Hubblen seuraaja saa kyydin avaruuteen Arianella

fdfdf

Avaruusteleskooppi Hubblen seuraaja, James Webb Space Telescope on jälleen yhtä askelta lähempänä laukaisuaan avaruuteen, kun Euroopan avaruusjärjestö ESA allekirjoitti Arianespacen kanssa sopimuksen teleskoopin laukaisusta.

Uusi, suurikokoinen superteleskooppi singotaan avaruuteen lokakuussa 2018 Ariane 5 -kantoraketilla.

1960-luvulla kuuohjelman aikaan NASAn johtajana olleen James Webbin mukaan nimetty avaruusteleskooppi on ollut suunnitteilla jo pitkään ja sen monimutkaista peilijärjestelmää on testattu testaamisesta päästyä. Monet teleskooppiin asennettavista havaintolaitteista on jo tehty ja laukaisupäivän päättäminen sekä allekirjoitus laukaisusta on konkreettinen askel eteenpäin hankkeessa.

Teleskooppi on NASAn, ESAn ja Kanadan avaruusviraston yhteishanke, ja laukaisu avaruuteen Arianella on osa ESAn osuutta hankkeesta. Lisäksi eurooppalaisvoimin tehdään teleskooppiin kaksi sen neljästä havaintolaitteesta.

fgdfdf

Maapallo 35 786 kilometrin päästä kuvattuna – koko ajan ja jatkuvasti

Päiväntasaajan päällä, noin 35 786 kilometrin korkeudessa on kiertorata, missä on varsin paljon erilaisia satelliitteja.

Tuon kiertoradan erikoispiirre on se, että siellä satelliitit kiertävät maapallon radallaan täsmälleen kerran vuorokaudessa, joten ne pysyvät koko ajan saman Maan pinnalla olevan paikan yläpuolella. 

Tietoliikennesatelliittien kannalta tämä on erinomaista, koska antennit voidaan suunnata yhteen paikkaan taivalla, missä satelliitti pysyy koko ajan. Maata havaitsevien satelliittien kuvakentässä puolestaan näkyy koko ajan sama puoli maapallosta, joten ne voidaan laittaa katsomaan alas tiettyjä alueita pysyvästi.

Tällä geostationaarisella radalla olevat sääsatelliitit ovat kuin taivaallisia vartiotorneja, jotka lähettävät koko ajan laajan, kaikenkattavan kuvan maapallon niihin näkyvästä puolesta pilvineen ja säärintamineen, mutta niiden kamerat tuijottavat tarkasti tiettyjä, kiinnostavia alueita.

Eurooppalaisittain on luonnollisesti kiinnostavaa seurata jatkuvasti Euroopan ja meidän länsipuolella olevan Atlantin pohjoisosan tapahtumia. 

Tuorein sääsatelliitti, maailman modernein sellainen, on nyt heinäkuussa laukaistu MSG-4, joka lähettää kuvia Euroopasta Maahan viiden minuutin välein ja laajempia vartin välein. ESA luovutti paikalleen avaruudessa saadun satelliitin virallisesti perjantaina sen käyttäjälle, EUMETSAT-järjestölle.

Omia tietoja jo lähes 50 vuoden ajan

Meteosat-1Eurooppalaisin satelliitein on eurooppalaista säätä tarkkailtu vuodesta 1977 alkaen, jolloin ensimmäinen Meteosat laukaistiin paikalleen päiväntasaajan yläpuolelle Greenwichin nollameridiaanin kohdalle. Näitä ensimmäisen sukupolven Meteosat-satelliitteja lähetettiin avaruuteen vuoteen 1997 saakka, jolloin matkaan lähetettiin Meteosat-7. Kukin satelliitti korvasi edellisen ja jäi varalle, ja sen jälleen niitä siirrettiin tarkkailemaan jotain muuta osaa maapallosta, kuten Intiaa tai Atlantin Amerikan puoleista osaa.

Kun alun perin Euroopan avaruusjärjestö ESA hoiti koko hommaa, on sen rooli nykyisin vain satelliittien tekeminen ja laukaiseminen. Meteosatien operoinnista on vastannut vuodesta 1986 alkaen hallitustenvälinen järjestö nimeltä EUMETSAT, jonka jäsen Suomikin on. Se tuottaa jatkuvaa sääsatelliittitietoa jäsenmailleen kellon ympäri sääennusteiden tueksi ja säätiedotusten kuvitukseksi.

