laivat

Itsestään liikkuvien autojen lisäksi meriliikenteen nykyistäkin laajempaa automatisointia tutkitaan koko ajan. Esimerkiksi Suomessa autonomista merenkulkua tutkiva Rolls-Royce aikoo saada tällaiset uudenlaiset laivat käyttöön vielä ennen vuosikymmenen loppua.

Nyt Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus ja Aalto-yliopiston tutkijat yhdessä Fleetrange Oy:n ja Tallinkin kanssa tutkivat yhdessä koneoppimisen ja tekoälyn käyttöä Tallinnan ja Helsingin välillä sahaavalla Megastarilla.

Tutkimuksen tarkoitus on yhdistää eri lähteistä saatua aineistoa, niin kuvaa, ääntä, tutka- ja lasermittauksia, satelliittipaikannusta kuin muiden aluksien sijaintitietoja. Tätä varten Megastarille asennetaan erilaisia antureita, joista saadun aineiston käsittelyssä hyödynnetään tekoälyä ja koneoppimista.

”Yksittäinen anturi ei ole koskaan riittävä antamaan luotettavaa kuvaa turvallisuuden kannalta kriittisistä tekijöistä. Miehistö hyödyntää aina useamman laitteen antamaa päällekkäistä tietoa, jolloin yksittäisen laitteen mahdollisesti antama virheellinen tieto on helposti havaittavissa ja hylättävissä. Autonomisen navigointijärjestelmän tulisi toimia samalla periaatteella”, toteaa tutkimuspäällikkö Sarang Thombre Paikkatietokeskuksesta.

Tavoitteena automaattinen tunnistus

Tavoitteena on erilaisten kohteiden, kuten merimerkkien sekä toisten alusten automaattinen tunnistus ja tarkemman tilannekuvan muodostaminen useiden erilaisten sensorien välittämän aineiston pohjalta.

”Kun tällaista tietoa yhdistetään olemassa olevien navigointisäännösten kanssa, mahdollistetaan aluksen suunnistus mahdollisimman vähäisellä ihmisohjauksella, jopa Itämeren kaltaisilla, vilkkaasti liikennöidyillä vesiväylillä”, Thombre jatkaa.

”Megastarin valinta tutkimusalukseksi oli helppo valinta ja olemmekin erittäin tyytyväisiä saatuamme Tallink Gruppin tuen projektille. Tallink Grupp on uusien innovatiivisten ratkaisujen edelläkävijä ja Megastar on tämän alueen kehittynein ja ympäristöystävällisin alus. Tallinnan ja Helsingin välillä on vilkas kaupallisten ja vapaa-ajan alusten liikenne ja siksi se toimii erittäin hyvin tutkimiemme uusien tekniikoiden testialueena”, sanoo kapteeni Henrik Ramm-Schmidt, Fleetrange Oy:n toimitusjohtaja ja perustaja.

”Viimeaikainen kehitys tekoälyn ja koneoppimisen alalla antaa uusia mahdollisuuksia oppia tunnistamaan ja ennustamaan alusten liikkeitä. Näillä uusilla menetelmillä voidaan saavuttaa ennennäkemätön tarkkuus”, lisää vielä professori Simo Särkkä Aalto-yliopistosta.

*

Juttu on Paikkatietokeskuksen tiedote hieman editoituna.

Mediassa – kuten Tiedetuubissakin – on aika usein juttuja tulevaisuuden miehittämättömistä autoista ja lentolaitteista, mutta itse asiassa eräs kätevimmin automatisoitavista liikennemuodoista olisi meriliikenne.

Laivat seilaavat yleensä varsin monotonisesti samoja reittejään ja etenkin kun nykyisinkin ne jo toimivat varsin automaattisesti satelliittipaikannuksen avustamana, ei askel täysin ilman miehistöä oleviin rahtilaivoihin ole suuri. Matkustaja-aluksilla miehistöä tarvitaan kuitenkin jatkossakin – ainakin matkustajien palveluun.

Norjalaisyhtiö Yara International on ottanut merkittävän askeleen kohti automaattista merenkulkua tilaamalla reitilleen ensimmäisenä täysin robottiohjatun rahtialuksen. Erityisen kiinnostavan aluksesta tekee se, että uusi Yara Birkeland -laiva on myös sähkökäyttöinen.

