Sähköpurjekolumni 26

Sähköpurjekolumni 15.5.2013

ESTCube-1 laukaistiin onnistuneesti 7.5.2013 ja satelliitti näyttää toimivan. Satelliittiin on myös jo onnistuneesti tehty yksi tehojärjestelmän ohjelmistopäivitys. Kamera, asennonsäätöjärjestelmä ja keskustietokone ovat ohjelmistoiltaan vielä puutteellisia ja lopullisten versioiden kirjoittaminen on käynnissä. Ohjelmistoja päivitetään satelliittiin sitä mukaa kun niitä valmistuu ja saadaan testatuksi. Näyttää siltä että liekaa päästäisiin avaamaan ja sähköpurjevoimaa mittaamaan elokuussa.

Kolmivuotinen sähköpurjeen kehittämiselle omistettu EU-hankkeemme ESAIL loppuu tämän vuoden marraskuussa. Kilometrin pituinen lieka saatiin valmistettua viime syksynä ja etäyksikön prototyyppi läpäisi testit helmikuussa, joten loppuraporttiin voidaan kirjata että hankkeen kunnianhimoiset tavoitteet saavutettiin. Apulieoilla stabiloitu sähköpurjekonstruktio joka skaalautuu 1 N työntövoimaan asti on nyt TRL-tasolla 4. Arvioiden mukaan yhden newtonin purje apulaitteineen painaa 100-200 kg. Verrattuna kemiallisiin raketteihin ja ionimoottoreihin tuollaisen laitteen suorituskyky (työntövoima kertaa toiminta-aika jaettuna massalla) on päätä huimaava.

Toisaalla tässä lehdessä on Jouni Envallin artikkeli ESTCube-1:n laukaisusta. Aikaisemmissa numeroissa on käsitelty sähköpurje-efektin sovelluksia yhdeksän kertaa: avaruusromun torjunta, asteroidien torjunta, lento ulos aurinkokunnasta, jättiläisplaneettojen ilmakehäluotaimet, kiertoajelu asteroidivyöhykkeellä, jatkuvaa voimaa vaativat radat, Merkurius, Kuiperin vyöhyke ja Mars-logistiikka.

ESA Technology Image of the Week.

 Sähköpurjetta ja sen sovelluksia kohtaan tunnetaan nousevaa kiinnostusta ESA:ssa ja muissa avaruusjärjestöissä. Julkisuuteen näkyivät ainakin sähköpurjeaiheinen artikkeli maaliskuun ESA Bulletin -lehdessä ja sähköpurjeliekakuvan esiintyminen 27.3. ESA:n pääsivulla "Technology Image of the Week" -kohdassa. Pidin pari viikkoa sitten esitelmän Glasgowssa avaruusteknologia-aiheisessa kokouksessa, jossa oli vain kutsuttuja esityksiä. Kokoukseen osallistui myös NASA:n teknologiajohtaja Mason Peck, joka tuli onnittelemaan esityksen jälkeen. Ennen teknologiajohtajan virkaan valintaansa Peckillä oli hanke, jossa tutkittiin jälkikäteen arvioiden hieman sähköpurjeen tapaista konseptia. Siinä maksimoitiin aluksen kapasitanssi suhteessa ympäröivään plasmaan varustamalla se pitkillä lieoilla. Sitten alus olisi varattu elektronitykillä tai muulla keinolla jolloin siihen syntyy suurehko sähkövaraus. Sen jälkeen alus olisi saanut työntövoimaa luonnon sähkö- ja magneettikenttien siihen kohdistamasta Lorentzin voimasta. Kyseinen Lorentzin voima on kuitenkin heikko, minkä myös Peck oli huomannut. Vasta kun otetaan huomioon että alus ei liiku tyhjiössä vaan virtaavassa aurinkotuuliplasmassa ja että liekojen sähkökentät häiritsevät virtausta, huomataan Lorentzin voimaa paljon suuremman sähköpurjevoiman olemassaolo. Peckin julkaisu on vuodelta 2010 ja sähköpurje oli keksitty 2006, mutta hän ei ilmeisesti ollut tietoinen sähköpurjeesta työtä tehdessään.

Kerroin Avaruusluotaimessa ensimmäisen kerran syyskuussa 2011 italialaisesta Andrea Rossin reaktorista eli väitetystä uudesta tavasta vapauttaa ytimien sidosenergiaa vedyn ja nikkelin välisellä reaktiolla, joka ei tuota radioaktiivista säteilyä. Laitteen uudemman ja kuumemman version huolellinen testaus on ollut käynnissä syksystä 2012 lähtien neljän yliopiston voimin ja testien tuloksia odotellaan julkaistaviksi lähiaikoina vertaisarvioidussa lehdessä. Jos laite toimii väitetyllä tavalla, se käytännössä mahdollistaa ikuisen, rajattoman, saasteettoman, yksinkertaisen, halvan ja hajautetun energian tuotannon, joka on riippumaton ympäristön olosuhteista ja raaka-aineista.

