arianespace

Aeolus kuuluu Euroopan avaruusjärjestön maapalloa tutkivien Earth Explorer -satellittien sarjaan ja se on lajissaan ensimmäinen. Tuulta on mitattu aikaisemminkin erilaisin menetelmin, mutta Aeoluksen ultraviolettivalon alueella toimiva LIDAR on lajissaan ensimmäinen. Se on myös parempi ja tarkempi kuin mikään aikaisempi tutkimuslaite. Ei ihme, että sen tekemisen kanssa on ollut ongelmia.

Tutkijat saavat pian lähes reaaliajassa tietoa planeettamme tuulitilanteesta. Tämä auttaa ymmärtämään paremmin sitä, miten ilmakehä toimii: miten tuuli, ilmanpaine, lämpötila ja ilman kosteus liittyvät toisiinsa. Tämän ansiosta pystytään selvittämään myös sitä, miten tuulet vaikuttavat lämmön sekä kosteuden kiertoon maapallon pinnan, merien ja ilmakehän välillä. .

Siinä missä Aeoluksen havaintojen tuoma apu muun muassa ilmaston muuttumista koskevalle tutkimukselle on epäsuoraa, voidaan satelliitin keräämiä tietoja käyttää ihan sellaisenaan apuna sääennusteissa sekä vaikkapa pölyn, saasteiden tai siitepölyn kulkeutumisen arvioinnissa.

Aeoluksen 1,5 metriä halkaisijaltaan olevaa teleskooppiosaa tarkistetaan ennen kuin satelliitti laitettiin rakettiin.

Aeolus saapui laivalla Kouroun avaruuskeskukseen kesäkuun alussa ja sen jälkeen sitä on valmisteltu laukaisuun.

Se lähetetään matkaan Vega-kantoraketilla, jolle kyseessä on 12. lento. Kaikki aiemmat lennot ovat onnistuneet hyvin. Aeolus asennettiin raketin nokkakartion sisälle viime viikolla ja kuljetettiin laukaisupaikalla odottaneen raketin luokse sekä nostettiin sen päälle.

Alkuperäisen suunnitelman mukaan laukaisu olisi tapahtunut ensi yöllä klo 00.20 Suomen kesäaikaa, mutta koska sää laukaisupaikalla ei ole häävi ja ennusteen mukaan tuulet olisivat suunnitellun laukaisun aikaan liian kovia turvallista laukaisua varten, päätettiin jo eilen lähtöä lykätä ainakin 24 tunnilla.

Jos sää ei tuota yllätyksiä, tapahtuu lentoonlähtö nyt siis keskiviikon ja torstain välisenä yönä Suomen ajan mukaan – laukaisupaikalla Kouroussa tuolloin on vielä keskiviikon alkuilta.

Perjantain laukaisun ensimmäinen vaihe laskeutui suunnitellusti Atlantilla odottaneen lavetin päälle.

1. Tämä on oikeasti uudelleenkäytettävä raketti

SpaceX on osoittanut jo hienosti, miten Falcon 9 -kantorakettien ensimmäiset vaiheet saadaan palautettua takaisin alas niin kiinteälle maalle kuin merellä kelluvalle laskeutumisalustalle. 

Tähän mennessä näin on tehty 25 kertaa: 14 lentoa on tehty siten, että ensimmäinen vaihe on laskeutunut merellä olevalle lavetille, ja 11 ensimmäistä vaihetta on laskeutunut rannalle. Kahdeksan näistä palautetuista vaiheista on laukaisu uudelleen ja kaikki ovat toimineet hyvin. 

Perjantain lennolla oli käytössä uusi versio ensimmäisestä vaiheesta. Sen tekemisessä oli otettu huomioon raketteja puhdistettaessa ja uuteen lentoon valmistellessa tehtyjä havaintoja. Uuden ensimmäisen vaiheen rakettimoottorit on kiinnitetty eri tavalla, rakenteessa on muutoksia ja niiden pintamateriaalit kestävät paremmin kuumennusta, jonka kohteeksi vaiheet joutuvat alas palatessaan.

