DLR | Tiedetuubi

Miksi lentäjäpioneeri Otto Lilienthal kuoli?

Otto Lilienthal oli saksalainen lentäjäpioneeri, joka teki 125 vuotta sitten ensimmäisen lentonsa ja liisi sen jälkeen tuhatkunta kertaa, ennen kuin syöksyi maahan ja kuoli 9. elokuuta vuonna 1896. Nyt Saksan ilmailu- ja avaruustutkimuskeskus DLR kaivelee menneitä ja on ottanut Lilienthalin liitokoneen tarkempaa syyniin.

Jari Mäkinen

11.06.2016

ILA Saksalaiset haluavat luonnollisesti nähdä Otto Lilienthalin samanlaisena ilmailun merkkihenkilönä kuin Wright-veljekset Yhdysvalloissa tai Clément Ader Ranskassa. Ja saksalaisilla on hyvät perusteetkin: vaikka Lilienthalilla ei ollut moottoria käytössään, hän teki liitolentokoneen, joka oli huimasti edellä aikaansa, ja lensi sillä paljon: hän teki noin tuhat lentoa, joiden kuluessa hän kiisi 50 kilometrin tuntinopeudella ja liisi jopa noin 250 metriä pitkiä lentoja.

Hän oli edellä aikaansa ja häntä voi pitää aivan objektiivisestikin maailman ensimmäisenä lentäjänä. Hän oli samoin maailman ensimmäinen lentokonetehtailija, sillä hän myi kaikkiaan yhdeksän liitolentokonetta lentämään halunneille asiakkailleen. Hänellä oli myös suunnitelmia koneensa jatkokehittämisestä, sillä tämä ensimmäinen malli oli nimeltään Normalsegelapparat, eli "tavallinen liitokone".

Valitettavasti vain hän ei ennättänyt tekemään muita koneita, sillä hänestä tuli aivan liian pian myös ensimmäinen lento-onnettomuudessa kuollut lentäjä. Aina tuosta vuoden 1896 elokuusta alkaen on pohdittu mistä hänen onnettomuutensa johtui ja monet pitivät pääsyyllisenä hänen liitolentokoneensa alkeellisuutta.

DLR päätti tutkia konetta tarkemmin ja rakensi siitä tarkan kaksoiskappaleen. Konetta testattiin nykymenetelmin niin tietokonesimulaatioilla kuin tuulitunneleissakin, ja tulokset esiteltiin viime viikolla päättyneillä Berliinin ilmailu- ja avaruusmessuilla. Kaksoiskappale oli myös esillä Berliinin Schönefeldin lentokentän näyttelyalueella, mutta sillä ei valitettavasti päässyt lentämään.

Lilienthalin lentokone oli kärkiväliltään 6,7 metriä ja sen massa oli 20 kg. Sen siiven matkivat linnun siipiä, ja lentäjä oli siipien keskellä, missä hän pystyi hallitsemaan lentämistä yksinkertaisesti painopistettä muuttamalla – siis siirtymällä hieman eteen, taakse tai sivuille.

Yllä oleva video näyttää liitokoneen testaamista, joka paljasti monia yllätyksiä. Etenkin koneen aerodynamiikka oli yllättävän hyvä, mikä johtui todennäköisesti siitä, että Lilienthal oli seurannut lintujen lentämistä hyvin tarkasti ja pystyi paitsi toistamaan linnun siiven muotoa, niin myös lintujen liikkeitä ilmassa varsin hyvin.

Koneen liitosuhde oli 3,6, mitä voi pitää varsin hyvänä. Eli sadan metrin korkeudelta lähdettäessä kone olisi voinut teoriassa liitää 360 metrin päähän. Lento- ja liito-ominaisuuksiltaan Lilienthalin kone oli paljon parempi kuin esimerkiksi Wright-veljesten tekemä kone, joka lensi ensimmäisen kerran moottorivoimalla. Ja sitäkin on pidetty aerodynaamisesti varsin hyvänä.

DLR:n tutkijoiden mukaan liitolentokoneet olivat yhtä hyviä vasta 1930-luvulla.

Toiseksi hän koelensi koneensa erinomaisesti. Lilienthal merkitsi ylös nopeudet ja lentojen pituuden, koneen käsittelyssä olleen erikoisuudet ja uskaltautui koko ajan pitemmälle ja korkeammalle lentojen edistyttyä.

Koneen kopion tutkiminen paljasti tosin myös sen heikkouksia, kuten sen, että kone menetti lentokykynsä varsin helposti, jos sen nokka nousi nopeasti liian suuren kulmaan ylöspäin.

