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.

Juttua on päivitetty ja muutettu monin osin tureiden tietojen mukaiseksi torstaina 6.11.

Avaruusasemalle rahtia kuljettavaa, miehittämätöntä Cygnus-alusta kuljettanut Antares-kantoraketti syöksyi maahan välittömästi lentoonlähtönsä jälkeen laukaisualustan vierelle Yhdysvaltain itärannikolla Wallopsin lentotukokohdassa tiistaina 28. lokakuuta illalla Suomen aikaa.

Onnettomuus johtui telemetriatietojen mukaan siitä, että toinen ensimmäisen vaiheen kahdesta rakettimoottorista hajosi noin 15 sekuntia moottorien käynnistämisen jälkeen. Syynä moottorin työntövoiman katoamiseen näyttää olleen turbopumpun rikkoontuminen. Moottorit toimivat juuri tuolloin suurimmalla laukaisun aikaan käytettävällä teholla, jolloin niistä puristettiin irti 108% työntövoima verrattuna niiden normaaliin maksimityöntövoimaan. Näin tehdään normaalisti laukaisun aikaan lyhyen aikaa.

Moottorin rikkoontuminen näkyy voimakkaana räjähdyksenä raketin alaosassa. Antares-kantoraketti ei pysty lentämään vain yhdellä moottorilla, joten sen nousu ensin hiipui moottorin räjähdettyä vikaantumisen jälkeen ja sen jälkeen se putosi alas.

Suuri räjähdys juuri ennen maankamaraan osumista johtui raketin automaattisesta tuhoamismekanismista, jonka tehtävänä on estää se, että ohjauskyvyttömästä kantoraketista olisi vaaraa sivullisille.

Maahan osumisen jälkeen syntynyt liekkimeri puolestaan oli pääasiassa polttoainetta, sillä raketti oli täyteen tankattu. Koska toinen vaihe käyttää polttoaineenaan kiinteää rakettipolttoainetta ja siten sen käyttäytyminen onnettomuustapauksessa on arvaamatonta, pelastusmiehistöt joutuivat odottamaan pitkään ennen menoa alueelle.

Kukaan ei loukkaantunut onnettomuudessa, mutta laukaisualusta kärsi vaurioita, joskin vauriot ovat vähäisempiä verrattuna siihen mitä aluksi räjähdyksen jälkeen pelättiin.

Kyseessä oli Orbital Sciences -yhtiön kolmas rahtilento Kansainväliselle avaruusasemalle, ORB-3, ja sen mukana oli 2215 kiloa rahtia asemalle sekä kolme pientä cubesat-satelliittia (RACE, Arkyd-3 ja Flock-1d).

Lennolla käytettiin Antares-kantoraketin uutta versiota Antares 130, missä on aikaisempiin versioihin verrattuna tehokkaampi ja kooltaan lähes kaksi kertaa suurempi toinen vaihe. Sen ansiosta raketti voi kuljettaa myös painavampaa Cygnus-alusta, mutta tällä lennolla kyydissä oli vielä alkuperäinen Cygnus.

Kaikkiaan tämä oli viides Antares-raketin laukaisu. Huhtikuussa 2013 tapahtuneen ensilennon jälkeen kaikki neljä edeltänyttä laukaisua ovat onnistuneet hyvin.

Antares käyttää ensimmäisessä vaiheessaan kahta Aerojet AJ-26 -moottoria, jotka ovat itse asiassa kunnostettuja venäläisiä NK-33 -moottoreita. Ne suunniteltiin ja rakennettiin alun perin Neuvostoliiton miehitettyjä kuulentoja varten tehtyyn N-1 -kantorakettiin ja niitä on runsaasti edelleen varastossa. Muun muassa moottoreiden elektroniikka ja kiinnikkeet rakettiin, joiden avulla moottoreita voidaan ohjata lennon aikana, on vaihdettu uusiin.

Moottorin toimintahäiriö muistuttaa paljon viime toukokuussa koekäytettäessä tapahtunutta moottorin räjähdystä. AJ-26:n turbopumppu rikkoontui 30 sekunnin jälkeen kesken suunnitellun 54-sekuntisen koekäytön, minkä seurauksena moottori räjähti. Moottoreihin tehtiin sen jälleen pieniä muutoksia. Vaikka Orbitalin käyttämät moottorit on valmistettu 1970-luvulla, on ne paitsi muokattu, myös tarkistettu – kuten tämäkin raketissa ollut moottori – perinpohjin ennen rakettiin asentamista.

