Kantoraketti Vega: pieni, mutta pippurinen italiaano

Kantoraketti Vega
Kantoraketti Vega

Euroopan avaruussatamasta Kourousta laukaistaan avaruuteen nykyisin kolmenlaisia kantoraketteja: suurin on Ariane 5, pienin on Vega ja niiden välissä on venäläistekoinen Sojuz.

Näistä Vega on tuorein tulokas, jonka taustalla on se eräänlainen ongelma, että Ariane 5 on niin suuri raketti. Se voi kuljettaa 20-tonnisen lastin matalalle kiertoradalle, mikä on aivan liikaa, jos halutaan lähettää pienempi satelliitti. Vaikka monilla Ariane 5:n lennoilla laukaistaan useampi pieni satelliitti, on se aivan liian massiininen nykytrendin mukaisille pienehköille tutkimus- ja kaukokartoitussatelliiteille. Monille myös Sojuz on liian suuri ja kallis.

Esimerkiksi nyt laukaistava Sentinel-2 on massaltaan 1140 kg. Sen kokoiset satelliitit voitaisiin toki lähettää matkaan vaikkapa pienillä, mannertenvälisistä ohjuksista muokatuilla venäläisillä raketeilla, mutta jos (ja kun) Eurooppa haluaa olla omavarainen avaruustoimissaan, on hyvä, että meillä on myös oma tämän kokoluokan raketti.

Teknisesti Vega on myös paljon 1960-lukuisia ex-ohjuksia nykyaikaisempi ja sen laukaisu voidaan tehdä “normaaliin” tapaan Kouroun avaruuskeskuksessa sen nykyaikaisissa tiloissa venäläisten sotilastukikohtien sijaan.

Lisäksi tietysti mukana on iso annos eurooppalaista kauppa- ja teollisuuspolitiikkaa. Kun Ariane-rakettien tekemisestä vastaavat pitkälti Saksa ja Ranska, halusi viime aikoina avaruustoimintaan runsaasti panostanut Italia myös oman osuutensa kantoraketeista. Se puski voimakkaasti eteenpäin Vegan tekemistä ja lopulta tuloksena onkin hyvin italialainen raketti; Italia vastasi sen suunnittelusta ja noin 65% Vegasta tehdään Italiassa tai italialaiset yhtiöt tekevät työtä Kouroussa. Loput hankinnoista tulee mm. Ranskasta, Espanjasta, Belgiasta, Hollannista, Sveitsistä ja Ruotsista.

Strategisesti on myös tärkeää, että Eurooppa voi lähettää koska vain minkä kokoisen tahansa satelliitin mille tahansa kiertoradalle, ja siten Vega täydentää hyvin Arianea.

Suomi ei osallistu Euroopan avaruusjärjestön kantorakettiohjelmaan ja siksi siinä ei ole lainkaan suomalaisia osia tai osaamista.

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-rakettimoottorin halkileikkausP80-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.

Raketteja viidakon siimeksessä

Yleisnäkymä Kouroun avaruuskeskukseen
Yleisnäkymä Kouroun avaruuskeskukseen
Pirunsaaret

Olen Kouroun avaruuskeskuksessa Etelä-Amerikassa, Ranskan Guyanassa. Tämä on paikka, mistä Ariane-kantoraketit laukaistaan matkaan ja mistä nykyisin lähetetään myös venäläisiä Sojuz-raketteja sekä uusia eurooppalaisia Vega-raketteja.

Tänään illalla on vuorossa Vega, joka tekee nyt viidennen lentonsa. Raketti, joka on jo lähes laukaisuvalmis, kantaa mukanaan Sentinel-2A -satelliittia. Kyseessä on tuorein lisä rakenteilla olevaan eurooppalaiseen Kopernikus-satelliittijärjestelmään, jonka avulla Eurooppa saa lähes reaaliajassa havaintoja kaikkialta maailmasta ja jonka tarkoituksena on tehdä lopulta kaukokartoitustiedoista samanlaista tylsää, arkista käyttötietoa kuin on satelliittipaikannus oheispalveluineen nykyisin.

Olen käynyt täällä jo seitsemän kertaa aikaisemmin ja tällä kerralla olen mukana ESAn toimittajaryhmässä. Käymme läpi Kouroun avaruuskeskuksen eri paikat sekä seuraamme luonnollisesti Vegan laukaisua nyt maanantaina illalla klo 22:52 paikallista aikaa (3:52 yöllä tiistaiaamuna Suomen aikaa). Sen jälkeen käymme pahamaineisilla Pirunsaarilla, jotka ovat Atlantin valtameressä Kouroun luona ja missä sijaitsee nykyisin mm. rakettien nousua seuraavia kameroita ja tutkia.

Seuraan matkaa Tiedetuubin twitter-tilillä lähes reaaliajassa ja julkiasen pieniä artikkeleita parin päivän aikana täällä Tiedetuubin sivuilla.

Miksi rakettilaukaisuita viidakosta?