Pekka Janhunen

Esail Finland - FC Murphy 3-3

Sähköpurjekolumni 25, 17.1.2013

FC Murphy on hankalan joukkueen maineessa. Pelaajamateriaali on laajaa, henkilökohtainen taitotaso kova ja luovuutta löytyy. Kokeneemmat avaruuspalloilijat muistavat Murphyn legendaarisen 7-0 voiton Nasan A-joukkueesta 1986 Challenger-turnauksen loppuottelussa. Myös yksityisseura Moskova Jugend on kontannut Murphy-otteluissa, vaikka onkin viime aikoina hallinnut paikalliskamppailuita Leningrad Marxia vastaan. Murphy-luotsi Arponen tietää miten peluutetaan vastustajan puolustus pihalle loppuminuuteilla.

Lähtökohtaisesti illan ottelu oli siis epätasainen. Vieralija Murphyä vastassa oli melko tuntematon Esail Finland, jolla huhupuheiden mukaan oli palkanmaksu viime aikoina vähän tökkinyt. FC Murphy taisi luottaa kokemukseensa eikä laittanut parhaita pelaajiaan avaukseen.

Ensimmäinen puoliaika oli vähän pelailua puolin ja toisin, eikä maaleja syntynyt, vaikka Murphy selvästi painosti. Toisen puoliskon alussa ESF yllättäen avasi maalihanat, kun nätin Seppänen-Rauhala -kuvion päätteeksi Ukkonen vetäisi ylärimaan, josta pallo kimposi valkoviivan taakse maalivahti Keinosen selän kautta. Joku huuteli katsomosta että kumman puolella sä spelaat, mutta murphylaiset oli koulutettu sulkemaan korvansa. Kymmenen metrin nelilankalieka oli tuotettu ja asennettu satelliittiin. Murphy tästä sisuuntuneena pisti hillittömän prässin päälle, mutta tulosta ei meinannut tulla. Mutta ajassa 85 Rosta ja Zesta olivat sijoittuneet väärin keskikentällä, ja Murphyn espanjalaiskärki Sin-Resonancia pääsi läpi ja vetäisi huiman banaanin, jonka lähtöä maalivahti Allik ei kunnolla nähnyt. Tärinätestissä kela alkoi pyöriä, kun alunperin DLR:n suunnitelmissa ollut laukaisulukko oli jätetty "tarpeettomana" pois, koska moottorin sisäinen kitka tuntui riittävän suurelta. Taajuudella 250 Hz täristettäessä moottori alkoi kuitenkin pyöriä itsekseen, mikä tietenkin katkaisi liean. Kokeen jatkaminen hakkasi löystyneen liean linnunpesäksi jota siivottiin Estcuben sisältä pitkälle yöhön.

ESF lähti hakemaan vimmatusti tasoitusta. Virolaispelaajat improvisoivat laukaisulukkokuvion ja suomalaiset lähtivät punomaan uutta liekaa. Tulosta syntyikin. Taas kerran Seppänen oli pahanteossa antamalla Rauhalalle vapauttavan syötön ja Ukkosen tykki puhui kohti tyhjää maalia, mutta kuti meni tolppaan ja kieppui siitä puhdashuoneen lattialle. Liekatehtaan sivuttaissiirtomoottori oli sanonut työsopimuksensa irti, kun liekaa oli tehty 6 metriä. Mutta tutkapari Seppänen-Rauhala vyöryi toisena aaltona maalille, uunotti helpon näköisesti Keinosen ja väänsi 2-2 tasoituksen. Oli siirretty 10 metriä aiemmin tehtyä liekaa Estcuben lentomallikelalle.

Aikaa oli enää minuutti, aloitus vietiin keskialueelle ja Murphy aloitti hurjan rynnäkön. Tasapeli ei riittänyt, vaan Arponen himoitsi ESF:n päänahkaa. Rynnistys vähän lamaannutti poikia ja minuutin sisällä Murphy tekikin 3-2 johtomaalin suoraviivaisen satunnaiskuvion päätteeksi. Testissä huomattiin että jo kerran kelalta toiselle siirretty lieka ei tässä tapauksessa tullutkaan luotettavasti ulos vaan takkuili. Stadionin kello näytti yliaikaa ja hetki jännitettiin soiko Arianon päätöspilli, mutta tuomari vei pallon keskelle ja peli jatkui.