Parannusten ansiosta rakettivaiheet voidaan – ainakin suunnitelmien mukaan – lennättää uudelleen sata kertaa, ja kymmenen lentoa voidaan tehdä peräjälkeen vain hyvin pienin korjauksin. Periaatteessa vaihe tulee vain alas, se tarkastetaan ja voidaan käyttää saman tien uudelleen. Kymmenennen lennon jälkeen osia pitänee vaihtaa ja vaihe täytyy käydä tarkemmin läpi.

Musk lupasi, että vuoden kuluessa yhtiö aikoo lennättää saman ensimmäisen vaiheen uudelleen 24 tunnin sisällä. Tätä hän tosin uhosi tapahtuvaksi jo viime vuoden puolella, mutta aikataulu on viivästynyt; ajankohdan sijaan kannattaakin kiinnittää huomio siihen, että näin tulee varmasti käymään ja sen ansiosta rakettien lennätykset tulevat paljon edullisemmiksi ja helpommiksi.

Ensimmäisen vaiheen uudelleenkäyttämisen lisäksi SpaceX aikoo ottaa käyttöön myös uudelleenkäytettävät nokkakartiot ja raketin toiset vaiheet. Näiden talteen ottamisesta on tehty jo kokeita, mutta ne eivät ole vielä onnistuneet. Periaatteessa näin kuitenkin voidaan tehdä ja varmasti niin tukee käymään.

Toisen vaiheen uudelleenkäyttö on paljon vaikeampaa, koska se palaa takaisin suurella nopeudella kiertoradalta ja sen saaminen laskeutumaan siististi jaloilleen on hyvin hankalaa. SpaceX:n idea vaiheen palauttamisesta alas suurten, puhallettavien pallojen avulla on kuitenkin hyvä ja toimii teoriassa. 

Ainakin periaatteessa siis koko Falcon 9 voisi olla siis uudelleenkäytettävä.

2. Avaruuslaukaisun hinta romahtaa

Vaikka Falcon 9:stä voitaisiin kätevästi käyttää uudelleen ainoastaan sen ensimmäiset vaiheet, niin jo raketin nykyversiolla satelliitin laukaisun hinta avaruuteen tulee putoamaan olennaisesti. Ensimmäinen vaihe on raketin suurin ja kallein osa, joten jo niitä kierrättämällä hintaa voidaan laskea. 

Näyttää siltä, että aiemmin SpaceX:n mainostama 30 prosentin hinnan lasku on oikeasti suurempi. Nyt Musk puhuu vain 5-7 miljoonaa dollaria (noin 4-6 milj. euroa) maksavasta satelliittilaukaisusta, mikä on vain kymmenesosa nykyisestä hintatasosta. Vaikka tässä olisi hieman löysän puheen lisää, on suunta kohti olennaisia hinnanalennuksia.

Tämä tarkoittaa sitä, että yhä useammat voivat käyttää avaruutta hyväkseen, mikä lisää laukaisujen kysyntää, mikä osaltaan pudottaa hintoja edelleen. 

Sana vallankumous ei etenkään tässä mielessä ole yhtään liioittelua.

3. Kilpailijat ovat pulassa

SpaceX ei ole päässyt markkinajohtajaksi helpolla. Se on kehittänyt härkäpäisesti konkarien ja "viisaampien" neuvojen vastaisesti tekniikkaansa yli 14 vuoden ajan, eikä ole masentunut takaiskuista. 

Yhtiön kilpailijat ovat puolestaan lennättäneet perinteisiä kantorakettejaan aivan kuten ennen, ja vasta viime vuosina ne ovat alkaneet pohtia miten vastata SpaceX:n asettamaan haasteeseen.