Se, että eurooppalaiset laukaisevat rakettejaan Etelä-Amerikasta, tuntuu äkkiseltään ajateltuna omituiselta, mutta sille on hyvä selitys. Itse asiassa parikin.

Ensimmäinen osa selitystä on se, että satelliitit kannattaa laukaista aina matkaan mahdollisimman läheltä päiväntasaajaa ja maapallon pyörimisliikkeen suuntaisesti, eli kohti itää. Silloin Maan oma pyöriminen auttaa vauhdin saamisessa ja etu on jopa 1675 km/h, siis 0,46 km/s, eli noin kuusi prosenttia tarvittavasta vähimmäisnopeudesta. 

Verrattuna pohjoisempana tai etelämpänä olevaa laukaisupaikkaan, voidaan päiväntasaajalta siis joko laukaista satoja kiloja raskaampi kuorma avaruuteen tai käyttää hieman pienempää kantorakettia.

Euroopan manner ei maantieteellisesti ulotu päiväntasaajalle, mutta onneksi (jos niin voi sanoa) Euroopan mailla on historiallisista syistä alueita lähellä päiväntasaajaa. Näistä suurin ja logistisesti kätevin on Ranskan Guyana, joka sijaitsee juuri sopivasti vain 5,3° päiväntasaajan pohjoispuolella. 

Lisäbonuksena paikalla on sen sijainti Etelä-Amerikan itälaidalla, mistä katsottuna itäpuolella ja pohjoisessa avautuu vain laaja Atlantti. Sieltä voidaan siis laukaista turvallisesti raketteja niin polaariradoille kuin päiväntasaajan päällekin, ja rakettien ensimmäiset vaiheet voivat pudota haittaa aiheuttamatta mereen. Se ei ole myöskään pyörremysrkyalueella, vaan sää on hyvin tasainen ympäri vuoden.

Ranskan Guyana on myös vain kahdeksan tunnin lentomatkan päässä Euroopasta ja virallisesti osa Ranskaa, joten pääsy sinne ja toiminta siellä on helppoa (ellei huomioon oteta tropiikin pieniä epämukavuuksia). Kyseessä on eräs Ranskan merentakaisista alueista, jotka on muun muassa kuvattu euroseteleissä olevissa kartoissa pienin kuvin.

Pirunsaaret

Papillonin jalanjäljillä

Ranskalaiset ovat olleet läsnä tällä Amerikan kulmalla jo 1700-luvulta alkaen ja aivan Kouroun avaruuskeskuksen edustalla meressä sijaitsevat Pirunsaaret ovat jättäneet Guyanalle kovin kyseenalaisen maineen. 

Tarinan mukaan Papillon oli aikanaan tuolla vankisaarella, joka nyt kuuluu Ranskan kansalliselle avaruuskeskukselle ja mistä muun muassa seurataan Ariane-rakettien nousuja. Paikka on mukava päiväretkikohde, sillä sinne pääsee hyvin vaikkapa purjekatamaraanilla ja siellä voi paitsi rikkoa huvikseen kookospähkinöitä, niin myös katsella Papillonin vankilaa mukavasti Antillien alueen paikallista kreoliruokaa syöden.

Kapeaa rantakaistaletta lukuun ottamatta alue on sademetsän peittämää vaikeakulkuista maastoa, missä eläminen ja oleminen ei eurooppalaisille ollut helppoa ennen nykyajan tekniikkaa ja lääketiedettä. 

Koska Guyanassa ei pahemmin hiekkarantoja ja kulttuurikohteita ole, täyttyvät pääkaupunki Cayenneen lentävät koneet Ranskassa käyvistä paikallisista, luontoturisteista ja avaruusväestä. Ranskan Guyana saakin lähes puolet tuloistaan avaruudesta ja rakettien laukaiseminen hakkaa kirkkaasti perinteisesti suurimman elinkeinon, kalastamisen. Rommin tislaaminen jää sekin kauaksi rakettibusineksesta.

Kun ranskalaiset päättivät laukaista oman satelliittinsa 60-luvun alussa, kävivät he rakettitukikohtaansa valitessaan läpi koko joukon vaikutuksensa alla olevia maita Pohjois-Afrikasta Tyynen valtameren saariin. Guyana osoittautui parhaaksi ja sieltä paikaksi valittiin Kourou-joen suussa noin 70 kilometriä pohjoiseen Cayennestä oleva alue. 

Rakettilaukaisut Kourousta alkoivat vuonna 1964 ja kymmentä vuotta myöhemmin ranskalaiset tarjosivat paikkaa myös vastaperustetun Euroopan avaruusjärjestön ESAn käyttöön. Eräs tärkeimmistä ESAn projekteista oli Ariane-kantoraketti, jonka ensimmäinen lento tapahtui jouluna 1979. Nyt Arianen eri versiot ovet tehneet jo 223 lentoa. 

