Minuutin selitys: miksi raketin lähettäminen avaruuteen on hankalaa?

Minuutin selitys: miksi raketin lähettäminen avaruuteen on hankalaa?
11.03.2016

Kantorakettien lähettäminen avaruuteen tuntuu olevan välillä todella vaikeaa: laukaisua lykätään ja lykätään pieniltä vaikuttavien syiden vuoksi.

Mutta miksi se on niin hankalaa? Tuorein minuutin selitys tuo tähän ainakin vähän valoa...

Kuun synty, osa 2: Salaperäinen Theia

Maan ja Kuun koostumusten samankaltaisuuteen on esitetty toinenkin selitys kuin eilisessä uutisessamme esitellyssä tutkimuksessa. Alessandra Mastrobuono-Battistin johtamassa tutkimuksessa tarkasteltiin tietokonemallinnusten avulla erilaisia versioita törmäyksestä, jonka seurauksena Kuu syntyi. Tulosten perusteella näyttää siltä, että suurin osa Kuuksi kasautuneesta aineesta oli törmänneestä Theia-planeetasta ja vain vähäinen määrä on peräisin Maasta.

Tämän teorian kannalta Maan ja Kuun samankaltaisuus muodostaa entistä suuremman ongelman, sillä jopa lähimmät naapurimme Kuun jälkeen – Venus, Mars ja asteroidit – poikkeavat koostumukseltaan selvästi Maasta. Jos Theia on peräisin kauempaa Aurinkokunnasta, Kuun koostumuksen pitäisi olla tyystin toisenlainen kuin Maan.

Mallinnusten mukaan planeetat ja niihin törmäävät pienemmät kappaleet ovat usein koostumukseltaan samankaltaisia, koska ne ovat muotoutuneet samanlaisessa ympäristössä. Mastrobuono-Battistin johtama ryhmä ehdottaakin ongelman ratkaisuksi sitä, että Theia ei olekaan lähtöisin jostain Aurinkokunnan kaukaisesta kolkasta, vaan melko läheltä Maata. Siksi Theian ja Maan koostumukset muistuttivat toisiaan – ja siksi myös Kuu on koostumukseltaan hyvin samanlainen kuin Maa.

"Koska Theia ja Maa muotoutuivat samalla alueella, niihin kertyi samanlaista ainetta. Samoilla seuduilla syntyminen johti lopulta myös niiden keskinäiseen törmäykseen", Mastrobuono-Battisti selittää.

Tutkimus julkaistiin Nature-tiedelehdessä 9. huhtikuuta.

Kuva: Kööpenhaminan yliopisto

 

 

Kuva viikonvaihteeksi: Komeetta Lovejoy

Alkuvuodesta taivasta on koristanut komeetta C/2014 Q2 eli Lovejoy. Kirkkaimmillaan se erottui jopa paljain silmin ja edelleen se löytyy kiikarilla Perseuksen ja Kassiopeian tähdistöjen rajamailta.

27. joulukuuta 2014 komeetta osui sattumalta maailman tehokkaimman digikameran kuvakenttään. Tuolloin Lovejoy oli yli 80 miljoonan kilometrin etäisyydellä Maasta ja sen ydintä ympäröivällä komalla oli läpimittaa noin 650 000 kilometriä, melkein kaksi kertaa Maan ja Kuun välinen etäisyys. Komeetan ytimen arvellaan kuitenkin olevan kooltaan vain muutaman kilometrin luokkaa.

Palasista koostuva kuva on otettu "Pimeän energian kameralla", joka on nelimetrisessä Blanco-teleskoopissa Cerro Tololon observatoriossa Andien vuoristossa. Instrumentti rakentuu kaikkiaan 62 ccd-kennosta, jotka muodostavat yhteensä peräti 570 megapikselin kameran. Sen kuvakenttä on halkaisijaltaan noin kaksi astetta eli neljä kertaa Kuun näennäistä läpimittaa suurempi.