Pahimmassa pulassa on eurooppalainen Arianespace, joka käyttää pääasiassa Ariane 5 -kantorakettia. Ariane on ollut kaupallisten satelliittilaukaisuiden työhevonen siitä alkaen, kun se tuli käyttöön 1990-luvun lopussa. Silloin Ariane 5 oli uusi raketti, joka oli 1960-luvulta peräisin olevia (edelleen käytössä olevia) amerikkalaisraketteja yksinkertaisempi, tehokkaampi ja edullisempi suhteessa laukaistavaan massaan.

Nyt tekeillä on uusi Ariane, numeroltaan kuusi. Se on vieläkin yksinkertaisempi ja sen koko on sopeutettu sopimaan paremmin nykyisin laukaistavien tietoliikennesatelliittien massoihin. Mutta se on edelleen kertakäyttöinen, perinteisen tyylinen raketti.

Raketista on tulossa muutama versio, joista pienimmän laukaisu maksaa arvioiden mukaan 75 miljoonaa euroa ja raskaimman 90 miljoonaa. Eroa on hieman verrattuna SpaceX:n lupaamaan, jotakuinkin saman kokoisen satelliitin laukaisevaan Falcon 9:ään ja sen noin viiteen miljoonaan euroon.

Euroopassa tutkitaan kyllä aktiivisesti erilaisia uudelleenkäytettäviä raketteja, mutta juuri nyt olemme kaukana takana kehityksessä. Ei ihme, että Arianespacen johtaja Stéphane Israël on taas nyt toukokuun puolivälissä kehottanut puolipaniikissa eurooppalaisia avaruusrahoituksesta vastaavia päättäjiä reagoimaan; Ariane-raketteja valmistava Airbus tekee jo itse omia suunnitelmiaan, mutta koska Ariane on poliittisvetoinen projekti, ei se pysty menemään itsekseen eteenpäin ilman, että nyt käynnissä oleva Ariane 6 -työ joutuisi hankaluuksiin. Vaikea ongelma.

Callisto on suunnitteilla oleva uudelleenkäytettävän raketin demoversio. Sen takana ovat Ranskan ja Saksan avaruushallinnot. Ensilentoa suunnitellaan vuodeksi 2020. Kuva: CNES.

5. Luotettavuus paranee

Nyt lentänyt Falcon 9:n versio on tehty täyttämään kaikki miehitettyjen avaruuslentojen turvallisuusmääräykset, koska tämän avulla SpaceX aikoo lennättää astronautteja kyytivää Dragon-alustaan avaruuteen.

Tämä tarkoittaa monia luotettavuutta parantavia muutoksia, mutta ennen kaikkea sitä, että raketin tulee kestää suurempia ulkoisia voimia laukaisun aikana ilman vaurioita ja sen systeemien pitää olla moninkertaisesti varmennettuja. Esimerkiksi rakenteet ovat nyt tehty siten, että ne kestävät 40 % enemmän voimia kuin laukaisun aikana odotetaan tapahtuvan.

Jo nyt Falcon 9 on ollut siinä mielessä kilpailijoitaan parempi, että se on voinut jatkaa lentoaan normaalisti, vaikka kaksikin sen moottoreista rikkoontuisi laukaisun aikana. 

Parempi luotettavuus on luonnollisesti hyvä uutinen myös satelliittien laukaisijoille. Satelliitteja vakuuttavat yhtiöt puolestaan joutuvat laskemaan vakuutushintojaan, mikä osaltaan vähentää kustannuksia. Vakuutukset eivät ole pakollisia, mutta lähes kaikki ottavat sellaisen.

Suunnitelmien mukaan ensimmäinen uuden Dargon-aluksen lento tapahtuu elokuussa, joskin on mahdollista, että tätä automaattisesti ilman matkustajia tehtävää lentoa tullaan lykkäämään. Astronautteja kyytiin otetaan vasta aikaisintaan loppuvuodesta; uuden Falcon 9:n täytyy lentää virheettömästi seitsemän kertaa ennen kuin ihmisiä uskalletaan laittaa sen nokkaan.