Lisäksi Kourousta laukaistaan matkaan nykyisin venäläisiä Sojuz-kantoraketteja (vuodesta 2011 alkaen) ja nyt laukaisuvuorossa olevia Vega-raketteja. Ensimmäinen Vega teki lentonsa vuonna 2012 ja nyt Sentinel-2A:n laukaiseva lento on järjestyksessään viides. Sojuz-lentoja on tehty seitsemän.

Kaikkiaan Kourousta on tehty 248 laukaisua ja viety avaruuteen 445 satelliittia.

Klikkaa tästä katsoaksesi Sentinel-2A:n laukaisumatkan liveseurantaa twitterissä.

Tiedetuubi Kouroussa satelliittia laukaisemassa

Tiedetuubi on ainoana suomalaistiedotusvälineenä seuraamassa Sentinel-2A -satelliitin laukaisua Vega-kantoraketilla Kouroun avaruuskeskuksesta kiertoradalle. Laukaisu tapahtuu tänään illalla Kouroun aikaa klo klo 22:52 (yöllä klo 3:52 tiistaiaamuna Suomen aikaa).

Vaikka harva jaksaa olla tuolloin hereillä Suomessa, kannattaa tänään ja huomenna seurata tätä sivua ja Tiedetuubin twitter-tiliä, sillä kerron siellä jatkuvalla syötöllä Kouroun avaruuskeskuksesta, Vegasta, Sentinelistä ja Ranskan Guyanasta laajemminkin – paikkahan on mieltä hersyttävä sekoitus eurooppalaisuutta ja Etelä-Amerikan sademetsää. Twitterin lisäksi viestit tulevat myös alla olevaan laatikkoon.

Tässä tarjontamme tähän saakka Kourousta, Vegasta ja Sentinel-2:sta:

Live-seuranta twitterissä: Tiedetuubi Kouroussa




Tältä kuulosti, kun Philae pomppasi komeetan pinnalla

Rosetta-luotaimen pientä Philae-laskeutujaa on jälleen koitettu saada uudelleen kuuluviin. Viimeisimmät yritykset ovat olleet 9.6. alkaen ja tuorein oli eilen illalla, jolloin yhteyttä laskeutujaan yritettiin puolentoista tunnin ajan.

Päivitys sunnuntaina 14.6.: Philaeen saatiin yhteys! Lue toinen juttumme aiheesta: Philae virkosi.

Yhteyden muodostumista odotellessa tutkijat ovat tutkineet Philaen marraskuista toimintaa komeettansa pinnalla tarkemmin, ja Tiedetuubi saa kunnian julkistaa ensimmäisenä maailmassa ainutlaatuisen tiedoston tuosta tapahtumasta: äänen, joka syntyi Philaen pompatessa ensimmäisen kerran pinnalta 12. marraskuuta 2014.

Philaen brittiläis-suomalainen SESAME-laitepakettiin kuuluva CASSE (Cometary Acoustic Surface Sounding Experiment) on nimensä mukaisesti komeetan pinnan akustinen sondaaja, ja osana sitä oli kaikuluotaimen tapaan toiminut laite, joka synnytti ääntä ja kuunteli sen heijastumaa pinnalta hyvin lyhyen etäisyyden päästä. Se oli siis kuin laskeutumisjalkaan kiinnitetty mikrofoni.

"Kun Philae osui komeetan pintaan, iski silloin paineaalto laskeutumistelineen “jalkapohjaan”, missä ilmaisin oli", kertoo Walter Schmidt Ilmatieteen laitokselta. "Jatkuvan signaalin sijaan tuloksena oli nyt lyhyt selvästi kuuluva pomppaus, koska laskeutuja sinkosi pinnalta uudelleen lentoon". Tämä aalto on muokattu oheiseksi äänitiedostoksi ilman, että signaali itse on muuttunut".

Jos siis olisit ollut Philaen kyydissä, olisi pomppaus kuulostanut tältä (mikäli ääni olisi kulkenut komeetan pinnalla korviisi).

Philaen laskeutumisjalan "tassussa" oleva SESAME/CASSE-instumentti.

Kolminkertainen laskeutuminen

Kun Philae osui komeetan pintaan tuolloin marraskuun 12. päivänä klo 17:34:04 Suomen aikaa, mutta signaali sen laskeutumisesta Maahan saapui vasta kello 18:03, koska radiosignaalilta kesti 28 minuuttia kulkea komeetalta maapallolle.

Paitsi että Philae ei jäänytkään kiinni komeetan pinnalle, vaan se pomppasi uudelleen lentoon: sen kaksi harppuunaa, joiden tarkoitus oli ankkuroida pyykinpesukoneen kokoinen laskeutuja pinnalle, eivät toimineet, joten se ponnahti pinnalta ylöspäin 38  senttimetrin sekuntinopeudella. Jos nopeus olisi ollut 44 cm/s, olisi Philae ponnahtanut takaisin avaruuteen, mutta nyt se teki vain hieman noin kaksi tuntia kestäneen pomppauksen. 