Se, että laiva toimii sähköllä, voi olla jopa tärkeämpää sen tekemisessä. Laivojen päästöt ovat ovat jopa suurempia kuin lentoliikenteen, sillä vuonna 2007 maailman meriliikenne tuotti 3,2 kaikista hiilidioksidipäästöistä, kun lentoliikenteen osuus oli 2,1%*. Syynä ei ole vain laivaliikenteen määrä, vaan myös se, että alusten moottorit eivät ole yleensä kovin ekologisia, vaan tupruttavat toisinaan jopa epätäydellisesti palaneen dieselin katkua suodattamattomana ilmaan.

Titanic lepää nyt Atlantin valtameren pohjassa noin 3800 metrin syvyydessä. Siellä, pimeydessä ja suuressa vedenpaineessa, kaikki tapahtuu hitaasti. Myös ruostuminen.

Niinpä vuonna 1912 uponneesta Titanicista on vielä paljon jäljellä, kuten sille tehdyt sukellukset osoittavat.

Ruostetta ikävämpi tuhoaja on kuitenkin vuonna 1991 löydetty kummallinen metallinsyöjäbakteeri.

Taas uusi jättilaiva on valmistunut Turun Pernon telakalta. Paikka on sama, mistä valmistuivat aikanaan vuosina 2009 ja 2010 maailman suurimmat risteilyalukset M/S Allure of the Seas ja M/S Oasis of the Seas. 

Nyttemmin ranskalaistelakalla tehty niiden sisaralus M/S Harmony of the Seas on pari metriä pitempi; siinä missä Merten harmonia on noin 362 metriä pitkä, olivat sen edeltäjät 360-metrisiä.

Nyt valmistunut saksalaiselle TUI Cruises -varustamolle menevä Mein Schiff 1 on 315 metriä pitkä. 

Monitoimimurtaja Nordica puski läpi Luoteisväylän heinäkuun aikana.

Alus lähti Kanadan Vancouverista heinäkuun 5. päivä ja saapui Grönlannin Nuukiin 29. heinäkuuta. Kyseessä ei ole suinkaan ensimmäinen kerta, kun laivalla on ajettu Tyyneltämereltä Pohjois-Amerikan pohjoispuolitse Kanadan arktisen saariston läpi Atlantille, mutta suomalaisvoimin tehty tutkimusmatka on aikaisin koskaan tehty Louteisväylän purjehtiminen – normaalisti reitti on kulkukelpoinen vasta myöhemmin kesällä.

Se, että Nordica onnistui matkassaan, johtuu tietysti laivasta ja sen erinomaisesta miehistöstä, mutta ilmastonmuutos avusti matkaa huomattavasti.

Kyseessä on monitoimimurtaja Nordican toinen matka halki Luoteisväylän ja se tehtiin yhteistyössä Kanadan rannikkovartioston, Kanadan liikenneministeriön sekä paikallisten toimijoiden sekä yhtiöiden kanssa.

Laiva oli tehty faarao Kheopsille, eli nykyisin Kfuhuna tunnetulle faaraolle noin 4600 vuotta sitten.

Sen löysi Gizan kaivauksia Kamal el-Malakhin johdolla tehnyt arkeologiryhmä pyramidin osasta, jota ei oltu aikanaan ryöstetty: tutkijat porasivat reiän laivaa sekä huonekaluja sekä muita Kheopsin käyttämiä esineitä sisältänyttä kammiota suojanneeseen 15-tonniseen kivimurikkaan, ja näkivät kammion sisällön varsin huonossa kunnossa, mutta edelleen täysin hahmotettavassa kunnossa.

Periaatteessa laiva oli jätetty aikanaan lähtökuntoon. Plataanipuusta ja setristä tehdyssä laivassa oli köydetkin paikoillaan, tosin vuosientuhansien varrella kaikki oli haperoitunut siinä määrin, että laivasta laitettiin esille vain mallikappale. Otsikkokuvassa on laivan pienoismalli, joka näyttää vielä paremmin millaisesta paatista oli kyse.

Alla on kuvia laivasta löytöhetkellä ja sen sisältänyt kammio.

Saksalainen Anton Flettner keksi 1920-luvun alussa miten ns. Magnus-efektin avulla toimivalla roottorilla voitaisiin liikuttaa "kätevästi" vaikkapa laivaa merellä. Ilmanpaine-ero pyörivän roottorin etu- ja takapuolella saa aikaan voiman, joka vetää alusta eteenpäin.