Kuvapari näyttää uuden (oikealla) ja vanhan (vasemmalla) Falcon 9:n olennaisimmat ulkoiset erot: uudelleensuunnitellut laskeutumisjalat ja hiilikuituinen osa ensimmäisen ja toisen vaiheen välissä.

6. SpaceX on pian alan valtias

SpaceX-yhtiöllä on nykyisin käytössään kolme laukaisualustaa, joista se pystyy tekemään laukaisuita jo nyt lähes samanaikaisesti. Kaksi näistä on Floridassa ja yksi Kaliforniassa, ja ne soveltuvat hyvin niin tietoliikenne- kuin tutkimussatelliittienkin laukaisuun. Kennedyn avaruuskeskuksessa oleva alusta sopii myös miehitetyille avaruuslennoille ja mistä tahansa voidaan laukaista rahteja pois maapalloltakin. 

Yhtiöllä on siis käytössään nyt yhtä monta laukaisualustaa kuin Euroopalla Kouroussa olevassa avaruuskeskuksessa ja enemmän kuin kilpailijoillaan.

Tähän mennessä tänä vuonna SpaceX on tehnyt yhdeksän lentoa ja viime vuonna se teki kaikkiaan 18 lentoa. Tänä vuonna se aikoo tehdä noin 30 lentoa.

Kun se alkaa vielä laukaisemaan rakettejaan tätäkin useamminkin, ensi vuonna mahdollisesti jo useita viikossa, tulee siitä pian alan ehdoton valtias. Kuka ostaisikaan kyytejä enää muilta, jos hinta on edullinen ja lentoja tehdään koko ajan?

Monopolitilanne on kuitenkin aina ongelmallinen, koska kilpailu tekee aina hyvää – ja jos Falcon 9:lle tapahtuu onnettomuus ja lennot joudutaan keskeyttämään, on tuloksena varsin suuri kaaos. Toivottavasti kilpailijat pääsevät samalle tasolle pian. 

Väläys tulevasta: BFR syrjäyttää Falcon 9:n

SpaceX laukaisi alkuvuodesta Falcon 9:n raskaan version ja sinkosi sillä näyttävästi Tesla -urheiluauton planeettainväliseen avaruuteen. Voi olla, että näitä lentoja ei pahemmin tulla enää tekemään, koska yhtiön valmisteilla oleva uusi, suuri raketti BFR (Big Falcon Rocket) tulee syrjäyttämään sen.

Musk on twiittaillut aina välillä kuvia BFR:n osista ja nähtävästi työt sen tekemiseksi ovat jo varsin pitkällä. Yhtiö on varannut niiden valmistamiseen paikan Kaliforniasta sopivasti Long Beachin sataman luota ja raketin prototyypin testaaminen alkaa ensi vuonna. Jos kaikki käy nyt suunnitellusti, ensimmäinen raketti lentäisi vuonna 2020.

BFR on kokonaan uudelleenkäytettävä ja se pystyy nostamaan 150 tonnia kerrallaan Maata kiertämään. Siitä onkin aikomus tehdä ensimmäinen todellinen avaruusrekka, jolla viedään rahtia kimppakyydillä avaruuteen. Nyt jokainen satelliitti lähetetään omalla raketillaan, tai parhaimmillaan kyydissä on kolme satelliittia – kun mukaan ei lasketa nanosatelliitteja, joita voidaan viedä jo satakuntakin kerralla. Vastaisuudessa isojenkin satelliittien kanssa tehdään juuri niin: BFR vie ne ylös ja sinkoaa siellä omille teilleen.

Falcon 9 Heavyä ei siis tarvita mihinkään, ja itse asiassa Falcon 9 jäänee pian myös eläkkeelle. Se saattaa olla antiikkinen jo viiden vuoden päästä (Ariane 6:sta ja muista tekeillä olevista uusvanhoista raketeista ei kannata edes puhua tässä yhteydessä).