Se nousi noin kilometrin korkeuteen, ja jos sitä  olisi voinut katsoa kaukaa omin silmin, olisi se näyttänyt kuin hidastetulta elokuvalta. Tämä siksi, että komeetan heikossa painovoimassa liike ei ollut nopeaa.

Laskeutuja alkoi myös pyöriä uudelleen lentoon noustuaan. Tämä johtui siitä, että sen asentoa vakauttanut vauhtipyörä sammui ohjelmointinsa mukaisesti heti pintaan osumisen jälkeen, ja tämän reaktio sai aikaan sen, että itse laskeutuja alkoi pyöriä noin 13 kertaa sekunnissa pystyakselinsa ympäri. Osittain onnen, mutta osittain myös tämän pyörimisliikkeen ansiosta laskeutuja pysyi “pystyasennossa” hyppynsä ajan ja osui uudelleen pintaan laskeutumisjalat alaspäin suunnattuina. 

Tämä tapahtui klo 19:25:26 Suomen aikaa ja Philae ponnahti uudelleen lentoon vielä kerran. Nyt sen nopeus oli 3 cm/s ja lento kesti vähemmän aikaa: se laskeutui lopulliseen paikkaansa klo 19:31:17.

Paikka oli kaikkea muuta kuin sellainen, mihin sen toivottiin osuvan, sillä se oli varjoinen, epätasainen ja louhikkoinen. Philae päätyi 30° kallelleen, mutta se oli toimintakunnossa, ja onnistui paitsi olemaan yhteydessä Rosettaan ja sen kautta Maahan, mutta myös tekemään lähes kaikki sille suunnitellut tutkimukset.

Vaikka näytteen poraaminen pinnasta ei onnistunutkaan, oli tämä viesti siitä, että pinta oli hyvin kovaa ainetta, ja se sinällään oli kiinnostava tieto. Samoin kuvat olivat erittäin jännittäviä, sillä laskeutujaa ei kuuna päivänä olisi uskallettu lähettää tietoisesti niin vaaralliseen paikkaan.

Myös pomppaukset tuottivat kiinnostavaa tietoa. Voisi sanoa, että yhden laskeutumisen hinnalla Philae pääsi hetkellisesti tutkimaan "Churyn" pintaa kolmesta eri kohdasta ja sen lentoradan tutkiminen on auttanut ymmärtämään paremmin komeetan vetovoimakenttää. Pomppaukset ja niiden koot oikeassa suhteessa komeetan kokoon on esitetty yllä olevassa kuvassa; Agilkia on alkuperäiselle laskeutumispaikalle annettu nimi. Alla on puolestaan CONCERT-radiomittauksen avulla saatu arvio lopullisesta laskeutumispaikasta.

Vaikka Philaeen ei olekaan saatu uudelleen yhteyttä, ei kaikki toivo ole vielä mennyttä. Komeetta tulee vielä kahden kuukauden ajan lähemmäksi komeettaa ja valaistusolosuhteet sen pinnalla muuttuvat koko ajan. Lisäksi laskeutumisalueella saattaa tapahtua muutoksia, jotka parhaassa tapauksessa heittävät Philaen uuteen paikkaan pinnalla – ja kenties siellä se saa paremmin virtaa aurinkopaneeleista myös akkuunsa. 

Milloin tahansa julkistetaan myös varmasti jännittäviä tutkimustietoja – ja samalla uusia kuvia – laskeutumisesta. Yleensä tutkimukset on julkaistu noin kuusi kuukautta myöhässä ja  onkin varsin todennäköistä, että jokin tiedejulkaisu levittelee lähiaikoina tuloksia erikoisnumerossaan.

Komeettalaskeutumisen tarina on siis kaikkea muuta kuin ohitse!

ESAn maksama AaSI on lähdössä avaruuteen

Ensimmäinen suomalainen satelliitti Aalto-1 on parhaillaan rakentumassa Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa, Espoon Otaniemessä. Suomessa on toki tehty aiemmin avaruuslaitteita, joista muutamat ovat Aalto1 -satelliittia suurempia ja kalliimpiakin, mutta ne ovat lentäneet avaruudessa jonkin suuremman satelliitin osina. 

Kokonaisen satelliitin suunnittelu ja rakentaminen on aivan eri asia, koska siinä pitää ottaa huomioon kaikki satelliitin systeemit ja se, miten se toimii kokonaisuutena.

Erityisen kunnioitettavaa Aalto-1:ssä on se, että satelliitti on toteutettu opiskelijavoimin. Lähes sata opiskelijaa on osallistunut sen suunnitteluun, tekemiseen ja testaamiseen. Ja nyt siis varsinaisen, lopullisen avaruuteen toivottavasti vielä loppuvuodesta lähtevän satelliitin kokoonpano on meneillään.

Siinä missä yleensä opiskelijasatelliitit tyytyvät oikeastaan vain siihen, että satelliitti tehdään, laukaistaan avaruuteen ja siihen ollaan vähän aikaa yhteydessä, on Aalto-1:n tavoitteet korkeammalla. Siinä on mukana hyötykuormana kolme instrumenttia, joista jokainen on tieteellisesti ja teknisesti hyvin kiinnostava.