ESF voitti tärkeän aloituksen. Kello oli 7:20 tiistaiaamuna ja Rauhala ja Ukkonen lähtivät heti rakentamaan hyökkäystä. Kaksi maalia ottelussa syöttänyt libero Seppänen oli otettu pois kentältä ja tilalle oli vaihdettu "Juoni" Envall. Yllättävän helposti noustiin Murphyn maalille. Liimaa täytyi lämmittää puhaltimella koska se ei muuten tahtonut kuivua. Maalin edessä alkoi armoton bondaus. Rauhalan luja veto lähti kohti maalia, mutta kimposi puolustajasta takaisin keskialueelle. Murphyn miehet katsoivat tuomariin ja näyttivät kelloa, mutta Ariano antoi pelin jatkua. Kuumuus oli rikkonut liekatehtaasta toisen klämpin, minkä takia peruslanka katkesi ja homma jouduttiin aloittamaan alusta. Kuvio saatiin taas nopeasti pystyyn ja noustiin maalille. Valmentaja Janhunen huusi sivurajalta että laittakaa vielä 5 metriä suoraa lankaa ja sitten bondatkaa. Yllättävä kahden langan bondauskuvio taisi sekoittaa Murphyn tähtipelaajien pasmat hetkeksi, kun Rauhalan pystysyötöstä Juoni vetäisi pallon kylmästi maaliin. Keinonen syöksyi kuin parhaina päivinään, mutta nappulakenkä oli sekunnin kymmenyksen myöhässä, lieka oli jo lautalla matkalla kohti Harjumaata. Kisamaskotti "Toivanen" ryntäsi kentälle halailemaan pelaajasankareita. Ajassa 04:20 Tartto tiedotti: torjuntavoitto, tasapeli 3-3.

Avaruuteen lentää 16 metriä 50 mikronin tavallista lankaa ja sen päässä 3.5 metriä 2-lankaista liekaa. Eli ei ihan se kymmenmetrisen nelilankaliean voitto mitä tultiin hakemaan, mutta päätavoitteita puolustettiin onnistuneesti ja noustiin viime sekunneilla tasoihin ja mukaan jatkopeleihin Estcube-turnauksessa. Avaruusturnauksissahan on tapana pelata alkulohkot häviöstä poikki -menetelmällä. On mahdollista että sähköpurje-efekti mitataan Estcubella ja että ultraäänibondatun liean TRL-taso nousee seitsemään.

Pekka Janhunen

ESTCube loppusuoralla

Sähköpurjekolumni 30.8.2012

ESTCube-1 -piensatelliitin aikataulu aikaistuu: satelliitin luovutus on näillä näkymin joulukuussa ja laukaisu maaliskuussa. Tällä hetkellä ei ole vielä varmaa ehditäänkö kaikki saada valmiiksi ja testattua syksyn aikana, mutta yritys on kova. ESTCube-1:n laukaiseminen nopeutetussa aikataulussa olisi hyvä koska silloin ESTCube-1:n tulokset ja mahdollisesti ilmenevät ongelmat ehditään ottaa huomioon Aalto-1 -satelliittia rakennettaessa.

Viron ensimmäinen satellitti valmistumassa.

 Ensimmäinen yritys kilometrin pituisen nelilankaisen liean tekemiseksi on suunnitelmissa aloittaa lähipäivinä. Jos kaikki menee hyvin, työ kestää pari viikkoa. Harjoituksena ESTCube-1 lentomallin tuotantoa varten tehtaalla tuotettiin viime viikolla kymmenmetrinen lieka. Automaattinen tuotanto kesti kolme tuntia ja se keskeytyi kerran laitteen omaan virheilmoitukseen joka fiksattiin manuaalisesti. Nyt tuotettava lieka on muuten lopullisen kaltaista paitsi että sen silmukkalangoissa on tuotantomenetelmästä johtuvat ylimääräiset taitokset. Taitoksista on tarkoitus päästä eroon liekatehtaan seuraavassa kehitysversiossa, vaikka taitoksiakin sisältävä lieka kelpaisi hyvin ESTCube-1 ja Aalto-1 -satelliitteihin. Lieka tuotetaan suoraan avaruuteen lentävälle puolalle. Vaikka liean voi periaatteessa siirtää kelalta toiselle, sitä ei tehdä koska ohuen liean turhaa käsittelyä halutaan välttää.