Amazon-miljardööri Jeff Bezosin Blue Origin on tekemässä vastaavanlaista New Glenn -rakettia, jonka tehdas on jo harjakorkeudessa Floridassa Cape Canaveralissa.

Vaikka perinteisistä avaruusyhtiöistä ei näytäkään olevan vastaajiksi kilpailuun tässä uuden avaruusajan alussa, on tiedossa todella kiinnostavia aikoja. Ja perjantainen Falcon 9:n lento oli tässä yksi tärkeä välitavoite.

(Juttua on korjattu: satelliitti oli Bangladeshin tilaama, ei Indonesian, kuten tekstissä alun perin kirjoitettiin)

Mitä lennolla tapahtui?

Ariane 5:n lento VA541 nousi lentoon suunnitellusti eilen 25.1. klo 19.20 paikallista aikaa Kouroussa, eli klo 00.20 Suomen aikaa. 

Lento sujui normaalisti aina siihen saakka, kunnes raketin ensimmäinen vaihe lopetti toimintansa ja irtosi. Kun aikaa lentoon lähdöstä oli kulunut hieman yli yhdeksän minuuttia, aloitti toisen vaiheen moottori toimintansa ja raketin lähettämän telemetriasignaalin piti tulla kuuluviin maa-asemalla. 

Näin ei käynyt, vaan raketin toinen vaihe pysyi mykkänä. Lennonjohto ei pystynyt seuraamaan lentoa ja siksi epäilykset lennon epäonnistumisesta alkoivat nopeasti kasvaa.

Lennonjohdolla tosin ei ollut tässä vaiheessa enää mitään muuta tekemistä kuin lennon seuranta, sillä raketti teki työtään omien tietokoneidensa ja niihin tallennetun lentoprofiilin mukaisesti. 

Ja Ariane nähtävästi hoiti hommansa itsenäisesti loppuun saakka, sillä myöhemmin kumpikin satelliitti irtosi omille radoilleen ja niiden omistajat saivat niihin yhteydet.

Toistaiseksi ei kuitenkaan tiedetä vielä – ainakaan virallisesti – kuinka täsmälleen SES 14- ja  Al Yah 3 -tietoliikennesatelliitit ovat niille aiotuilla radoillaan. 

Ne piti viedä niin sanotulle supersynkroniselle radalle, mikä on noin 9000 kilometriä normaalia korkeammalla.

Tietoliikennesatelliitit, joiden lopullinen kiertorata on noin 36 000 kilometrin korkeudessa päiväntasaajan päällä, viedään yleensä raketilla "vain" radalle, joka vie niitä kohti lopullista rataansa.  Satelliitit siirretään tältä omin pienten moottoriensa avulla lopulliselle radalle.

Tavallista korkeampi siirtorata kuitenkin vähentää satelliittien omaa työtä ja säästää siten polttoainetta varsinaiseen toimintaan. Voi olla, että tällä kerralla säästö jääkin varsin vähäiseksi, mikäli satelliitit joutuvat korjaamaan rataansa epätarkan laukaisun vuoksi.

Vaikka Ariane 5 näyttääkin toimineen suunnitellusti, tutkitaan telemetrian katkeaminen varmasti perin pohjin ennen seuraavaa lentoa. Tämä kuitenkaan ei todennäköisesti aiheuta suuria paineita laukaisuohjelman suhteen. 

Viime vuosina satelliittioperaattorit ovat lähettäneet avaruuteen yhä suurempia ja kyvykkäämpiä satelliitteja. Tällaiset satelliitit ovat massaltaan jopa kuutisen tonnia.

Tälle hurjalle kasvulle on kuitenkin tulossa nyt vastatrendi: pienet geostationaarisatelliitit. Elektroniikan pienentyessä ja tekniikan kehittyessä voidaankin tehdä sellaisia satelliitteja kuin nyt laukaistu Hispasat 36W-1. 