RADMON on Turun ja Helsingin yliopistojen opiskelijoiden tekemä säteilymittari, jonka tekemisen pääpaikkana on ollut Turku. Laite avaruudessa olevaa säteilyä, tarkemmin sanottuna yli 10 megaelektronivoltin (MeV) protoneita ja yli 0,7 MeV elektroneja. Sen tekemät mittaukset kertovat aurinkotuulesta ja niistä on iloa kehitettäessä ennustemalleja avaruussäälle.

Uutta RADMONissa on lukuelektroniikka, joka käsittelee signaalia mahdollisimman paljon digitaalisesti suurta tehoa vaativan analogiaelektroniikan avulla, kuten vastaavissa ilmaisimissa tehdään yleensä.

Toinen hyötykuorma on plasmajarru, joka testaa Ilmatieteen laitoksen tutkijan Pekka Janhusen kehittämän sähköisen aurinkotuulipurjeen idean toimivuutta. Purjeella voisi joskus seilata toisille planeetoille, mutta samalla periaatteella voisi satelliitteja hilata alas avaruudesta ilman rakettimoottoreita. Kun satelliitin tehtävä on ohi, se laskee ulos 100 metriä pitkän sähköjohdon, jonka hilaamana Aalto-1 syöksyy alas ja tuhoutuu Maan ilmakehässä.

blog

Samantha on nyt moninkertainen ennätysastronautti

Italialaisastronautti Samantha Christoforetti on nyt maailman  pisimpään yhtäjaksoisesti avaruudessa ollut eurooppalainen. Ennätys meni rikki eilen sunnuntaina klo 18:27 Suomen aikaa. Hänestä tulee Maahan palatessaan myös pisimpään yhtäjaksoiseksi avaruudessa ollut nainen.

Näin ei ollut tarkoitus tapahtua, mutta taannoisen Progress-avaruusrahtarin onnettomuuden vuoksi Samanthan ja hänen miehistönsä paluuta Maahan lykättiin kuukaudella – alun perin hänen sekä Terry Virtsin ja Anton Shkaplerovin piti palata Maahan 12. toukokuuta.

Nykyisen suunnitelman mukaan he laskeutuvat Sojuz-aluksellaan Kazakstanin arolle ensi torstaina, eli 11. kesäkuuta. Tarkalleen ottaen laskeutumisajaksi suunnitellaan klo 16:43 Suomen aikaa iltapäivällä.

Avaruusaseman miehistön 42/43 muodostanut kolmikko nousi Kansainväliselle avaruusasemalle 23. marraskuuta 2014, joten heidän lentonsa pituudeksi tulee 199,7 vuorokautta. Näin Samanthasta tulee pisimpään avaruudessa yhtäjaksoisesti ollut naisavaruuslentäjä, sillä edellisen ennätyshaltijan, NASAn Sunita Williamsin pisin lento kesti 195 vuorokautta.

Edellinen eurooppalaisennätys oli hollantilaisella André Kuipersilla, joka vietti lennollaan 193 vuorokautta vuonna 2012. 

Koko maailman mittakaavassa ennätystä pitää edelleen hallussaan venäläinen Valeri Poljakov, joka vietti 437,7 vuorokautta Mir-asemalla. Tämä ennätys mennee rikki vasta kun lennot Maan kiertorataa kauemmaksi alkavat. 

Tilastoja katsoessa huomaa myös sen, että Samanthasta tulee pisimpään avaruudessa ollut italialainen, sillä niin Paolo Nespoli kuin Luca Parmitanokin jäävät jälkeen 174,2 ja 166,3 vuorokaudellaan.

Kaiken kaikkiaan pisimpään avaruudessa ollut eurooppalainen on saksalainen Thomas Reiter, jonka lokikirjassa on 350,2 vuorokautta avaruudessa kahdella pitkäkestoisella lennollaan. 

Maailmanennätys on venäläisella Sergei Krikalevilla (803,4 vrk kuudella lennollaan) ja naisten ennätys on NASAn Peggy Whitsonilla (367,7 vrk kahdella lennolla).

Kyseessä on Samanthan ensimmäinen lento avaruuteen, ja on hyvin harvinaista, että ensikertalaiset rikkovat ennätyksiä. Itse asiassa hänestä tulee myös pisimmän yhtäjaksoisen ensimmäisen avaruuslennon tehnyt astronautti, sillä edellinen ennätys oli 198,7 vuorokautta. Sen teki amerikkalainen Michael Barratt vuonna 2009. 

Otsikkokuvassa Samatha on Dragon-rahtialuksen sisällä järjestelemässä kuljetuslaatikoita.

Hatunnosto virkamiehille – ja 40/50-vuotiaalle ESAlle!