Kameralla otettujen kuvien avulla tutkitaan varsinaisesti kaukaisia galakseja ja niiden muodostamia joukkoja sekä galakseissa räjähtäviä supernovia. Tavoitteena on saada entistä tarkempaa tietoa maailmankaikkeuden kiihtyvästä laajenemisesta, jonka aiheuttajaksi on teoretisoitu toistaiseksi tuntematonta pimeää energiaa. Dark Energy Survey -kartoituksesta löytyy lisätietoa projektin kotisivuilta.

Kuvat: Fermilab / Marty Murphy / Nikolay Kuropatkin / Huan Lin / Brian Yanny

Mistä on pienet meteoriitit tehty?

Tai pikemminkin mistä ne ovat peräisin? Sitä tutkijat yrittävät selvittää, mutta tehtävä on vaikea. Kaksi vuotta sitten liki 20-metrinen järkäle syöksyi Maan ilmakehään ja räjähti parinkymmenen kilometrin korkeudella Tšeljabinskin yläpuolella. Paineaallon seurauksena toistatuhatta ihmistä loukkaantui.

Maanpinnalle saakka selvisi meteoriitteja, joista suurin, yli 650-kiloinen murikka, nostettiin Tšebarkul-järven pohjasta. Niiden koostumuksen perusteella on mahdollista yrittää tunnistaa asteroidi, josta kappale on jossain vaiheessa lohjennut.

Alkuun arveltiin, että "emoasteroidi" voisi olla kahden kilometrin läpimittainen Auringon kiertolainen (86039) 1999 NC43. Maan lähistölle ajoittain tulevan asteroidin rata todettiin suunnilleen samanlaiseksi kuin Tšeljabinskin pamauksen aiheuttaneella kappaleella ja alustavan analyysin perusteella myös koostumus osui yksiin.

Nyt näyttää siltä, että niin ei olekaan. Vishnu Reddyn johtama tutkijaryhmä on tarkastellut uudemman kerran sekä kappaleiden rataelementtejä että spektrihavaintoja, jotka kertovat asteroidin koostumuksesta. Icarus-lehdessä julkaistussa artikkelissa todetaan, että näiden kahden kappaleen välinen yhteys on epätodennäköinen.

Tšeljabinskin meteoriitti on vain vähän rautaa sisältävä LL-kondriitti, jonka ominaisuudet poikkeavat selvästi 1999 NC43 -asteroidin koostumuksesta. Tutkijat toteavatkin, että yksittäisten meteoriittien alkuperän liittäminen tiettyyn asteroidiin on hyvin hankalaa, koska Aurinkokunnan pienkappaleiden radat ovat kaoottisia ja muuttuvat kaiken aikaa.

 

IXV teki onnistuneen koelennon

Kuva: ESA / S. Corvaja

11. helmikuuta kello 15.40 Suomen aikaa Kouroun avaruuskeskuksesta kohosi kohti avaruutta Vega-kantoraketti ja sen keulilla Euroopan avaruusjärjestön koealus IXV (Intermediate eXperimental Vehicle). 

Alus irtosi raketista 340 kilometrin korkeudella ja jatkoi vielä noin 50 kilometriä ylemmäs, kunnes alkoi vajota – tai oikeastaan syöksyä – takaisin kohti maankamaraa.

120 kilometrin korkeudella aluksen nopeus oli 7,5 kilometriä sekunnissa eli noin 27 000 kilometriä sekunnissa. Yhä tihenevä ilmakehä alkoi hidastaa IXV:n nopeutta ja samalla kuumentaa sen lämpösuojaa. Pikaisen avaruuspiipahduksen viimeisessä vaiheessa alus leijui noin 26 kilometrin korkeudelta laskuvarjojen varassa Tyyneenmereen Galapagos-saarten länsipuolelle.

 

Lentoa seurattiin ALTEC-keskuksessa Torinossa Italiassa, mutta dataa saatiin myös Librevillessä Gabonissa ja Malingissa Keniassa sijaitsevilta maa-asemilta sekä Nos Aries -alukselta, joka lennon päätteeksi poimi koealuksen merestä.