Vuodesta 2003 on lähetetty uuden sukupolven satelliitteja, jotka tunnetaan nimellä MSG, Meteosat Second Genaration. Näistä tuorein  satelliitti, MSG-4, laukaistiin avaruuteen nyt heinäkuun 15. päivänä ja siitä tuli virallisesti Meteosat-11. Se jää kiertoradalle odottamaan: sen edeltäjät toimivat edelleen hyvin, mutta säätietojen jatkuvan saatavuuden kannalta on tärkeää pitää avaruudessa toimintakelpoista varasatelliittia. 

Ongelma – jos niin voi sanoa – on ollut se, että kaikki edeltävät toisen sukupolven Meteosatit ovat toimineet erinomaisesti ja ylittäneet elinikäodotteensa. Ensimmäisen MSG-satelliitin polttoaine loppunee vuonna 2019, toisen 2021 ja kolmannen vuonna 2012.

Itse asiassa myös viimeinen alkuperäisistä, Meteosat-7, on edelleen toiminnassa. Se tarkkailee nyt Intian valtamerta.

blog

Raketteja viidakon siimeksessä

Yleisnäkymä Kouroun avaruuskeskukseen

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.

Ariane 35 vuotta

Eurooppalainen kantoraketti Ariane on jo 35 vuotta vanha. Kun sen ensimmäinen lento nousi ilmaan jouluaattona vuonna 1979 ja sujui ilman ongelmia, pääsi monilta helpotuksen huokaus: viimeinkin se onnistui!

Arianen edeltäjän, umpikujaan päättyneen yhteiseurooppalaisen Europa-raketin tie oli kivinen ja mutkainen. Sitä kehittänyt European Launcher Development Organisation ELDO (Eurooppalainen kantorakettikehitysorganisaatio) ei saanut rakettiaan toimimaan, mutta se loi pohjan eurooppalaiselle yhteistyölle ja oli toinen Euroopan avaruusjärjestön edeltäjäorganisaatioista. Sen kokemukset auttoivat myös Arianen nousemaan siivilleen ja kehittämään ainutlaatuisen tähän saakka kestäneen yhteistyökuvion kansallisten, kansainvälisten ja paikallisten avaruusalalla toimivien yhtiöiden ja organisaatioiden välille.

Ajatus omasta eurooppalaisesta satelliittilaukaisijasta virisi heti avaruusajan alussa, kun Iso-Britannia ja Ranska olivat kehittämässä omia rakettejaan ja huomasivat sen olevan kovin kallista. Oli selvää, että etenkin siviilikäyttöön tarkoitetuissa raketeissa yhteistyö oli paras vaihtoehto, ja tämä ajatus johti vuonna 1964 kuuden maan yhteistyöjärjestö ELDOn perustamiseen. Sen tehtävänä oli kehittää Europa-nimimen kantoraketti, joka koostuisi brittiläisestä Blue Streak -raketista otetusta ensimmäisestä vaiheesta, ranskalaisesta Coraliesta toisena vaiheena ja kolmantena olevasta saksalaistekoisesta Astris-vaiheesta.

Uuden Arianen tekemisestä päätettiin

Ariane 6

Huom: Jutussa oli aluksi vanhentuneita hyötykuorma- ja hintatietoja, jotka on nyt korjattu. Pahoittelut!

Tänään 2.12. pidettiin Luxemburgissa Euroopan avaruusjärjestön jäsenmaiden huippukokous ministeritasolla. Asialistalla oli useita kulisseissa paljon poliittista vääntöä aikaan saaneista päätöksistä, ja näistä olennaisin oli se, mitä tehdä Ariane 5:lle.

Ongelmana on ollut se, että tietoliikennesatelliittien koot vain kasvavat, joten nykyinen Ariane 5 on käynyt hieman epäkäytännölliseksi. Se suunniteltiin 1990-luvulla laukaisemaan kaksi tai kolme kookasta satelliittia kerralla avaruuteen, mutta nykyisin tyypillinen Arianella laukaistava satelliitti painaa kuutisen tonnia. Se ei kykene laukaisemaan kuin yhden tällaisen järkälesatelliitin, sekä lisäksi toisen normaalia kevyemmän satelliitin.

Aivan hyödytön ei Ariane 5 siis ole, mutta sopivan satelliittiparin löytäminen käy koko ajan hankalammaksi. Olisikin kätevämpää, jos Ariane olisi siis suurempi ja voimakkaampi, tai sitten sille tehtäisiin uusi, edullisempi ja hieman pienempi työnjatkaja, joka voisi laukaista yhden ison satelliitin kerrallaan – tai pari pienempää.