Euroopan avaruusjärjestö viettää kaksinkertaista juhlaa näinä aikoina. Eurooppalaista yhteistyötä avaruudessa on kestänyt 50 vuotta ja siitä ESA on vastannut osaltaan 40 vuoden ajan. Syntymäpäivistä viimeisin, ESAn oma, oli nyt toukokuussa, koska  toukokuussa 1975 kymmenen Euroopan valtion johtajat  allekirjoittivat järjestön peruskirjan.

Koska aina välillä ESAn omituinen olemus ihmetyttää, on väläys historiaan paikallaan – se, että raketit nousevat kiertoradalle ja luotaimet lentävät avaruudessa, on pitkälti myös diplomaattien ja kansainvälisen politiikan ansiota…

ELDO + ESRO = ESA

Idea Euroopan omasta, muista riippumattomasta pääsystä avaruuteen syntyi 1960-luvun alussa, kun kuusi maata (Belgia, Ranska, Länsi-Saksa, Italia, Alankomaat, ja Iso-Britannia) muodostivat ELDO-nimisen järjestön, jonka tehtävänä oli kehittää myöhemmin “Europa” -nimen saanut raskas kantoraketti. 

ELDOn (European Launcher Development Organisation) rinnalle synnytettiin myös tieteellisiä satelliitteja yhdessä suunnitellut ESRO (European Space Research Organisation), mihin ELDO-maiden lisäksi tulivat mukaan Tanska, Espanja, Ruotsi ja Sveitsi. Sopimus kummastakin järjestöstä allekirjoitettiin vuonna 1962, mutta ne tulivat voimaan vasta vuonna 1964.

Ne toimivat erillään, mutta yhteistyössä, lähes kymmenen vuoden ajan, kunnes toimintojen päällekkäisyyden ja synergiaetujen vuoksi järjestöjä alettiin sulauttaa yhteen. Tämä tapahtui diplomaattiteitse ja lopulta ministeritasolla viimein alkuvuonna 1975 ja huipentui toukokuiseen allekirjoitustilaisuuteen. Tämä merkitsi Euroopan avaruusjärjestön syntymää, ja samalla myös toimintojen laajenemista operationaalisten avaruustoimien (kuten tietoliikenne- ja sääsatelliittien) puolelle.

Samalla ESROn ja ELDOn toiminnat päättyivät, kun niiden työn alla olleet hankkeet siirrettiin ESAn tehtäväksi.

Tuplasti jäseniä

Tarkalleen ottaen tapahtumat vuonna 1975 etenivät siten, että huhtikuussa 1975 pidettiin Brysselissä Eurooppalainen Avaruuskonferenssi, missä 15.4.1975 osallistujavaltioiden ministerit hyväksyivät ESAn tulevan peruskirjan ja ehdottivat sitä jäsenmaiden kansallisten lainsäätäjien hyväksyttäväksi 13. joulukuuta 1975 mennessä.

ESAn alkuperäinen peruskirjaESROn ja ELDOn edustajat puolestaan hyväksyivät sen Pariisissa pidetyssä toisessa konferenssissa 30. toukokuuta 1975. Irlanti tuli mukaan saman vuoden joulukuussa. Peruskirja tuli voimaan virallisesti vasta 30. lokakuuta 1980, mutta toiminta käynnistyi jo vuonna 1975.

Sen jälkeen ESAan on liittynyt useita valtioita. Ensinnä Itävalta ja Norja (1986), sitten Suomi (1995), Portugali (2000), Kreikka ja Luxemburg (2005), Tsekin tasavalta (2008), Romania (2011) ja Puola (2012). Seuraavat kaksi jäsenmaata tulevat näillä näkymin olemaan Viro ja Unkari, koska allekirjoittivat liittymissopimukset tämän vuoden helmikuussa. Pian ESAssa on siis 22 jäsenmaata.

Lisäksi seitsemän muuta Euroopan unionissa olevaa, mutta ESAan kuulumatonta maata ovat läheisessä yhteistyössä ESAn kanssa erityisten sopimusten ansiosta. Näitä ovat Bulgaria, Kypros, Latvia, Liettua, Malta, Slovakia ja Slovenia. Kroatian kanssa neuvottelut ovat käynnissä juuri nyt. 

Myös Kanada osallistuu joihinkin ESAn ohjelmiin ja sillä on pitkäaikainen yhteistyösopimus, joista ensimmäinen allekirjoitettiin jo vuonna 1979.

BLOG

Rosettan laskeutujaan yritetään jälleen yhteyttä

Rosetta-komeettaluotaimen pieni Philae-laskeutuja on värjötellyt jo puolen vuoden ajan Churyumov-Gerasimenko -komeetan pinnalla. Se laskeutui komeetan pinnalle 14. marraskuuta 2014 ja sen sijaan että se olisi kiinnittynyt suunnitellulla tavalla pinnalle, se pomppasi kolme kertaa takaisin lentoon ja päätyi vinoon asentoon varsin hankalalle ja varjoisalle alueelle laajan tasangon reunalla.