Kyseessä on ESAn ARTES-tietoliikennesatelliittien kehitysohjelman puitteissa suunniteltu ja saksalaisen OHB System -yhtiön tekemä pienikokoinen geostationaarinen tietoliikennesatelitti, joka massaltaan 3 210 kg – siis samaa luokkaa kuin paljon vaatimattomammat tietoliikennesatelliitit olivat vielä 2000-luvun alussa.

Tämä "SmallGTO", eli "pieni geostationaariradalle laukaistava satelliitti" on pienestä koostaan ja massastaan huolimatta täysiverinen tietoliikennesatelliitti. Siinä on 20 Ku-alueella olevaa transponderia (suurella tiedonsiirtonopeudella toimivaa laitteistoa, jotka ottavat signaalin vastaan ja lähettävät sen edelleen), kolme Ka-alueen transponderia (hieman suuremmalla taajuudella toimivaa transponderia), nykyaikaiset suuritehoiset aurinkopaneelit sekä antennit, joiden keilan kokoa ja suuntaa voidaan muuttaa kätevästi.

Satelliitit on suunniteltu myös edullisesti ja helposti sarjatuotettavaksi.

Tämä satelliitti, Hispasat 36W-1, on tehty espanjalaiselle tietoliikenneyhtiölle, joka sijoittaa tämän satelliitin Atlantin päälle välittämään tietoa Espanjan ja Portugalin sekä Etelä-Amerikan ja Kanarian saarten välillä.

Ensikerta Sojuzille

Laukaisu oli tavanomaista jännittävämpi myös siksi, että kyseessä oli ensimmäinen Sojuz-kantoraketilla tehty geostationaarilaukaisu. Sojuzeilla on lähetetty matkaan paljon erilaisia satelliitteja ja luotaimia, mutta tyypilliset tietoliikennesatelliitit ovat olleet sen verran painavia, ettei Sojuzin rahkeet ole riittäneet.

Lento kesti kaikkiaan 32 minuuttia, minä aikana Sojuz nousi lentoon, kipusi avaruuteen ja sysäsi satelliittinsa niin sanotulle siirtoradalle kohti 36 000 kilometrin korkeudessa olevaa rataa. Siirtorata on hyvin soikea kiertorata, jonka korkein kohta on geostationaariradan kohdalla. Satelliitin pitää itse käyttää siellä rakettimoottoriaan asettuakseen paikalleen.

Vuodesta on tulossa kiivas Kourousta raketteja laukaisevalle Arianespacelle. Suunnitelmissa on peräti 12 laukaisua, joista kuusi tehdään nyt keväällä. Seuraava on kalenterissa helmikuun 14. päivänä, jolloin Ariane 5 vie kaksi tietoliikennesatelliittia avaruuteen.

Intelsat 36 (vasemmalla) on pienempi, ja sen massa on 3 253 kg. Selvästi suuremman Intelsat 33e:n (oikealla) massa on puolestaan 6 600 kg. Kuvissa satelliitteja tankataan, jolloin henkilökunta joutuu käyttämään suojapukuja.

Satelliitit on asennettu kyytiin päällekkäin. Ylimmäisenä on Intelsat 33e, joka kuuluu yhtiön uusimpaan EpicNG-satelliittien sarjaan. Kyseessä on jo toinen tämän Boeing-yhtiön tekemien satelliittien kappale, ja tämä satelliitti sijoitetaan jotakuinkin Seychellien päälle geostationaariradalla. 

Toinen, nokassa alempi satelliitti, on vanhempaa sukupolvea edustava Intelsat 36. Sen on valmistanut Space Systems Loral -yhtiö, ja se sijoitetaan hieman idemmäs, 68,5° kohdalle itäänpäin nollameridiaanista. Sen työkenttänä tulee olemaan Etelä-Afrikka ja Intian valtameri.

Kyseessä on jo neljäs Ariane 5:n laukaisu tänä vuonna ja suunnitteilla on vielä yksi laukaisu lisää. Sen kyydissä on neljä kappaletta Galileo-satelliittinavigointijärjestelmän satelliitteja.