IXV:ssä oli yli 300 sensoria, jotka rekisteröivät aluksen ja sen laitteiden toimintaa ja käyttäytymistä koko lennon ajan. Alustavat tulokset mittauksista on määrä julkaista maalis–huhtikuun vaihteessa.

 

Kuva: ESA / J. Huart

Koelennon tuloksia tullaan käyttämään hyväksi ESAn PRIDE-avaruuslentokoneen (Programme for Reusable In-orbit Demonstrator) suunnittelussa – mikäli alus päätetään rakentaa. Monikertakäyttöinen alus laukaistaisiin avaruuteen IXV:n tapaan Vega-kantoraketilla ja se laskeutuisi kiitoradalle Nasan avaruussukkulan tapaan.

IXV:n koelento oli merkittävä edistysaskel myös Vega-kantoraketille. Vuodesta 2012 käytössä ollut raketti laukaistiin nyt ensimmäisen kerran ekvaattorin suuntaan, kun aiemmat lennot ovat olleet kohti pohjoista. Samalla IXV oli Vegan toistaiseksi raskain hyötykuorma.

 

Cereksestä erottuu jo kraattereita

Kuva: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA

Cerestä lähestyvä Dawn-luotain on jälleen lähettänyt entistä tarkempia kuvia kääpiöplaneetasta. 4. helmikuuta luotain oli 145 000 kilometrin etäisyydellä määränpäästään ja nyt sen ottamissa kuvissa erottuu Cereksen pinnalla jo kraattereita. Kuvista, joiden erotuskyky on noin 14 kilometriä per pikseli, on koottu myös animaatio

Dawnin on määrä asettua Cerestä kiertävälle radalle noin kuukauden kuluttua, 6. maaliskuuta.

Onnea Plutolle!

Kuva NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute

Tai pikemminkin Clyde Tombaugh'lle (alla), joka tosin poistui keskuudestamme jo vuonna 1997. Eilen tuli kuluneeksi 109 vuotta kaukaisen kääpiöplaneetan löytäjän syntymästä. Merkkipäivän kunniaksi julkaistiin tuore kuva Plutosta ja sen suurimmasta kuusta Kharonista – tai Charonista.

Vuonna 1978 Pluton ensimmäisen tunnetun kuun löytänyt James Christy nimesi sen vaimonsa Sharonin mukaan. Kreikkalaisesta mytologiasta tutun Styx-virran lautturin englanninkielisen nimen c-kirjain voidaan näet lausua myös ässänä.

Tuore kuva Plutosta on otettu New Horizons -luotaimen LORRI-kameralla (Long-Range Reconnaissance Imager) 25. tammikuuta. Tuolloin luotain oli 203 miljoonan kilometrin päässä Plutosta, joten kääpiöplaneetta on kuvassa vain kahden pikselin ja sen suurin kuu ainoastaan yhden pikselin kokoinen. Ne näkyvät kuitenkin tuplasti isompina kuin viime heinäkuussa otetussa kuvassa. 

Valotusaika oli vain 1/10 sekuntia, joten pienemmät ja himmeämmät kuut eivät erotu kuvassa. Vaikka Pluto on kuvassa vielä mitättömän pieni, se ei ole enää pelkkä valopiste. Tulevina kuukausina Pluto kasvaa kuvissa yhä suuremmaksi, kun New Horizons matkaa kohti kesällä tapahtuvaa ohilentoa.

14. heinäkuuta luotain sujahtaa kääpiöplaneetan ohi noin 10 000 kilometrin etäisyydeltä. Rataan tehdään vielä pieniä korjauksia kevään ja kesän mittaan otettujen kuvien perusteella.

 

Virosta tulossa ESAn jäsenmaa

Viro otti eilen tärkeän askeleen kohti täysjäsenyyttä Euroopan avaruusjärjestössä, kun ESAn pääkonttorissa Pariisissa allekirjoitettiin liittymissopimus. Sen mukaisesti Virosta on tulossa ESAn 21. jäsenmaa.