Tämä on todennäköisesti myös syynä kohtalokkaaseen onnettomuuteen. Kun Lilienthal oli lentämässä Berliinin lähellä Gollenbergissä elokuun 9. päivänä vuonna 1896, oli sää kaunis, mutta termiikkejä täynnä. Purjelentäjät pitävät näistä nousevista lämpimistä ilmavirtauksista, jotka tosin saattoivat tulla yllättäen Lilienthalille. On mahdollista, että hän sattui lennollaan voimakkaaseen nousevaan ilmavirtaukseen, joka nosti nokan ylös ja sen johdosta kone sakkasi – ja putosi.

"Lilienthalin kone oli lentokelpoinen ja turvallinen lentää hyvissä olosuhteissa ja etenkin lennettäessä vastatuuleen, mutta ei tarpeeksi hyvä epävakaissa tuuliolosuhteissa tai termiikeissä lennettäväksi", toteaa DLR:n tutkija Andreas Dillmann. "Hänen ei olisi siis kannattanut lentää juuri tuona päivänä."

Suosituimmat tänään

Kaksi avaruuskiveä lensi tänään ohi Maan – puolikilometrinen tulossa kohti

Lentävä maitopurkki ja jälkipolttimien jyrinää - Turku Airshow 2015

Plasmatutkija ja potaattikomeetta

Missä viipyvät sähköiset matkustajalentokoneet?

Lappajärvi elämän keitaana?

Jari Mäkinen

Mitä komeetta Churyumov-Gerasimenkon pinnalla oleva Philae-laskeutuja yritti sanoa Rosetta-luotaimelle joulun aikaan – vai yrittikö lainkaan? Yritykset saada yhteys jatkuvat vielä vähän tammikuun ajan.

Kerroimme Tiedetuubissa juuri ennen joulua kuinka Rosetta oli saanut yhteyden komeetan pinnalla olevaan Philaeen ja täsmensimme seuraavana päivänä, että kyseessä saattoikin olla viestin sijaan "pelkkä" interferenssi – vaikka se vaikutti omituiselta.

Uusia yhteyksiä ei sen koommin ole saatu, ja myös jouluisesta viestistä on saatu nyt lisäselvyyttä. Ja ei ole.

Miten Philae ja Rosetta puhuvat keskenään?

Yhteys Philaen ja Rosettan välillä avautuu periaatteessa siten, että yhteydestä vastaava Rosettan sähkösysteemiprosessoriyksikkö (Electrical Support System Processor Unit, ESS) on etsintämoodissa, jossa se lähettää signaaleita alas komeetan pinnale ja odottaa Philaen lähettämää vastausta.

Kun Philaen vastaanotin ottaa vastaan signaalin Rosettalta, se tarkistaa onko sillä tarpeeksi virtaa akuissaan ja onko se muuten kunnossa yhteyden muodostamiseen. Jos on, niin se lähettää vastauksen Rosettaan.

Kun Rosetta havaitsee vastauksen, se avaa yhteyden ja Philae lähettää ensi töikseen (suomalaistekoisessa) muistissaan olevat tiedot järjestelmiensä tilasta. Tämän jälkeen, jos yhteys toimii edelleen, voi Rosetta lähettää laskeutujaan myös käskysarjoja, joilla esimerkiksi ohjataan Philae tekemään uusia havaintoja tai toimimaan jollain halutulla tavalla.

Se, miten hyvin yhteys muodostuu, riippuu Philaen ja Rosettan välisestä etäisyydestä ja liikkeestä. Nyt joulukuusta alkaen Rosetta on ollut vajaan sadan kilometrin päässä komeetasta ja olosuhteet ovat suotuisat yhteyden muodostumiseen. Arvioiden mukaan Philaen laskeutumisalueella on tarpeeksi auringonvaloa sähkövirran tuottamiseen ja lämpötila on tarpeeksi korkea, jotta laskeutuja voi toimia hyvin.

Tämä tilanne jatkuu tammikuun loppuun saakka.

Kuten yllä oleva Philaen lähettämä kuva pinnalta näyttää, on sen laskeutumispaikka varsin jylhän näköinen – siis kaikkea muuta kuin otsikkokuvassa olevan, ennen laskeutumista tehty piirros antoi luvan toivoa.

Mitä joulukuussa tapahtui?

Joulukuun 21. ja 22. päivien välisenä yönä Rosettan vastaanotin aktivoitui, ja lennonjohdossa ennätettiin jo iloita mahdollisuudesta saada jälleen yhteys laskeutujaan.