Koska se ei kyennyt lataamaan akkujaan aurinkopaneeleista saatavalla sähköllä, se asettui automaattisesti horrokseen odottamaan akkujen latautumista sen myötä, kun komeetta tulee lähemmäs Aurinkoa ja valaistusolosuhteet tulevat toivottavasti paremmiksi.

Nyt kevään kuluessa laskeutujaan on yritetty jo kolme kertaa – mutta turhaan. Yrityksiä on tosin haitannut se, että komeetan tultua aktiivisemmaksi on Rosetta-luotain (jonka kautta yhteys muodostuu) joutunut pysyttelemään noin 200 km:n etäisyydellä komeetasta ja yhteysajat laskeutujaan ovat olleet hankalia.

Nyt edellytykset ovat parhaimmat tähän saakka yhteyden saamiseen, ja Philaeen on yritetty saada yhteyttä eilisestä alkaen. 

Voi olla, että Philae on sammunut kokonaan kylmässä ja varjoisassa paikassaan, ja voi olla, että kyseisellä paikalla on tapahtunut purkauksia tai muita mullistuksia pinnalla, jotka ovat haudanneet tai rikkoneet laskeutujan.

Mutta voi myös olla, että laskeutuja on saanut vähä vähältä ladattua akkujaan Auringon paistaessa yhä paremmin alueelle, ja vastaa yhteyskutsuun koska tahansa.

Ongelmat: lämpötila ja akkujen varaustaso

Suomessa toukokuun alussa vierailleen Rosetta-lennon pitkäaikaisen, nyttemmin eläkkeelle jääneen tiedejohtajan Gerhard Schwehmin mukaan tärkein kriteeri, joka määrää Philaen heräämistä on sen sisälämpötila: se ei herää toimintaan, jos sen sisä lämpötila on alle -45°C.

Kun laskeutujan horroksen aikana sen tilaa tarkkaileva ohjelma havaitsee akkujen olevan tarpeeksi täynnä ja lämpötilan riittävä, se herättää laskeutujan, joka alkaa odottaa yhteysyritystä. Kutsun Rosettasta saatuaan se vastaa siihen ja kertoo laitteistojensa kunnosta.

Jos kaikki käy hyvin, saadaan luotain hitaasti, vaihe vaiheelta edeten toimintakuntoon, ja toivottavasti sillä saadaan tehtyä myös uusia mittauksia.

Hienointa olisi, jos se voisi tehdä myös pinnan analysoinnin minilaboratoriollaan; se ei ennättänyt tekemään sitä marraskuussa, koska pinta oli odottamattoman kovaa, eikä se saanut siitä näytettä pienellä kairallaan.

“Mutta jo se, että saisimme yhteyden Philaeen ja muutamia mittauksia tehtyä lisää, olisi erinomaista”, toteaa Schwehm.

Toivelistalla on uusien kuvien ottamista ja mittauksia niin  magneettikentästä, kaasuista, pölystä ja niin edelleen. Tutkijat ovat tehneet jo kaksi havaintolistaa, joista ensimmäisessä otetaan aivan aluksi vähän virtaa vaativia mittauksia (kuten ROMAP-magnetometrillä ja SESAME-sähkökenttämittarilla, mihin myös suomalaistekoinen pinnan sähkönjohtavuutta mittaava laite kuuluu) ja vasta sen jälkeen käytettäisiin CIVA- ja ROLIS-kameralaitteistoja. Jos nämä sujuvat hyvin, otetaan toinen lista esiin, ja siinä on samat mittaukset uudelleen sekä kaikki muut Philaen tutkimuslaitteet.

Periaatteessa Philae voisi toimia viikkojen, kenties kuukausienkin ajan siitä kun se herää – jos se vain saa tarpeeksi auringonvaloa. Se voitaisiin mahdollisesti myös ohjelmoida toimimaan kylmempänä, sillä se todennäköisesti kestäisi sen. Ainakaan enää tutkijoilla ei ole paljoa menetettävää, jos se ei kestäisikään.

Hypätä vai ei?

Toinen, uskaliaampi ajatus, mikä on tutkijoiden mielessä, on hyppääminen pois nalkista. 

“Philae suunniteltiin aikanaan siten, että se voisi pomppia komeetan pinnalla, mutta lopulta se päätettiin kiinnittää harppuunoilla pintaan varmuuden varalta”, kertoo Schwehm.

“Sen laskeutumisjalustassa on kuitenkin edelleen olemassa laitteisto hyppyjen tekemiseen, ja sen käyttäminen on tosiaankin mielessä.”

Jos yhteys saadaan, niin tutkijat haluavat varmasti kuitenkin tehdä ensin muutamia mittauksia, ja vasta sitten yrittää hyppäämistä. On mahdollista, että hyppäys saisi sen paremmin valoon, mutta se saattaa joutua vielä pahempaan paikkaan tai päätyä ylösalaisin pinnalle. Tässäkään ei ole enää paljoa menetettävää, joten voi olla, että ellei yhteyttä pian saada, Philae komennetaan hyppäämään mahdollisilla voimillaan, ja sitten se joko tottelee tai ei.