Virallisesti Viron ja ESAn välinen yhteistyö alkoi 20. kesäkuuta 2007 Tallinnassa pidetyssä tilaisuudessa, jonka perusteella Viro ja ESA sopivat virallisesti 10. marraskuuta 2009 sopimuksen siitä, että Virosta tuli ESAn ns. yhteistyömaa. Tämä tarkoitti sitä, että virolaiset saattoivat tulla esimerkiksi harjoittelemaan ESAn avaruuskeskuksiin.

Virolla on pitkä historia avaruustutkimuksessa, ennen kaikkea astrofysiikan alalla, ja virolaiset ovatkin osallistuneet viime vuosina moniin ESAn tieteellisiin ja teknologisiin ohjelmiin. Viro on myös aktiivisesti mukana ESA-jäsenyyteen tähtäävien maiden yhteisessä ns. PECS-ohjelmassa (Plan for European Cooperating States), jonka puitteissa on yhteistyötä mm. avaruustutkimuksen, Maan havainnoinnin, materiaalitutkimuksen, biologian ja avaruustekniikan aloilla.

Viro on myös avaruusmaa: sen ensimmäinen satelliitti, Tarton yliopiston opiskelijoiden satelliittiohjelman puitteissa tehty ESTCube-1 laukaistiin avaruuteen toukokuussa 2013 eurooppalaisella Vega-kantoraketilla.

Nyt solmittu sopimus ei vielä liitä virallisesti Viroa ESAan, vaan näin käy vasta myöhemmin tänä vuonna, kun Viron hallitus hyväksyy puolestaan liittymismaksun maksamisen ja sen on talletettu Ranskan hallituksen haltuun. 

Tilaisuudessa ESAn pääkonttorissa olivat paikalla ESAn pääjohtaja Jean-Jacques Dordain ja Viron ulkomaankaupasta ja yritystoiminnasta vastaava talous- ja viestintäministeri Anne Sulling, jotka allekirjoittivat sopimuksen, sekä Viron avaruuskomitean puheenjohtaja sekä kansanedustaja Ene Ergma ja Sven Jürgenson, Viron suurlähettiläs Ranskassa.

 

Falcon 9: laukaisu onnistui, laskeutuminen vain osittain

Päivitys lauantaina 10.1. klo 12:10

Space X -yhtiön osittain uudelleenkäytettävä Falcon 9 -kantoraketti laukaistiin onnistuneesti avaruuteen tänään lauantaina klo 11:47 Suomen aikaa. Lennolla testattu raketin ensimmäisen vaiheen laskeutuminen Atlantilla olevalle lavetille sen sijaan onnistui vain osittain: raketti onnistui erinomaisesti muuttamaan lentorataansa, laskeutumaan alas ilmakehään ja suunnistamaan täsmälleen lavettialuksen päälle, mutta osui sen pintaan liian suurella nopeudella, joten se vauruoitui lentokelvottomaksi.

Lento ei siis onnistunut tältä osin odotetulla tavalla, mutta sen tärkein tarkoitus olikin toimittaa avaruusasemalle rahtia kuljettava Dragon-alus matkalleen. Se onnistui erinomaisesti ja Dragon on jo avannut aurinkopaneelinsa sekä aloittanut paripäiväisen matkansa asemalle.

Ensimmäisen vaiheen laskeutumisesta lavetille ei saatu harmaassa ja sumuisessa säässä hyviä kuvia, mutta siitä on paljon telemetriatietoja ja lento auttaa kehittämään tekniikkaa edelleen.

Päivitys lauantaina illalla klo 19:30:

Alustavien tietojen mukaan rakettivaiheen ritilämäisiä aerodynaamisia ohjaimia käyttäneen hydraulisen systeemin neste loppui kesken, minkä vuoksi nopeus laskeutuessa oli suurempi kuin piti. Seuraavalla Falcon 9:n lennolla hydraulisysteemissä on 50% enemmän nestettä ja tänään saatujen kokemusten perusteella laskeutumisen onnistumisen todennäköisyys on suurempi.

Otsikkokuva on laskeutumista esitelleestä animaatiosta – ei todellinen kuva laskeutumisesta.

