan Pekka Janhusen kehittämän sähköisen aurinkotuulipurjeen periaatteeseen perustuvan HERTS-projektin jatkokehitettäväksi.

Kyseessä on NASAn tulevaisuuden tekniikoita hahmotteleva projekti (NASA Innovative Advanced Concepts, NIAC), joka valitsee joka vuosi muutamia hankkeita ehdotusten perusteella kehitettäväksi eteenpäin, ensin vaiheeseen 1 ja sitten toiseen vaiheeseen. Monet näistä jäävät tutkimusasteelle, mutta toisinaan niistä kehkeytyy laajempia hankkeitakin. 

HERTS (eli Heliopause Electrostatic Rapid Transit System) etenee nyt toiseen vaiheeseen sen jälkeen kun se valittiin kaikista alustavista hakemuksista jo viime vuoden kesäkuussa eteenpäin. Tässä vaiheessa hanke saa 500 000 dollaria ja sen voimin työtä tehdään noin kahden vuoden ajan.

Suomalaiset eivät voineet ehdottaa sähköistä aurinkopurjetta suoraan NASAlle, vaan virallisesti kyseessä on NASAn Marshallin avaruuslentokeskuksessa tutkijana olevan Bruce Wiegmannin työryhmän ehdotus. Mukana siinä ovat Janhusen lisäksi joukko yhdysvaltalaistutkijoita, joiden voimin hanke etenee nyt siis toiseen vaiheeseen.

Sähköpurjeen avulla planeettainvälisiä lentoja voitaisiin nopeuttaa huomattavasti ja se mahdollistaisi myös lennot Aurinkoa avaruudessa ympäröivään heliopaussiin vain noin 15 vuodessa – siis olennaisesti nopeammin kuin nykytekniikalla. Tekniikan hankaluutena on sen suuri koko (purje olisi kilometrejä halkaisijaltaan) ja se, että purje koostuu suuresta määrästä yksittäisiä, pitkä sähköjohtimia, joiden hallinta on hyvin haastavaa. Mutta nyt myönnetyn tutkimusrahoituksen turvin näitä haasteita voidaan ratkaista.

Suomen ensimmäinen satelliitti, Aalto-1, tutkii samaa periaatetta avaruudessa, mutta sen mukana on vain hyvin yksinkertainen versio purjeesta – vain yksi lanka – ja tarkoituksena onkin testata periaatteen toimintaa sekä sen mahdollista käyttämistä satelliitin ratanopeuden jarruttamiseen.

Ilmatieteen laitoksen tutkijan Pekka Janhusen keksimä sähköpurje on askeleen lähempänä oikeaa käyttöä, kun NASA valitsi 5. kesäkuuta edelleen kehitettäväksi 12 uudenlaista avaruusluotainhanketta. Mukana on sähköpurjetta käyttävä, aurinkokunnan ulko-osia tutkiva luotainidea.

Nämä kuuluvat ns. NIAC-ohjelmaan (NASA Innovative Advanced Concepts), missä tarkoituksena on hahmotella uusia tekniikoita tulevaisuuden avaruushankkeissa käytettäviksi. Nyt valitut suunnitelmat eivät pääse kaikki taivaalle, vaan niille annetaan tässä vaiheessa 100 000 dollaria rahaa ja noin vuoden päivät aikaa jatkokehittelyä varten. Näistä valittaville hankkeille annetaan lisärahoitusta ja -aikaa, ja näistä lopulta valittavat pääsevät mahdollisesti lentoon.

Vaikka matkaa toteutukseen on vielä paljon, on kyseessä kuitenkin suuri askel eteenpäin suomalaiskehitteiselle sähköiselle aurinkotuulipurjeelle. Sen ideana on poikkeuttaa sähköisesti varattujen liekojen vaikutuspiiriin tulevia aurinkotuulen protoneja. Jokainen protoni antaa pienen impulssin ja kokonaisuutena saadaan aikaan jatkuva työntövoima.

Paitsi että purjeella saadaan ikään kuin ilmaista työntövoimaa Auringosta, pystytään tekniikalla ainakin periaatteessa saavuttamaan kolme (tai jopa neljä) kertaa suurempia nopeuksia kuin parhailla nykyisillä rakettimoottoreilla. Erityisen hyvin sähköpurje soveltuisi siis kevyisiin luotaimiin, joilla pitäisi lentää nopeasti ja kauas.

Nyt NASAn jatkoon valitsema, sähköpurjetta hyödyntävä HERTS -luotain on juuri tällainen: Heliopause Electrostatic Rapid Transit System (HERTS) on Aurinkoa tähtienvälisessä avaruudessa ympäröivää aluetta tutkiva alus, joka voisi lentää aurinkokunnan ulko-osiin ja sen ulkopuolellekin jo aikavälillä 2025-2030. Lennon tärkein tehtävä olisi tutkia heliopaussia, eli aluetta, joka erottaa aurinkokunnan ja tähtienvälisen avaruuden toisistaan.

"NASAn Marshallin avaruuslentokeskuksen tutkijat olivat tutustuneet sähköpurjekonseptiin julkaisujemme perusteella, ja olivat olleet alkuun terveen skeptisiä, mutta nyt uskovat siihen ja haluavat saada sen lentämään", kertoo Pekka Janhunen, joka on mukana hankkeessa ulkoisena neuvonantajana.

"Aika näyttää, miten HERTS etenee, mutta ainakin tässä vaiheessa innostus siellä Tennessee-joen varrella kova!"

Viron ensimmäinen satelliitti yrittää uudelleen avaruuteen tiistaina aamulla. ESTCube-1:n oli määrä ratsastaa avaruuteen Vega-kantoraketilla lauantaiaamuna Suomen aikaa, mutta sääolojen vuoksi laukaisua lykättiin. Suunniteltu lähtöaika on klo 5:06 Suomen aikaa tiistaina 7. toukokuuta.

Kyseessä on uuden eurooppalaisen kantoraketin toinen koelento, joten siihen suhtaudutaan vielä erityisellä varovaisuudella. Vegan ensimmäinen lento helmikuussa 2012 sujui ongelmitta, joten toiveet toisenkin lennon sujumisesta suunnitelman mukaan ovat korkealla. Laukaisulle annettiin torstaina vihreää valoa, kun viimeisissä tarkastuksissa niin kantoraketti, maajärjestelmät kuin mukana olevat satelliititkin havaittiin valmiiksi.

Vegan kyydissä avaruuteen lentää kolme satelliittia. Suurin on Proba-V, ESA:n kasvillisuutta tutkiva satelliitti, joka jatkaa ESAn pienten, kokeellisten, uusia tekniikoista testaavien Proba-satelliittien sarjaa. Se irtoaa omille teilleen raketista ensimmäisenä; niinpä belgialaista tekoa oleva Proba-V matkustaa raketissa aivan sen nokkakartion kärjessä.

Seuraavana avaruuteen vapautetaan VNREDSat-1, Astrium-yhtiön Vietnamin teknologia- ja tiedeakatemialle rakentama tutkimussatelliitti.

Viimeisenä vuorossa on ESTCube-1, joka suunnitelman mukaan singotaan raketin sisältä kuljetuslaatikostaan pienen jousen ponnauttamana ulos avaruuteen kahden tunnin ja 48 sekunnin kuluttua laukaisusta.