Andrea Rossin reaktorikeksintö on edennyt nopeasti. Hän on nostanut ytimen lämpötilan tuhanteen asteeseen, 10.9. on luvassa tarkempi raportti ja lokakuussa riippumattomien yliopistotahojen antama testiraportti. Toisaalta Francesco Celani (Frascatin kansallinen laboratorio) demonstroi ICCF-17 -kokouksessa Koreassa 10-18.8. omaa nikkeli-vetyreaktoriaan. Professori Celanin laite tuottaa parinkymmenen watin tehon ja se on tietyllä tavalla pintakäsitelty metrin pituinen ohut konstantaanilanka vetykaasussa. Vaikka Celanin tutkimusreaktorin teho on pieni, langan tehotiheys on suuri ja ylittää kemiallisen rajan minuuteissa. Reaktori oli päällä kokousviikon ajan ja Celani kertoo ajaneensa sitä aiemmin pari kuukautta, jossa ajassa se ylitti kemiallisen rajan 40000-kertaisesti. Ydinreaktioissahan vapautuu enimmillään miljoonia kertoja enemmän energiaa kuin kemiallisissa reaktioista.

Ainakin toistaiseksi Rossin reaktori vaatii kuudesosan tuottamastaan lämmöstä sisään sähköenergiana. Tämän takia reaktorin lämpötila on tärkeä: jos reaktori on riittävän kuuma, se voi pyörittää generaattoria, joka tuottaa sähköä paremmalla kuin kuudesosan hyötysuhteella. Sen jälkeen laitteisto voi tuottaa lämpöä ja sähköä kuten fissiovoimala.

Rossin reaktorin uusimman version teho-painosuhde 2 kW/kg riittää periaatteessa lentämiseen. Ehkä pitäisi kaivaa esiin Convairin ja neuvostoliittolaisten ydinkäyttöisen suihkukoneen suunnitelmat 1950-luvulta.

Pekka Janhunen

Aurinkotuulitestimissio SWEST

Aurinkotuulipurje on kotonaan vapaassa aurinkotuulessa,
Maan magneettikentän vaikutusalueen ulkopuolella. Kuva: NASA

Sähköpurjekolumni 10.4.2012 

 Haemme mahdollisuutta toteuttaa sähköpurjeen aurinkotuulitestimissio. Vaihtoehtoja on suurehko määrä. Esimerkiksi voidaan rakentaa tavallinen satelliitti, jonka tehtävänä on pelkästään sähköpurjeen testaus. Tästä tehtiin viime syksynä EU-hakemus SWEST, joka ei kuitenkaan mennyt läpi. Italialaiset yrittävät nyt saada sitä läpi eri reittiä. Sähköpurjekoe voitaisiin myös asentaa osaksi jotakin toista satelliittia. Pidin tästä esityksen maaliskuussa ESA:n GSTP6-kokouksessa.

Kaikissa tapauksissa on lisäksi vaihtoehtoina käyttää pelkkiä liekoja, liekojen päissä olevia etäyksiköitä tai etäyksiköitä ja apuliekoja. Jos käytetään pelkkiä liekoja, satelliitissa täytyy olla propulsiojärjestelmä jolla tuotetaan liekojen avaamiseen tarvittava liikemäärämomentti. Jos lieat ovat 250 m pitkiä ja niitä on neljä, siihen riittää esimerkiksi sata grammaa butaania. Tätä lyhyempiä liekoja ei aurinkotuulikokeessa kannata käyttää, koska jännitteellisinä niiden ympärille muodostuva elektronivyöhyke on jo itsessään satakunta metriä leveä. Jos käytetään etäyksiköitä, nekin tarvitsevat propulsiota avausvaiheessa, mutta vähemmän koska niiden voiman varsi on liean mittainen. Etäyksikön propulsiona on tutkittu butaanimoottoria, FEEP-moottoria ja pientä fotonipurjetta.

Aurinkotuulitestimission voisi todennäköisesti tehdä kuutiosatelliitillakin, jos sen saisi jollakin keinolla aurinkotuuleen. Tähän mennessä kuutiosatelliitteja on laukaistu vasta LEO-radalle, mutta kaavailuja GTO-laukaisuista ja jopa Kuun radalle menevästä laukaisusta on näkynyt. On periaatteessa mahdollista rakentaa kuutiosatelliittiin propulsiojärjestelmä, joka pystyy nostamaan sen GTO-radalta aurinkotuuleen.