Tämä olikin ministerikokouksen suurin ongelma, etenkin kun siihen sotkeentui kahden suuren jäsenmaan omat edut: Saksa olisi halunnut jatkaa Ariane 5:n tekemistä (koska suuri osa valmistamisesta on saksalaisilla ja he hallitsevat hyvin nestemäisten rakettimoottorien tekeniikkaa), mutta Ranska ajoi voimakkaasti Ariane 6:n tekemistä (koska he vastaavat suurimmasta osasta suunnittelua ja vastaavat kimpassa italialaisten kanssa kiinteistä rakettimoottoreista, joihin uusi raketti turvaa enemmän).

Ariane 6 on edullisempi ja yksinkertaisempi

Aikanaan Ariane 5:stä sanottiin, ettei kantorakettia voi enää tehdä yksinkertaisemmin ja edullisemmin. Ajan myötä Arianea on opittu tekemään kuitenkin taloudellisemmin ja paremmin, mutta nyt jättiläisen perusolemus alkaa tulla vastaan. Kuten esimerkiksi uusi Space X -yhtiön Falcon 9 -kantoraketti on osoittanut, voidaan perinteisestä kertakäyttöisestäkin kantoraketista vielä puristaa enemmän irti.

Ariane 6:sta tehtään kaksi versiota, joista pienempi pystyy kuljettamaan 7 tonnia geostationaariradalle, eli sen kapasiteetti sopii juuri sopivasti yhden suuren tietoliikennesatelliitin laukaisemiseen. Näin massiiviset satelliitit ovat vielä nyt harvinaisia, eikä ole todennäköistä, että satelliitit tästä pahemmin tulevat enää kasvamaan. Raskaampi, neljällä apuraketilla varsutettu versio pystyy puolestaan nostamaan 11 tonnia geostationaariradalle, eli se voi joko viedä todella suuren satelliitin tai kaksi kevyempää.

Valittu kokoluokka sopii myös monien hahmotteluvaiheessa olevien tutkimussatelliittien ja luotainten lähettämiseen.

Uusi raketti on hyvin modulaarinen: raketin kaksi ensimmäistä vaihetta käyttävät kiinteää polttoainetta ja ne ovat käytännössä samanlaisia. Niissä on 135 tonnia polttoainetta. Ensimmäisen vaiheen moottoria auttaa keskirungon ympärille kiinnitetyt apuraketit, jotka voivat olla joko samanlaisia kuin ensimmäisen vaiheen moottori, tai hieman pienempitehoisia. Voimakkaimmassa versiossa ensimmäinen vaihe koostuu keskirungossa olevasta moottorista ja neljästä samanlaisesta siihen kiinnitetystä moottorista.

Kiinteän polttoaineen käyttäminen tekee raketin laukaisusta paljon yksinkertaisempaa ja varmempaa, koska superkylmän hapen sekä polttoaineen tankkaaminen on monimutkainen prosessi ja nestemoottorit ovat monimutkaisia. Nestemäistä polttoainetta käyttävää moottoria tosin voidaan säätää paremmin lennon aikana, minkä lisäksi se voidaan sammuttaa ja sytyttää uudelleen. Siksi raketin kolmannessa vaiheessa käytetään nestemoottoria, koska satelliittien saaminen juuri oikealle radalle vaatii tätä uudelleenkäynnistettävyyttä. Käytännössä kolmas vaihe tulee olemaan jatkokehitelmä Ariane 5:n uudesta ylimmästä vaiheesta ja sen käyttämästä uudesta Vinci-nimisestä moottoista.

Raskaamman version laukaisuhinta on noin 85 miljoonaa euroa ja kevyemmän 65 miljoonaa euroa, mikä tarkoittaa noin 30-50% edullisempaa hintaa kuin Ariane 5:n kyydillä satelliitin koosta ja käytettävästä rakettiversiosta riippuen. Lähes puolet pienempikapasiteettisen Falcon 9:n laukaisun hinta on noin 40 miljoonaa euroa (54 miljoonaa dollaria), eli tämä markkinoiden edullisin läntinen kantoraketti on samaa hintatasoa uuden Arianen kanssa.

Eurooppalaistapaan Ariane 6 kehitetään kansainvälisenä yhteistyönä, mutta voi olla, että hankkeeseen osallistuvien maiden määrä tulee supistumaan siitä, mitä se on Arine 5:ssä. Tämän hyvä puoli on se, että raketin tekeminen on vähemmän byrokraattista. On hyvinkin mahdollista, että suunnitteluvaiheen jälkeen raketti tulee olemaan nykyistä enemmän Airbus-yhtiön avaruusosaston (entinen EADS Astrium) tuote ja mahdollisesti nykyisin Ariane-raketteja markkinoiva, teollisuuden ja avaruusjärjestöjen perustama Arianespace jää taustalle.