Eräs iloitsijoista oli Ilmatieteen laitoksen tutkija Walter Schmidt, joka ilmoitti Tiedetuubillekin hyvästä uutisesta.

"Kaikki tietomme tuolloin joulukuussa perustuivat Rosettan vastaanottimen päälle kytkeytymiseen ja siihen, että vastaanottimesta saatiin Rosettaan tietoa", kertoo Schmidt.

"Kun vastaanotin havaitsi taustakohinaa voimakkaamman signaalin ja signaalin kaistanleveys oli vain muutamia kymmeniä kilohertzejä, oletimme signaalin olleen eittämättä laskeutujasta. Mikään saaduista tietopaketeista ei kuitenkaan sisältänyt mitään informaatiota, ja koska myöhemmin joulukuussa saimme muutamia vastaavia signaaleita myös sellaisiin aikoihin, jolloin Philae ei ollut lainkaan luotaimen kuuluvissa, oletamme nyt sähköisten häiriöiden saaneen aikaan nämä merkit signaalista."

"Signaalien alkuperä voi olla myös Rosettan vastaanotinlaitteiston elektroniikassa."

Joka tapauksessa yhteyttä yritetään ottaa tammikuun loppuun saakka, sillä pian sen jälkeen lämpötila laskeutumispaikalla laskee jo alle -51°C:n komeetan liikkuessa kauemmaksi Auringosta ja teoreettisetkin mahdollisuuden saada yhteys alkavat olla pienet.

On myös mahdollista, että Philaen on peittynyt pölyyn ja komeetan pinnalta irronneeseen aineeseen, jolloin sen aurinkopaneelit eivät ole tuottaneet enää kuukausiin tarpeeksi sähköä toimintaan.

Niinpä – kun enää ei ole mitään menetettävää – lennonjohdossa suunnitellaan dramaattisia toimia viimeisiksi yrityksiksi saada yhteys Philaeen. Yksi näistä on lähettää laskeutujaan käsky, jolla se pyöräyttäisi sisällään olevan hyrrän pyörimään.

Hyrrän tarkoituksena oli pitää laskeutujan asento vakiona laskeutumisen aikana ja se onnistui tehtävässään jopa suunniteltua paremmin. Philae pysyi oikein päin, vaikka se pomppi pari kertaa pinnasta takaisin lentoon.

Pyörivä hyrrä saa aikaan sen, että laskeutuja tärähtää ja se saattaa liikahtaa. Näin aurinkopaneelien päällä oleva pöly saattaa ravistua pois, ja jos laskeutuja on huonossa asennossa, se voi kääntyä parempaan asentoon. Tai jos se makaa nyt kyljellään nalkissa jyrkänteen vieressä, kuten nyt oletetaan, saattaa se myös kaatua ja menettää kaikki mahdollisuutensa.

Vaikka Philae olisi edelleen toiminnassa, on myös mahdollista, että se ei vain pysty enää vastaamaan. Heinäkuussa olleiden yhteyksien aikaan oli jo selvää, että ainakin yksi kahdesta vastaanottimesta ja yksi kahdesta lähettimestä olivat rikkoutuneet. Ja lähettimestä toimivassakin oli häiriöitä.

Yhteyttä siis yritetään ottaa aktiivisesti tammikuun loppuun saakka, mutta vastaanotinta Rosetta-luotaimessa pidetään päällä senkin jälkeen siltä varalta, että laskeutuja vielä huhuilisi.

"Yritämme loppuun saakka", vakuuttaa myös Schmidt.

Jari Mäkinen

Päivitys 23. joulukuuta:
Ajantasaista tietoa jatkojutussamme: signaali on saatu, mutta sitä ja sen lähdettä tutkitaan. Philae hyvin todennäköinen, mutta ei 100% varma.

Päivitys klo 20:10
Tilanne heräämisen suhteen näyttää olevan epäselvä. Tieto heräämisestä saatiin aamulla Walter Schmidtiltä ja varmistettiin toisesta lähteestä lennonjohdossa, mutta odotamme edelleen virallista varmistusta asialle. ESA tai laskeutujan tehnyt sekä sen lennohjohtona toimiva DRL eivät ole toistaiseksi varmistaneet heräämistä.

Alla on juttumme muuttamattomana, mutta heräämiseen tulee nähtävästi suhtautua vielä varauksin. Joka tapauksessa juuri näinä aikoin yrityksiä on tehty ja tiedon lähteisiin on normaalisti voitu luottaa varauksettomasti.

--------

Tätä on odotettu! Yli vuosi sitten laskeutuneeseen, Rosetta-luotaimen mukana komeetta Churyumov-Gerasimenkoa tutkimaan lähetettyyn Philae-lasketutujaan on saatu yhteys.