Todistaakseen roottorilaivan toiminnan, Flettner rakensi Baden-Baden -nimen saaneen laivan, missä oli kaksi 2,7 metriä halkaisijaltaan ja noin 15 metriä korkeaa roottoria, joita pyöritti kaksi 45-hevosvoimaista sähkömoottoria. Kyseessä oli siis paitsi roottorilaiva, niin myös sähkökäyttöinen alus.

Flettner lähti ylittämään Atlantia laivallaan Hampurista 2. huhtikuuta 1926 ja saapui perille New Yorkiin tänään vuonna 1926. Kuvassa on laivan sisaralus Die Buckau.

Vaikka roottorilaivoja on tehty aina silloin tällöin ja periaatetta on koetettu uudelleen mm. rahtilaivan liikuttamisessa, ei siitä teoreettisesta kauneudestaan huolimatta tullut koskaan suosittua. Perinteinen potkuri eri muodoissaan on osoittautunut tehokkaammaksi ja käytännöllisemmäksi.

Kiinnostavin tällainen kokeilu on Enercon -tuuligeneraattoriyhtiön testaama E-Ship 1 -koerahtilaiva, joka käytti Magnus-efektiä liikkumiseensa. Tekniikalla savutettiin suotuisissa olosuhteissa 15 % polttoaineensäästö perinteiseen menemiseen verrattuna.

Alkuperäisen, vuonna 2010 lyhyeen päättyneen kokeilun jälkeen tämä diesel-sähköinen roottorilaiva laitettiin telakalle, mutta kun sen alkuperäisen dieselmoottorit vaihdettiin kaksi vuotta sitten uusiin ja parempiin, se otettiin jälleen käyttöön.

Alla on kiinnostava video aluksesta:

Otsikkokuvassa RV Calypso seilaa jossain päin maailmaa sellaisena kuin monet Cousteaun elokuvia katsoneet aluksen muistavat: upeana, valkoisena aluksena sinivihreän meren pinnalla tai jäävuorten keskellä uljaasti purjehtimassa.

Cousteau miehistöineen lähtee alukselta sukeltamaan kumiveneissä tai nousee katsomaan maisemia kannella parkissa olleella helikopterilla. 

Nykynäkökulmasta Cousteaun elokuvat ovat teknisesti vanhentuneita, mutta aikanaan – etenkin silloin, kun Cousteau alkoi kuvaamaan 1950-luvulla – vedenalaiskuvat olivat uskomattoman upeita. Cousteau myös kehitti sukellustekniikkaa ja vedenalaista kuvaamista huomattavasti, ja nykyajan huimat sukelluselokuvat pohjaavat hänen tekemäänsä pioneerityöhön.

Calypso oli olennainen osa Cousteaun työtä ja elämää siitä alkaen, kun hän hankki sen käyttöönsä vuonna 1950. 

Alus oli sen aikaisten mittapuiden mukaan huippunykyaikainen: sen varustukseen kuului minisukellusveneitä ja sukellusskoottereita, helikopteri ja useita avomerikumiveneitä. Calypson nokkaan, veden alla olevaan keulabulbiin tehtiin paksuilla ikkunoilla varustettu kuvaustila, ja muutenkin alus muutettiin kuvaus- ja tutkimuskäyttöön sopivaksi.

Calypso aloitti seilaamisensa kuitenkin Ison-Britannian kuninkaallisen laivaston miinanraivaajalaivaksi. Puurunkoinen alus rakennettiin Yhdysvalloissa ja se laskettiin vesille 21. maaliskuuta 1942. Se aloitti välittömästi palveluksensa Välimerellä ja kun Toisen maailmansodan jälkeen ei suurelle määrälle laivoja ollut enää tarvetta, se poistettiin kalustosta vuonna 1947.

Ennen päätymistään Cousteaulle alus ennätti liikennöimään Maltan ja Gozon saaren välillä reittilaivana. Tuolloin alus nimettiin Calypsoksi, koska kreikkalaisten myyttien mukaan Gozo oli nymfi Kalypson kotisaari; Kalypso oli Atlaksen tytär ja piti Odysseusta vankina saarellaan seitsemän vuotta – siis myytin mukaan.

Sen jälkeen kun Cousteaun viimeinen suuri TV-sarja Meren salaisuudet loppui vuonna 1978, alkoi Calypson lähes kolme vuosikymmentä kestänyt huuma hiipua. Kun Cousteaun poika Philippe kuoli lento-onnettomuudessa kesällä 1979, Cousteau masentui niin, että uhkasi jopa upottaa Calypson. 