Ariane 5:n lentojen suunnittelu on nykyisin hieman hankalampaa kuin aikaisemmin, koska tietoliikennesatelliitit ovat aiempaa massiivisempia. Kun aikaisemmin Ariane 5 kykeni kuljettamaan helposti kaksi satelliittia avaruuteen, on nyt sopivien parivaljakoiden löytäminen hankalaa. Kun toinen satelliitti on suurempi ja painavampi, pitää toisen olla keskimääräistä kevyemmän. 

Tämä on yksi syy siihen, miksi Ariane on menettänyt hieman otettaan SpaceX -yhtiölle ja sen Falcon 9 -kantoraketille. Raketti on edullisempi, joten se pystyy kilpailemaan yhden satelliitin laukaisun kanssa Arianen kimppakyytiä vastaan. Ariane 5 pystyisi luonnollisesti laukaisemaan yksinään paljon nykysatelliitteja massiivisempiakin kuormia, mutta laukaisu maksaa liikaa. 

Tämä on yksi syy siihen, miksi Ariane 5:n seuraajasta, Ariane 6:stä suunnitellaan pienempää ja edullisempaa.

Päivitys 25.8. aamulla: laukaisu onnistui ja sen voi katsoa uudelleen alla olevalla videolla:

Arianespacen toimitusjohtaja Stéphane Israël twiittasi yllä olevan kuvan tänään Lontoosta, missä sopimus allekirjoitettiin. "#OneWebin toimitusjohtaja Greg Wylerin ja @richardbransonin kanssa Lontoossa. Vain minulla on kravatti, mutta Richard on ottamassa sitä pois."

Vähän kuin iso ilotulitusraketti

Vega on äärimmäisen yksinkertainen, sillä se käyttää pääasiassa kiinteää polttoainetta. Siinä missä esimerkiksi Ariane 5 käyttää ensimmäisen vaiheensa päämoottorissa ajoaineina nestemäistä vetyä ja happea, on sen sivuilla olevat, lentoonlähdössä tarvittavaa lisätyöntövoimaa tuottavat apuraketit kiinteällä polttoaineella toimivia.

Vega on pariaatteessa kuin yksi tuollainen apuraketti, joskin se koostuu kolmesta kiinteää polttoainetta käyttävästä ja yhdestä nestemäistä polttoainetta käyttävästä vaiheesta. Näin sen suorituskyky on optimoitu eri lennon vaiheisiin.

Yleistäen kiinteää polttoainetta käyttävä rakettimoottori on kuin ilotulitusraketti, eli siinä on kakku räjähtäen itsestään palavaa ainetta siten, että keskellä on pitkittäinen reikä, jonka kautta pakokaasut ohjataan suuttimeen ja sen kautta taaksepäin moottorista tuottamaan työntövoimaa.

Kiinteä rakettimoottori on siten yksinkertainen, eikä sen lentoonvalmistelu vaadi tankkaamista. Yleistäen se voidaan vain tuikata tuleen ja se toimii erittäin varmasti. Ongelmana on kuitenkin se, että moottoria ei voi hallita lennon aikana: sytyttämisen jälkeen sitä ei voi sammuttaa eikä sen työntövoimaa voi säätää. Sen sisärakenne on tosin tehty sellaiseksi, että työntövoima muuttuu suunnitellun lennon vaiheen mukaisesti sitä mukaa, kun polttoaine palaa moottorin sisällä.

Tämän hallitsemattomuuden vuoksi Vegassakin on ylin vaihe, joka toimii nestemäisellä polttoaineella. Sen rakettimoottoria voidaan säätää ja se voidaan sammuttaa sekä käynnistää uudelleen. Näin se pystyy viemään satelliitin tarkalleen halutulle radalle Maan ympärillä.