Philaen lennonjohto Kölnissä sai otettua vastaan 10 sekuntia kestäneen yhteyden aikana 51 telemetriapakettia laskeutujasta klo 3:17 Suomen aikaa viime yönä.

Saatu data pitää sisällään ennen kaikkea tietoja laskeutujan tilasta ja olosuhteista, missä se on.

Uutisen suurin merkitys on kuitenkin se, että nyt tiedämme, että laskeutuja on edelleen toiminnassa ja pystyy muodostamaan yhteyden Rosetta-luotaimeen, vaikka todennäköisesti yksi sen lähettimistä ja vastaanottimista on rikkoutunut.

Lennonjohto koettaa nyt Philaen tilan selvittämisen lisäksi lähettää sille ohjeet, joiden mukaan se tekisi heti kuin mahdollista sarjan mittauksia. Näin komeetalta saataisiin edes vähän tietoja; toiveissa on luonnollisesti se, että yhteys voisi olla pysyvämmin ja laskeutujalla voitaisiin tehdä täysi mittaussarja, ottaa kuvia ja mahdollisesti vielä tehdä niin pitemmän aikaa.

"Jos yhteys muodostuu pysyväksi, lataamme laskeutujaan jo ennalta laaditun ohjelman mittauksista ja siinä eräs ensimmäisistä mittauksista on meidän SESAME / PP", kertoo Ilmatieteen laitoksen Walter Schmidt. PP on suomalaisvetoinen tutkimus, missä Schmidt toimii tieteellisenä johtajana.

Rosetta kiertää nyt noin 100 km:n etäisyydellä komeetasta. Kesän jälkeen sen etäisyyttä jouduttiin kasvattamaan, koska komeetta oli ratansa Aurinkoa lähimmässä osassa elokuussa ja silloin se oli aktiivisimmillaan. Silloin se purskautteli kaasua ja pölyä ympärilleen niin runsaasti, että luotaimen oli pysyttävä kauempana. Lisäksi Rosetta kävi tutkimassa erityisesti avaruutta kauempana komeetasta, jotta tiedettäisiin esim. kuinka kauas kaasu- ja pölyplivi ulottuu.

Kuten yllä oleva OSIRIS-kameran ottama kuva osoittaa, ei komeetta ole suinkaan vielä hiipunut. Kuvan ottohetkellä 12. joulukuuta Rosetta oli 104 kilometrin päässä komeesta.

Yhteys Rosettan ja Philaen välillä ensimmäinen sitten heinäkuun 9. päivän. Viime kesänä yhtys onnistuttiin saamaan useampaan kertaan, ennen kuin Philae jälleen mykistyi. Sen jälkeen Rosetta joutui siirtymään kauemmaksi komeetasta, jolloin se ei pystynyt enää "kuulemaan" kunnolla laskeutujaa.

Koska komeetta etääntyy nyt koko ajan Auringosta ja valaistusolosuhteet muuttuvat komeetan pinnalla, ei laskeutujan odotetaan olevan toimintakunnossa enää ensi kevään jälkeen.

Sitä ennen on kuitenkin vielä hyvin aikaa mittauksiin ja kuvauksiin, jos yhteys vain saadaan pidettyä toiminnassa. Jos jo aikaisemmin oli selvää, että tehtävässään yli odotusten suoriutunut Philae on tukevaa tekoa ja sitkeä, niin nyt saatu yhteys vain vahvistaa tätä mielikuvaa.

Palaamme toivottavasti pian asiaan!

Vallanvaihto ESAssa: Dordain eläkkeelle, Wörner hommiin

Viimeisen 12 vuoden ajan ranskalaisen Jean-Jacques Dordainin pyöreäsilmälasinen naama on ollut ESAn viralliset kasvot. Hänen aikanaan Euroopan avaruusjärjestö on muuttunut ja kasvanut varsin paljon, sillä paitsi että järjestön jäsenmäärä on kasvanut viidestätoista kahteenkymmeneen, on sen toiminta laajentunut Maan ympäriltä koko aurinkokunnan alueelle – Mars Express, ESAn ensimmäinen planeettaluotain, saapui perille hänen ensimmäisen kautensa alussa ja sitä seurasivat Huygens, Venus Express ja Rosetta. Myös maapallo nousi hänen aikanaan tärkeämmäksi aiheeksi, sillä Envisat sai seurakseen ja seuraajikseen koko joukon uusia, pienempiä satelliitteja.

