2
min read
A- A+
read
Nasa innostui sähköpurjeesta
Jari Mäkinen
10.06.2014

Sähköpurje

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!"

ESTCube-1 ja Aalto-1 testaavat periaatetta

Parhaillaan avaruudessa oleva virolainen ESTCube-1 -satelliitti tulee testaamaan sähköpurjeen periaatetta ensimmäisenä avaruudessa, ja myös ensimmäinen kokonaan suomalainen satelliitti Aalto-1 tulee tutkimaan sen periaatteen toimivuutta.

Aalto-yliopiston opiskelijaprojektina toteutetulle Aalto-1:lle etsitään parhaillaan sopivaa (ja edullista) laukaisua, mutta ESTCube on kiertänyt Maata jo yli vuoden päivät. Satelliitti ei ole vielä vapauttanut sähköpurjeen ideaa testaavaa liekaa, koska sen asennonsäätöjärjestelmä ei ole toiminut aivan odotetulla tavalla. Vaikka koe periaatteessa olisi voitu jo toteuttaa, halutaan satelliitin pyörimisen tasaisuutta vielä parantaa ennen liekakokeen aloittamista, jotta kokeen onnistumistodennäköisyys olisi mahdollisimman suuri.

Siinä missä lopullinen sähköpurje koostuisi mahdollisesti jopa 30 kilometriä pitkistä, avaruusaluksesta ulospäin sojottavista sähköjohdoista, on näissä kahdessa nanosatelliitissa mukana vain yksi johdin, lieka, jonka käyttäytymistä mitataan. Lähellä Maata lentävissä satelliiteissa lieat eivät pääse aurinkotuuleen, koska ne ovat vielä Maan magneettikentän suojassa. Sähköisesti varattuja liekoja käytetään sen sijaan plasmajarruina, jotka vähitellen laskevat satelliittien rataa.

Niinpä periaatetta voidaan käyttää kauas nopeasti lentämisen lisäksi matalan radan satelliiteissa jarruna: ne voitaisiin aktivoida satelliitin käytön päätyttyä, jolloin lieka toisi satelliitin automaattisesti alemmaksi ja lopulta tuhoutumaan Maan ilmakehässä. Näin laitteisto voisi auttaa avaruusromun määrän vähentämisessä.