Alkuperäinen artikkeli lauantain aamulta:

Laukaisua yritettiin edellisen kerran tiistaina, jolloin lähtölaskenta keskeytettiin vain minuutti ja 21 sekuntia ennen lentoonlähtöä, kun raketin toisen vaiheen rakettimoottorin ohjauksessa ilmeni vikaa. 

Tietokoneiden havaitsema poikkeava mittausarvo olisi johtanut automaattiseen lähdön keskeyttämiseen, joten lennojohtajat pysäyttivät kellon itse vain minuutti ja 21 sekuntia ennen suunniteltua lähtöaikaa.

Space X ei ole kertonut viasta tarkemmin, mutta nähtävästi se oli eräs tekijöistä, joiden vuoksi laukaisua siirrettiin alun perin joulukuun 19. päivästä tammikuun alkuun. Silloin paria päivää ennen suunniteltua laukaisua tehty moottorien koekäyttö keskeytyi ja raketin toisessa vaiheessa havaittiin kaksi pientä vikaa, jotka piti korjata ennen uutta yritystä. Falcon 9:n moottoreita haluttiin myös testata uudelleen ennen varsinaista laukaisua, joten yritys siirrettiin saman tien joululomien jälkeen tämän viikon tiistaille.

Koska laukaisuikkuna tiistaina oli vain noin sekunnin mittainen,  ei laukaisua voitu koittaa samana päivänä enää uudelleen, vaan raketti piti tyhjentää poltoaineesta ja asettaa tilaan, jossa se saattoi odottaa uutta laukaisua. Tiistaina uudeksi laukaisupäiväksi kerrottiin jo eilinen perjantai, mutta torstaina Nasa ja Space X päättivät lykätä yritystä vielä vuorokaudella.

Falcon 9:n huötykuormana on miehittämätön Dragon-rahtialus, joka kuljettaa 2,3 tonnia tavaraa Kansainväliselle avaruusasemalle. Koska kantoraketti nousee lentoon mahdollisimman painavana, pitää se laukaista matkaan hyvin täsmälleen oikeaan aikaan.

Lisäjännitystä laukaisuun tulee siitä, että se on ensimmäinen Nasan yksityisiltä avaruusyhtiöiltä tilaama rahtilento avaruusasemalle sitten viime lokakuussa tapahtuneen onnettomuuden, jolloin Orbital Sciences -yhtiön Cygnus-alus ja sen rahti tuhoutuivat niitä kyytineen Antares-kantoraketin moottorin räjähdettyä välittömästi laukaisun jälkeen. 

Uudelleenkäytettävä ensimmäinen vaihe

Paitsi että avaruusasemalla olevat kuusi avaruuslentäjää odottaa   rahtialuksen saapumista, on lento erityisen jännittävä siksi, että Space X yrittää saada tällä lennolla kantoraketin ensimmäisen vaiheen palautettua ehjänä takaisin Maan pinnalle.

Nyt käytännössä kaikki avaruuteen aluksia laukaisevat kantoraketit ovat kertakäyttöisiä, eli suuri ja kallis kantoraketti tuhoutuu kokonaan laukaisussa. Tyypillisesti vaiheista koostuvan raketin ensimmäinen vaihe putoaa mereen ja ylemmät vaiheet tuhoutuvat pudotessaan takaisin ilmakehään. 

Jo se, että raketin suurin yksittäinen osa, ensimmäinen vaihe, saataisiin takaisin uudelleenkäytettäväksi, olisi olennainen askel eteenpäin ja auttaisi säästämään raketin laukaisukustannuksissa.

Esimerkiksi Falcon 9:n tapauksessa ensimmäinen vaihe on 42 metriä korkea ja 3,7 metriä halkaisijaltaan oleva lieriö, jonka massa ilman polttoainetta on noin 18 tonnia ja jonka sisälle mahtuu 385 tonnia polttoainetta ja nestemäistä happea. Sen alaosassa on yhdeksän kappaletta Merlin 1D -rakettimoottoria, joiden yhteinen työntövoima on 5 886 kilonewtonia.