Kansainvälinen avaruusasema saatiin hänen aikanaan valmiiksi, ESA sai kuusi uutta astronauttia ja kaikki eurooppalaiset ATV-rahtialukset lensivät hänen "johdollaan". Hän myös solmi sopimukset ATV:n tekniikkaan perustuvan eurooppalaisen huoltomoduulin käyttämisestä NASAn Orion-aluksessa.

Kenties merkittävin Dordainin kauden saavutus on ollut ESAn ja Euroopan unionin sekä Euroopan komission välinen yhteistyö, joka tiivistyy Galileo- ja Sentinel-satelliitteihin. Niistä tuorein, Sentinel-2A, saatiin taivaalle juuri ennen toisen kauden loppumista kesäkuun lopussa.

Vaikka taloustilanne on vaikeutunut viime vuosina huomattavasti, saa Dordainin seuraajaksi valittu Saksan ilmailu- ja avaruustutkimuskeskus DLR:n johtajana toiminut Johann-Dietrich Wörner johdettavakseen varsin laaja-alaisen ja menestyksekkään avaruusjärjestön.

Kummatkin pääjohtajat olivat lehdistön haastateltavana yhdessä kesäkuun puolivälissä pidetyssä Pariisin ilmailunäyttelyssä. Siellä Wörner totesi olevansa "siinä erinomaisessa asemassa, että saa hoitaakseen Jean-Jacques Dordainin työn siemenet."

Hän kertoi kaikkien ESAn toimintojen, hankkeiden ja ohjelmien jatkuvan normaalisti yhteistyössä jäsenvaltioiden kanssa.

Wörner totesi, että eräs hänen tärkeimmistä asioistaan on kuitenkin valmistella ESAn tulevaisuutta ja kiinnittää huomiota siellä oleviin haasteisiin. Hän kutsui tulevaisuutta nimellä Avaruus 4.0 (Space 4.0), mihin siirtyminen on jo alkanut. Tämä uusi vaihe tarkoittaa sitä, että avaruustoimista on tullut arkista toimintaa ja siitä on tullut olennainen osa yhteiskuntiamme. Avaruuden kaupallinen hyödyntäminen eri tavoin määrittelee uudelleen avaruusalalla olevan teollisuuden roolin siten, että yhtiöiden osuus ja toimintatavat laajenevat ja tulevat jokapäiväisemmiksi. Myös yhteistyö ESAn ja Euroopan komission välillä on merkki avaruustoiminnan muuttumisesta tavallisemmaksi.

Tilaisuudessa Wörner lupasi myös avata ESAn toimia ja ottaa käyttöön julkiset "jammaussessiot", joissa heitellään vapaasti ajatuksia ja ideoita samaan tapaan kuin ennen konsertteja orkesterit rentoutuvat jammailemalla vapaasti. Myös yleisö otetaan mukaan näihin "sessioihin", joilla määritellään eurooppalaisen avaruustoiminnan tulevaisuutta; sessioiden tarkempi olemus jää vielä nähtäväksi.

18. joulukuuta 2014 kokoontunut ESAn neuvosto nimitti yksimielisesti Jan Wörnerin tehtäväänsä neljäksi vuodeksi nyt heinäkuun alusta alkaen. Tätä ennen hän ennätti olla DLR:n johtajana maaliskuusta 2007 kesäkuuhun 2015. Hän on kotoisin Kasselista, Saksasta, ja on naimisissa. Perheessä on kolme lasta.

Wörner on edeltäjäänsä verrattuna aktiivisempi netissä, sillä hän on pitänyt jo vuodesta 2010 alkaen blogia DLR:n nettisivuilla ja aikoo jatkaa bloggaamista myös ESA-aikanaan; uuden bloginsa ensimmäisessä kirjoituksessa hän kertoo ensimmäisestä päivästään ESAn pääjohtajana.

Virallisesti kausi vaihtui heinäkuun ensimmäisenä päivänä, jolloin Jan Wörner otti toimen hoitaakseen ESAn pääkonttorissa, Pariisissa. Samalla järjestön pisimpään pääjohtajana toiminut Dordain jäi eläkkeelle, joskin hänet nimitettiin lähes saman tien Ranskan avaruustutkimuskeskus CNESin johtajan neuvonantajaksi.

Otsikkokuvassa Jean-Jacques Dordain (vasemmalla) ja Johann-Dietrich Wörner (oikealla). Kuva: ASDS-media

esablog

ESA

DLR

Jan Wörner

Jean-Jacques Dordain

blog

Lue lisää Vallanvaihto ESAssa: Dordain eläkkeelle, Wörner hommiin

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.