Tässä vaiheessa kuitenkin pitää vielä vain toivoa, että yhteys ylipäätä saadaan. Joka tapauksessa Philae on jo tähän mennessä lyhyen toimintansa aikana täyttänyt sille asetetut toiveet lähes kokonaan. Osittain ne on jopa ylitetty, sillä yhden laskeutumisen sijaan se teki kolme laskeutumista, ja niistä jokaisesta saatiin hieman tietoa kyseisestä kohdasta komeetan pinnalla. 

Moista uhkarohkeaa pomppulaskeutumista ei kukaan tutkija olisi uskaltanutkaan ehdottaa!

Proba-V tarkkailee lentoliikennettä avaruudesta

Samalla kun Euroopan avaruusjärjestön minisatelliitti Proba-V tarkkailee kasvillisuutta maanpinnalla, se seuraa tapahtumia myös hieman korkeammalla: sivutöinään se vastaanottaa signaaleja tuhansista lentokoneista.

Kaksi vuotta sitten laukaistu Proba-V on tähän mennessä rekisteröinyt yli 15 000 lentokoneen sijainnin 25 miljoonassa pisteessä. Satelliitti on edelläkävijä, mutta se on osoittanut, että valmisteilla olevat satelliitit pystyvät selviytymään tehtävästä.

"Toimimme 24 tuntia vuorokaudessa ja seitsemän päivää viikossa paitsi ajoittaisten huolto- ja päivitystoimien aikana", kehuu koetta johtava Toni Delovski Saksan ilmailu- ja avaruustutkimuslaitos DLR:stä.

"Olemme osoittaneet, että lentokoneet on mahdollista havaita vaivatta avaruuresta, vaikka niiden signaaleja ei ole suunniteltu vastaanotettavaksi niin etäältä. Itse asiassa lentokoneet lähettävät signaalinsa sivusuuntaan, jolloin ne on vaikeampi havaita."

"Yhdellä satelliitilla pystytään tarkkailemaan kerralla vain noin 1 500 x 750 kilometrin kokoista aluetta, mutta kun satelliitteja on isompi joukko, niillä saadaan aikaan maailmanlaajuinen kattavuus."

Alle kuutiometrin kokoiseen Proba-V-satelliittiin on saatu mahdutettua useita koelaitteistoja sen pääinstrumentin, "kasvillisuuskameran", lisäksi. Sillä kartoitetaan muutokset kasvillisuudessa koko maapallolla kahden päivän välein.

 

BLOG

Rosetta-lennon guru Helsinkiin

Euroopan avaruusjärjestön Rosetta-komeettaluotaimen "isä" Gerhard Schwehm saapuu Suomeen ensi torstaina 7. toukokuuta ja kertoo klo 17 alkaen ilmaisessa yleisötilaisuudessa tuoreimpia tietoja niin lennon sujumisesta kuin yrityksistä herättää laskeutuja Philae. Tilaisuus pidetään Helsingin yliopiston päärakennuksen (Fabianinkatu 33, 3. krs.) salissa 13 ja mukana on myös suomalaisia Rosetta-lentoon osallistuvia tutkijoita.

Tiedetuubi toimii Schwehmin isäntänä Suomessa yhdessä Tekesin, Ilmatieteen laitoksen ja Helsingin Observatorion kanssa.

Vierailu liittyy Helsingin observatorion 8.5. klo 12 avautuvaan pienoisnäyttelyyn ”Rosetta ja Aurinkokunnan arvoitukset”. Se kertoo Rosetta-luotaimen matkasta Aurinkokunnan nuoruuden lähteille. Luotaimen tavoitteena on komeetta 67P/Churyumov–Gerasimenkoa tutkimalla selvittää Aurinkokunnan syntyhistoriaa ja maapallon vesien ja elämän alkuperää.

Gerhard Schwehm oli mukana nuorena avaruusfyysikkona Giotto-luotaimen tutkijaryhmässä ja oli lennonjohdossa, kun Giotto otti ensimmäiset lähikuvat Halleyn komeetasta vuonna 1986. Sen jälkeen hän toimi suunnitteilla tuolloin jo olleen komeettalennon tiedejohtajana ja oli tekemässä Rosetta-luotaimesta sekä sen lennosta tätä mitä se on nyt. Hänestä tuli sittemmin ESAn planeettalentojen operatiivisen osaston tiedejohtaja ja hän toimi Rosetta-lennon tiedejohtajana siihen saakka, kun jäi eläkkeelle vuonna 2014. Sen jälkeenkin hän on ollut mukana luotaimen tiederyhmässä ja aktiivinen jäsen sen operatiivisessa ryhmässä. Rosetta-lennon ollessa matkalentovaiheessaan Schwehm toimi myös ESAn Smart-1 -kuuluotaimen projektipäällikkönä.

Tiedetuubi palaa luonnollisesti asiaan loppuviikosta!