Joka tapauksessa nyt tehty päätös tarkoittaa sitä, että uuden Arianen suunnittelu käynnistyy nyt kunnolla. Ranskalaiset vastaavat 52% sen tekemiseen kuluvista 8 miljardista eurosta ja saksalaisten osuus on 22%. Mukana on myös kaikki muut ESAn kantorakettiohjelmaan osallistuvista maista pienemmillä osuuksillaan; Suomi ei ole mukana raketin kehittämisessä.

Mitä muuta ministerit päättivät?

Ariane 6:n tekemisen ohella ministerikokouksessa päätettiin jatkaa Ariane 5:n käyttämistä ja parantelua, sekä kehittää pienestä Vega-kantoraketista hieman voimakkaampi versio. Kaikkiaan kantoraketteihin tullaan käyttämään kymmenen vuoden aikana noin 8,2 miljardia euroa.

Toinen polttava kysymys koski ESAn tulevaa luotainlentoa Marsiin. Venäläisten kanssa yhteistyönä tehtävä ExoMars on mennyt ylitse budjettinsa, mutta hanke on onnistunut löytämään rahoitusta itse, joten vuonna 2018 laukaistavan luotaimen ja sen mukana lentävän roverin kehittäminen ja tekeminen voi jatkua.

Ministerin puivat myös osallistumista Kansainvälisen avaruusaseman kustannuksiin. Lopulta siihen päätettiin käyttää 820 miljoonaa euroa vuosina 2016-2017.

Suomea kokouksessa edusti ministerin sijalla avaruusasiain neuvottelukunnan puheenjohtaja, ylijohtaja Petri Peltonen työ- ja elinkeinoministeriöstä.
 
Ministerikokouksessa oli esillä myös ESAn ja EU:n välisen yhteistyön tiivistäminen. Suomi piti tärkeänä sitä, että yhteisellä teollisuuspolitiikalla tuetaan alan kehitystä ja edistetään talouskasvua. Satelliittien keräämän ja välittämän tiedon sovellukset muun muassa ympäristön tilan havainnoinnissa ja paikannussovelluksissa ovat tällä haavaa voimakkaasti kasvava liiketoiminta-ala.

Keskustelu ESAn ja EU:n välisestä kumppanuudesta jatkuu perjantaina 5.12.2014 pidettävässä EU:n kilpailukykyneuvostossa.
 
Suomen avaruustoiminnan rungon muodostavat ESAn ohjelmat, joissa on mukana noin 30 suomalaista yritystä sekä parikymmentä yliopistoa ja tutkimuslaitosta. Kantorakettien kehittämisen lisäksi Suomi ei sitoutunut tässäkään ministerikokouksessa avaruusaseman tai miehitettyjen avaruuslentojen rahoitukseen.

Suomen kannalta keskeisiä ohjelmia eli avaruuden ja maapallon tieteellistä tutkimusta, satelliittikaukokartoitusta, satelliittipaikannusta ja avaruusteollisuutta koskevat päätökset tehdään vuonna 2016 järjestettävässä ESAn ministerikokouksessa.
 
“Suomalaista avaruustoimintaa hyödynnetään tulevina vuosina ennen kaikkea arktisen alueen ratkaisuissa sekä avoimien ympäristö- ja paikkatietoaineistojen käytössä” toteaa ylijohtaja Peltonen Työ- ja elinkeinoministeriön tiedotteessa, mihin artikkelin loppuosa perustuu.

Päivän kuva 5.6.2013: Albert Einstein valmis matkaan

Neljäs eurooppalainen avaruusrahtialus ATV on parhaillaan valmiina laukaisuun Ranskan Guyanassa, Kouroun avaruuskeskuksessa. Ariane 5 -kantoraketille tämä Albert Einsteiniksi nimetty alus on raskain sen koskaan laukaisema kuorma: massaa automaattisella rahtialuksella on yli 20 tonnia.

Laukaisu tapahtuu klo 23:52 Keski-Euroopan kesäaikaa, eli 00:52 Suomen aikaa torstain puolella yötä. Kyseessä on virallisesti Arianespacen lento VA216 ja sitä voi katsoa yöllä suorana lähetyksenä mm. Arianespacen sivuilla. Myös ESAn videopalvelu välittää laukaisun ja lisää siihen kommentointia.

Paras paikka seurata ATV:n lentoa ja sen valmistelua lennolle on ESAn ATV-blogi.