Tarkkaan ottaen nyt käytössä oleva kantoraketin versio on Falcon 9 v1.1, eli Falcon 9 Reusable, ja se on alkuperäistä Falcon 9:ää voimakkaampi ja kyvykkäämpi. Lisäpotkua tarvitaan muun muassa ensimmäisen vaiheen maahan palaamisessa tarvittavien laskeutumisjalkojen, ohjaimien sekä ylimääräisen polttoaineen kuljettamiseen.

Kriitikoiden mukaan juuri tämä kullakin lennolla kuljetettava “ylimäätäinen” massa tekee uudelleenkäytettävyydestä kannattamatonta, mutta Space X -yhtiön johtaja ja perustaja Elon Musk on tojunut kritiikkiä jo vuosien ajan laskelmillaan, jotka osoittavat laukaisuhinnan putoavanmahdollisesti jopa neljännekseen jo nyt edullisesta Falcon 9:n laukaisuhinnasta.

Falcon 9:n tapauksessa yhden kilogramman laukaiseminen avaruuteen maksaa noin 3500 euroa, ja mikäli ensimmäisiä vaiheita voidaan käyttää uudelleen suunnitellulla tavalla noin 40 kertaa, voi hinta olla noin 950 euroa kilogrammalta.

Toinen kriitiikin kohde on se, että vaikka ensimmäinen vaihe saataisiin onnistuneesti alas, voi sen kunnostaminen uutta lentoa varten olla vaikeaa.

Vaikka Space X on nuori avaruusyhtiö, on sillä kuitenkin jo pitkä kokemus rakettitekniikasta ja ennen kaikkea modernista sellaisesta: koska se on pystynyt suunnittelemaan kantorakettinsa puhtaalta pöydältä ilman historian painolastia, on tuloksena ollut erinomaisia laitteita.

Yhtiön ensimmäinen kantoraketti oli pieni Falcon 1, joka teki ensilentonsa maaliskuussa 2006. Raketti toimi kunnolla vasta neljännella laukaisyrityksellä, mutta se kehittämään nyt käytössä olevan Falcon 9:n. 

Falcon 9 ei ole yhdeksäs Falconin versio, vaan yhdeksikkö tarkoittaa ensimmäisessä vaiheessa olevien moottorien määrää. 

Moottorit sinällään ovat raketin eräs vahvuus, sillä ne on tehty yksinkertaisiksi ja uudelleenkäytettäviksi. Lisäksi yhdeksän pienemmän moottorin käyttäminen on edullisempaa ja turvallisempaa kuin yhden suuren moottorin: jopa kaksi moottoreista voi rikkoontua lennon aikana ilman, että raketti putoaa Maahan. Muilla raketeilla yleensä moottorin rikkoontuminen tarkoittaa kantoraketin ja sen hyötykuorman tuhoutumista. 

Space X on tutkinut jo vuosien ajan erilaisia tapoja tuoda ensimmäinen vaihe ehjänä alas ja on testannut koetilallaan Teksasissa ensin pienempää Grasshopperiksi kutsuttua automaattisesti lentoonnousevaan, lentävää sekä laskeutuvaa rakettia ja sittemmin myös täysikokoista Falcon 9:n ensimmäistä vaihetta, mihin asennettiin rungon alaosaan neljä ohutta, juuri ennen laskeutumista avautuvaa jalkaa.

Lisäksi edellisillä lennoilla oikeat, avaruuteen satelliitteja vieneet Falcon 9 -raketit ovat testanneet maahanpaluun eri vaiheita. Ensin korkealla yläilmakehässä tehtävää jarrutuspolttoa ja lentoradan muutosta, ja sitten myös laskeutumista alas. Viimeisimmällä koelennolla raketin ensimmäinen vaihe laskeutui onnistuneesti mereen ja lähetti mittaustietoja koko lennon ajan aina siihen saakka, kun vaihe upposi mereen noin kahdeksan sekuntia laskeutumisen jälkeen.