Harmillinen isku avaruusasemalle

Cygnus-aluksen mukana tuhoutui 2215 kiloa avaruusaseman ylläpitoon tarkoitettua tavaraa sekä sen miehistölle lähetettyjä vaatteita, laiteita ja ruokaa. Onnettomuus tulee hankaloittamaan aseman lähiaikojen toimintaa.

Rahdista 727 kg oli tieteellisiä laitteita, 748 kiloa ruokaa ja varusteita miehistölle, 627 kiloa varaosia ja 37 kiloa tietokonelaitteita. 30 kiloa oli tarkoitettu japanilaisten Kibo-laboratoriomodulin käyttöön ja 66 kiloa oli avaruuspukuja ja Quest-ilmalukkoa varten olleita varaosia.

Aseman kuusihenkisellä miehistöllä ei tule olemaan kuitenkaan ongelmia onnettomuuden vuoksi, sillä heillä on runsaasti ruokaa, happea ja varaosia, mutta he saattavat joutua esim. tinkimään vaihtovaatteistaan ja ruokavalinnoistaan. Olennaisin haitta koituu aseman läntiseltä puolelta tehtäviille avaruuskävelyille, sillä avaruusaseman ilmalukossa oleva painaistetun typen säiliö on lähes loppunut, ja Cygnuksen mukana siihen oli matkalla täydennystä.

Kyseessä on samankaltainen onnettomuus kuin venäläisen Progress M-12M -rahtialuksen tuhoutuminen vuonna 2011, mutta nyt seuraukset ovat vähemmän dramaattiset, koska asemaa huolletaan nyt useammilla aluksilla: Cygnuksen lisäksi rahtia asemalle viedään Progress-ja Dragon-aluksin. Uusin Progress laukaistiin matkaan ja se telakoitui avaruusasemaan keskiviikkona 29.10. onnistuneesti. Seuraava Dragonin lento on suunnitteilla joulukuuksi.

Cygnuksen tuleviin lentoihin onnettomuus vaikuttaa kuitenkin suoraan, kuten myös välillisesti muun muassa Italiaan, sillä aluksen paineistetut rahtimoduulit tekee italialainen Thales-Alenia.

Antares-raketin tulevaisuus vaakalaudalla

Orbital ei ole onnistunut saamaan kaupaksi rakettinsa laukaisupalveluita satelliitteja lähettävillä yhtiöille ja organisaatioille, joten tällä haavaa ainoa käyttäjä raketille on yhtiö itse, kun se laukaisee Nasan kanssa tehdyn sopimuksen mukaan Cygnus-aluksia huoltamaan avaruusasemaa.

Yhtiö on etsinyt jo jonkin aikaa vaihtoehtoista moottoria vanhoille, kunnostetuille neuvostoajan rakettimoottoreille, mutta sellaista ei ole löytynyt. Yhtenä ajatuksena on ollut korvata nestemäistä polttoainetta käyttävä ensimmäinen vaihe kokonaan uudella kiinteää polttoainetta käyttävällä vaiheella, mutta sen kehittäminen ja testaaminen vain tulevia Cygnus-lentoja varten ei ole kannattavaa.

Jo ennen tätä onnettomuutta seuraavaa Cugnuksen lentoa oli siirretty etenpäin epäonnisen moottorikokeen epäselvyyksien vuoksi.

Nyt yhtiö on ilmoittanut luopuvansa kokonaan AJ-26 -moottorien käytöstä ja korvaavansa ne toisenlaisilla, mahdollisesti uudemmilla venäläistekoisilla moottoreilla. Aivan vastaavia ei ole saatavilla länsimaista.

Lähiaikojen suurin ongelma yhtiölle on kuitenkin Cygnus-alusten lennättäminen avaruusasemalle, sillä yhtiö on sitoutunut hoitamaan Nasan kanssa tekemänsä sopimuksen mukaisesti osuutensa rahtiliikenteestä. Niinpä Orbital aikoo ostaa laukaisut aluksilleen muilta yhtiöiltä, joskin ongelmana on kantorakettien saaminen käyttöön näin nopealla varoitusajalla; yleensä laukaisut tilataan pitkän aikaa etukäteen.

On myös täysin mahdollista, että Antares-raketti ei enää lennä koskaan.