Cousteau kuoli vuonna 1997, eikä hänen työtään (erilaisista kaupallisista ristiriidoista huolimatta) jatkanut poika Jean-Michel ollut kiinnostunut kunnostamaan Calypsoa. 

Alus upposi vuonna 1996 Singaporessa, kun proomu törmäsi sen kylkeen. Calypso nostettiin pinnalle kaksi vuotta myöhemmin ja Ranskaan, La Rochelleen, minne se aiottiin kunnostaa näyttelykohteeksi. Viime vuodet alus on ollut varastoituna Bretagnessa, Concarneaun satamassa.

Hanke kuitenkin kariutui, aivan kuten muutkin yrityksen kerätä rahaa aluksen kunnostukseen, kunnes nyt Calypson tulevaisuus näyttää jälleen valoisalta.

Eilen julkistetun tuoreimman kunnostushankkeen taustalla on nyt L’Équipe Cousteau -niminen yhdistys, jonka vetäjä on Coustaun toinen vaimo Francine Cousteau. Aikomuksena on sijoittaa laiva restauroinnin jälkeen Monacoon.

Pitkälliset oikeusprosessit ja raharistiriidat Cousteau-perheen jäsenten ja Calypson omistajien sekä varastoijien kesken näyttävät siis olevan nyt ohi – toivottavasti.

Titanic oli vuonna 1912 sisarlaivojensa Olympicin ja Britannicin ohella aikansa suurin ja mahtavin matkustajalaiva. Sen suurin pituus oli huimat 269,8 metriä, leveys 28,9 metriä ja suurin syväys 10,5 metriä. Bruttovetoisuus oli 46 328 tonnia ja uppouma valtavat 52 310 tonnia.

Voimanlähteinään sillä oli kaksi nelisylinteristä mäntähöyrykonetta sekä matalapaineinen Parsons-höyryturpiini, joiden teho oli 49 MW. Nekin olivat maailman suurimmat.

Potkureita oli kolme ja ankkureita viisi, ja sata tonnia painava peräsin oli kooltaan 23,98 m korkea ja 4,65 m pitkä. Sitä käänneltiin omien höyrykoneiden avulla.

Paikkoja hyteissä oli 3 547 matkustajalle ja miehistön jäsenelle, joita aikansa ylpeys kiidätti valtamerellä parhaimmillaan 43 kilometriä tunnissa.

Mutta verrattuna suurimpaan nykyisin liikenteessä olevaan risteilyalukseen, suomalaistekoiseen Oasis of the Seas -alukseen (tai sen sisarlaivaan Allure of the Seas), ei Titanic olekaan mitenkään suuri. Päivän kuvana olevassa kuvakollaasissa laivat on laitettu peräkkäin samassa mittakaavassa, ja siitä näkee hyvin, kuinka Oasiksen sisään mahtuisi monta Titanicia.

Myös numerot puhuvat puolestaan: Oasis of the Seas on 361,6 metriä pitkä ja sen leveys on 60,5 metriä. Korkeus meren pinnan yläpuolella on 72 metriä ja syväys 9,3 metriä – Titanic ui siis hieman syvemmällä, mutta sen rungon muoto oli myös tyystin erilainen.

Voimaa Oasikselle tuottaa kolme 13 860 kW:n ja toiset kolme 18 480 kW Wärtsilä-dieselmoottoria; yhteisteho on noin 97 MW. Tätä ei kuitenkaan voi suoraan verrata Titanicin tehoon, koska moottoreilla tuotetaan "vain" sähköä, jota käytetään paitsi laivalla kaikkeen mihin sähköä yleensä käytetään, niin myös potkureiden pyörittämiseen.

Potkureina on kolme 20 MW:n ABB Azipod -potkurilaitteistoa sekä neljä pienempää ohjauspotkuria.

Aluksen huippunopeus on 41,9 kilometriä tunnissa, mutta nopeus on nykyisin vähemmän tärkeä suoritusarvo, koska laivan tärkein tehtävä on lipua hiljalleen paikasta toiseen. Matkustajia ja miehistöä mahtuu mukaan maksimissaan 6 296 henkilöä.

Ikäeroa näillä kahdella laivalla on lähes sata vuotta, sillä Titanic laskettiin vesille vuonna 1911 ja Oasis of the Seas valmistui vuonna 2009.

Jos palataan vielä alusten kokoihin, niin toisaalta Titanic oli kyllä aika iso: alla laiva on verrattuna esimerkiksi ihmiseen tai Airbus A380 -lentokoneeseen.