Mikäli nyt käytössä oleva jalkapallokentän kokoinen, kauko-ohjattu lautta olisi ollut tuolloin meressä laskeutumispaikalla, olisi vaihe saatu tuolloin jo tuotua takaisin. 

Öljynporauslautan kaltainen laite pystyy pitämään paikkansa satelliittinavigoinnin ja tehokkaiden vesisuihkumoottorien avulla oikeassa paikassa ja asennossa kolmen metrin tarkkuudella voimakkaassakin merenkäynnissä. 

Laskeutumisen jälkeen rakettivaihe kiinnitetään lautan kannelle ja tuodaan sillä takaisin maihin huollettavaksi ja tarkistettavaksi ennen uutta laukaisua.

Lennon vaiheet (T tarkoittaa laukaisuhetkeä)

T-3 sek
Ensimmäisen vaiheen yhdeksän moottoria käynnistyvät

T-0 sek
Moottorit saavuttavat täyden työntövoimansa ja 68,4 metriä korkea raketti nousee lentoon

T+20 sek
Falcon 9 alkaa kääntyä vähitellen vaakasuoraan lentoon noustuaan ensin lähes suoraan ylöspäin. Raketti suuntaa 51,6° pohjoiseen, samalle radalle avaruusaseman kanssa.

T+1 min 10 sek
Falcon 9 rikkoo äänivallin

T+2 min
Ensimmäisen vaiheen moottorien työntövoimaa pienennetään, jotta moninkertaisella äänen nopeudella lentävään rakettiin kohdistuva aerodynaaminen paine ei kasvaisi liian suureksi.

T+2 min 37 sek
Ensimmäisen vaiheen moottori sammuvat. Raketti on noin 80 km:n korkeudessa ja lentää Mach 10:n nopeudella.

T+2 min 41 sek
Toinen vaihe irtoaa ensimmäisestä vaiheesta, käynnistää muutamaa sekuntia myöhemmin oman moottorinsa ja jatkaa kohti kiertorataa. Toisen vaiheen moottori toimii kuusi minuuttia ja 38 sekuntia, minkä jälkeen Dragon on avaruudessa.

Ensimmäinen vaihe nousee lentoradallaan jopa 140 kilometrin korkeuteen, kunnes sen rakettimoottorit syttyvät, hidastavat sen nopeutta ja kääntävät vaiheen putoamaan haluttuun kohtaan suoraan alaspäin.

Ennen ilmakehän paksumpiin osiin saapumistaan noin 70 kilometrin korkeudesta noin 40 kilometriin saakka kolme yhdeksästä moottorista toimii ja jarruttaa edelleen vauhtia. Yhdessä ilmanvastuksen kanssa moottorit hidastavat nopeuden noin viisinkertaisesta äänen nopeudesta noin 900 kilometriin tunnissa. Ilmakehään saapumisen aikaan pitkän ja hoidan sylinterin asentoa hallitaan myös sen yläosasta avautuvilla neljällä ritilämäisellä vakaajalla.

Ensimmäisen vaiheen keskimmäinen moottori käynnistyy noin 15 sekuntia ennen laskeutumista. Neljä laskeutumisjalkaa avautuvat vain muutamaa sekuntia ennen lavetille osumista. Teoreettisesti laskeutumisnopeus on vain kaksi metriä sekunnissa, siis kävelyvauhtia, ja laskeutumisen tarkkuus on kymmenisen metriä – siis juuri sopiva jalkapallokentän kokoiselle (91 x 52 metriä) lavetille osumiseen.

Avaruuteen noussut Dragon-alus telakoituu avaruusasemaan kahden vuorokauden kestäneen lennon jälkeen. Se asettuu odottamaan aseman vierelle ja astronautit siirtävät sen avaruusaseman robottikäsivarren avulla kiinni aseman telakointiporttiin.

Orion meni ja tuli

Iltapäivällä Suomen aikaa Delta IV Heavy -kantoraketti nousi Cape Canaveralista jylisten kohti avaruutta keulallaan Orion-testialus. Eilinen kamppailu sääolojen, teknisten ongelmien ja väärään paikkaan päätyneen veneen kanssa olivat pelkkä muisto.