Vegan tapauksessa ylin vaihe toimii myös raketin “aivoina” – sen avioniikkalaitteisto sijaitsee siellä. Rakettimoottorina siinä on pieni, yksinkertainen ja luotettava ukrainalaistekoinen rakettimoottori. Sopivan kokoista moottoria ei ollut tarjolla Euroopassa, eikä sen kehittämiseen haluttu käyttää rahaa, koska tarvittava moottori oli saatavissa idästä.

Jo rutiinilaukaisu

Ensimmäinen Vega laukaistiin avaruuteen vuonna 2012 ja Sentinel-2A:n kiertoradalle vievä lento on järjestyksessään jo viides. Edellisellä lennollaan Vega laukaisi lyhyelle lennolleen  ESAn kokeellisen IXV-avaruusaluksen ja seuraavalla lennolla on kyydissä LISA-Pathfinder, jännittävä tähtitieteellinen tutkimuslento, jonka päämääränä on Lagrangen piste 1 noin 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta.

Vaikka LISA-Pathfinder ohjataankin kauemmaksi Maasta, on Vegan peruskauraa Sentinel-2:n kaltaiset Maan kiertoradalle laukaistavat, massaltaan 300-2500 kg olevat satelliitit. Vegan suunnittelussa tyypillisenä matkustajana on pidetty puolitoistatonnista satelliittia, joka laukaistaan noin 700 km:n korkeuteen Maan napojen kautta kulkevalle polaariradalle; Sentinel on juuri sen tyyppinen tapaus.

Vegan laukaisulistalla on tällä hetkellä kahdeksi seuraavaksi vuodeksi kolme kaukokartoitussatelliittia, kaksi ilmastotutkimussatelliittia (mm. Suomessa hiotun suuren peilin sisältävä ADM-Aeolus).

Vegasta ollaan myös kehittämässä äreämpää versiota, joka ulkoisesti ei juuri eroa nykyisestä. Tämä Lyra-niminen raketti olisi noin 30% voimakkaampi kuin nykyinen Vega, mutta sen tekeminen ja laukaisu maksaisi jotakuinkin saman verran kuin Vegalla nykyisin.  

P80-rakettimoottori tarkemmin

Vegan ensimmäisen vaiheen rakettimoottori on italialaistekoinen (Fiat ja Avio) P80.

Se on kiinteällä polttoaineella toimiva rakettimoottori, eli moottori on käytännössä kuin suuri sylinteri, jonka yläosa on suljettu ja alaosassa on suutin. Keskellä on suuri määrä herkästi syttyvää ajoainetta, jonka keskiosassa on muotoiltu reikä pystysuunnassa. Kun moottori sytytetään, palaa ajoainekakku alhaalta ylöspäin ja synnyttää suuren määrän kuumaa pakokaasua, joka syöksyy ulos rakettimoottorin suuttimesta.

Ajoaine on polttoaineen ja hapettimen seosta, missä on mukana sidosainetta. Polttoaineena ja samalla sidosaineena on hydroksyylipäätteistä polyvinyylietyleeniä, eli käytännössä parafiinivahaa, hapettimena ammoniumperkloraattia ja lisäksi hieman alumiinipulveria.

Moottorin työntövoima on laukaisun aikaan 3040 kN, mutta työntövoima muuttuu lennon kuluessa. Sitä hallitaan siten, että moottorin keskellä pystyssä oleva tyhjä tila on välillä suurempi ja välillä ahtaampi, minkä lisäksi reikä ei ole pyöreä, vaan hieman tähtimäinen: silloin palopinta-alaa on enemmän ja näin kaasuntuotto on suurempi.

Hiilikuiturakenteinen moottorin ulkokuori on kolme metriä halkaisijaltaan, tyhjän moottorin paino on seitsemän tonnia ja polttoaineen kanssa sen massa on kaikkinensa 95 tonnia. Polttoainetta tästä on 80 tonnia, ja kun se sytytetään laukaisun koettaessa käyntiin, kestää palaminen 107 sekuntia.