Vaikka sääennuste lupaili alle 50 prosentin todennäköisyydellä kelvollista keliä ja aamulla Floridan taivasta peitti pilviverho, matkaan päästiin ensiyrittämällä, heti 2 tunnin ja 40 minuutin mittaisen laukaisuikkunan alkuhetkillä.

Aamun sarastaessa Delta-raketti kohosi ilmaan ja kuljetti mukanaan Orion-kapselin Maan kiertoradalle. Neljä minuuttia laukaisun jälkeen irtosivat apuraketit ja 12 minuuttia myöhemmin sammui kantoraketin toinen vaihe. Orion oli päässyt radalleen.

Kun alus oli kiertänyt Maan kertaalleen, toinen vaihe syttyi uudelleen, jolloin radan etäisin piste loittoni noin 5 800 kilometrin korkeuteen eli 15 kertaa Kansainvälisen avaruusaseman kiertorataa korkeammalle. Näin kaukana maapallosta miehitettyjä avaruuslentoja varten suunniteltu alus ei ole käynyt sitten vuoden 1972, jolloin viimeisen kuulennon tehnyt Apollo 17 -miehistö palasi kohti kotia.

Orionin lento eteni käsikirjoituksen mukaan, sillä todellinen suurin korkeus poikkesi etukäteen lasketusta vain joitakin satoja metrejä. Samalla pienin etäisyys putosi alle nollaan, sillä toisen kierroksen päätteeksi alus palasi Maan ilmakehään.

Noin 4,5 tuntia kestäneen lentonsa aikana alus kulki kahdesti van Allenin säteilyvyöhykkeiden läpi ja teki mittauksia siihen kohdistuvasta hiukkassäteilystä. Etääntyminen liki 6 000 kilometrin päähän maapallosta teki mahdolliseksi testaamisen, miten Orion suoriutuu suurella nopeudella tapahtuvasta paluusta Maan ilmakehään.

Orionin nopeus oli yli 32 000 kilometriä tunnissa ja sen suojakilven lämpötila nousi kaikkein kiivaimman ilmajarrutuksen aikana yli 2 000 asteeseen. Silloin aluksen hidastuvuus oli 8,2 g:tä eli yli kahdeksankertainen Maan painovoimaan verrattuna. Pikaisen avaruusvisiitin päätteeksi Orion loiskahti mereen Kalifornian rannikon edustalle noin 1 000 kilometriä San Diegosta lounaaseen.

Lennon loppuvaiheet toivat varmasti kaikille Apollo-sukupolven edustajille mieleen muistumia 1960-luvun lopusta ja 1970-luvun alusta, kun kuuastronautit palasivat Maahan leijuen kolmen kirjavan jarruvarjon varassa kohti Tyynenmeren aaltoja. Loiskahduksen jälkeen kaikki ilmatyynyt, joiden oli määrä pyöräyttää mahdollisesti nurinniskoin päätynyt Orion oikeinpäin, eivät avautuneet, mutta kapseli kellui silti siististi valtameren aalloilla.

Laskeutumisen jälkeen kapselin laitteet pidettiin päällä vielä tunnin ajan kaikkien mahdollisten mittaustulosten saamista varten. Seuraavaksi NASAssa puretaan lennon aikana kerätyt tiedot, joista keskeisimmät liittyvät suojakilven toimintaan: pysyikö lämpötila kapselin sisällä koko paluun ajan sellaisessa rajoissa, ettei miehistölle olisi ollut siitä haittaa tai vaaraa.

Ensimmäinen konkreettinen askel kohti Marsia on otettu, mutta matkaa on vielä riittämiin, sillä seuraava Orion-aluksen koelento on suunniteltu vuodelle 2017, ja ensimmäinen miehitetty lento tehdään aikaisintaan vuonna 2021.

Lue myös ennakkojuttumme Orion-aluksesta ja tulevasta intialaisten avaruusaluksen koelennosta.