LEO, GEO ja GTO. Kuva: Basura

Yksi tällainen mahdollisuus voisi olla Cornellin yliopiston käynnistämä hanke kuutiosatelliittiin mahtuvan elektrolyysipropulsion rakentamiseksi. Elektrolyysipropulsiossa ajoaineena on vesi, jota satelliitti hajottaa elektrolyysillä vedyksi ja hapeksi käyttämällä aurinkopaneelien antamaa tehoa. Kaasut kerätään välivarastoon painesäililöihin, jotka tyhjennetään polttamalla rakettimoottorissa kun halutaan työntövoimaa.

NASA ja USA:n ilmavoimat tutkivat elektrolyysipropulsiota 1990-luvulla, mutta luopuivat leikistä jossain vaiheessa. Olen noin 5 vuotta puhunut elektrolyysipropulsion puolesta eri yhteyksissä, joten oli mukava kuulla että Cornell on tarttunut asiaan. Elektrolyysipropulsion ominaisimpulssi on parempi kuin hydratsiinilla ja lisäksi päästään eroon myrkyllisestä ja räjähdysherkästä aineesta. Haittana on ratanostoon kuluva muutaman kuukauden aika, joka on kuitenkin lyhyempi kuin ionimoottoreilla. Elektrolyysipropulsio ei tosin taivu pitkään yhtenäiseen polttoon, joten se ei toimi planeettaluotaimen perinteisen tyylisessä lähettämisessä. Mutta planeettaluotaimethan voivat käyttää sähköpurjetta heti noustuaan aurinkotuuleen. Ehkä tulevaisuudessa satelliitteja siirtelevät elektrolyysialukset tankkaavat asteroideilta peräisin olevaa vettä, joka on tuotu maan kiertoradalle sähköpurjeilla.

Jos GTO-kuutiosatelliittilaukaisuja on tulossa, sähköpurjeen aurinkotuulitestimissiossa meidän täytyy nousta vain GTO-radalta aurinkotuuleen, johon tarvittava impulsiivinen delta-v on noin 500 m/s. Siihen saattaisi riittää ESAIL-hankkeessa kehitettävä butaanimoottori, jos satelliitin muut osat saadaan keveiksi tai jos käytettävissä on isompi kuin kolmen yksikön kuutiosatelliitti.

Pekka Janhunen

Etäyksikön suunnittelua

Remote Unit Component Design Review -kokouksen osallistujat Upsalassa 7.-8.11.2011.
Kuva: Sini Merikallio

Sähköpurjekolumni 3.2.2012 

EU-projektissa kehitettävässä sähköpurjeessa jokaisen liean päähän tulee niin sanottu etäyksikkö, jotka sidotaan toisiinsa rei'itetystä muovinauhasta tehdyillä apulieoilla. Varmuuden vuoksi kukin apulieka avataan kahdesta suunnasta eli jokainen etäyksikkö sisältää kaksi apuliekakelaa. Etäyksikössä on myös pieni rakettimoottori, jonka avulla sähköpurjetakila pannaan pyörimään samalla kun sitä avataan. Etäyksiköiden moottoreilla saatetaan myös säätää takilan pyörimisnopeutta myöhemminkin, jos tarve vaatii. Etäyksikön moottori on joko tavallinen kylmäkaasumoottori tai pieni FEEP-ionimoottori. Kumpaakin vaihtoehtoa kehitetään rinnakkain.

RU Component Design Review -kokouspöytä Upsalassa 9.-10.1.2012.
Kuva: Sini Merikallio

Etäyksikön suunnittelu on ollut varsin mielenkiintoinen insinööritehtävä. Päävastuun siitä kantavat ruotsalaiset, kun taas elektroniikkaa tulee Virosta, apuliekarullat Saksasta ja FEEP-moottori Italiasta. Mielenkiintoisen siitä tekee se että etäyksikön pitää pystyä toimimaan 0.9-4 AU:n etäisyyksillä auringosta ja toisaalta siitä halutaan tehdä mahdollisimman kevyt, mielellään alle puolikiloinen. Lämpösuunnittelua helpottaa se että etäyksikön auringon puoleinen sivu on aina sama, joskin 60 asteen kääntymä perusasennosta sallitaan. Auringon puolella on aurinkokennoilla päällystetty levy, jonka takana varjossa oleva laatikko sisältää elektroniikan ja muut lämpötilavaatimuksiltaan kriittiset osat. Jos laatikosta kytkettäisiin sähköt pois, se jäähtyisi hitaasti varsin matalaan lämpötilaan, mutta melko pieni teho riittää pitämään sen sisälämpötilan halutuissa rajoissa. Tämä teho saadaan aurinkopaneeleista myös 4 AU:n etäisyydellä.

RU Component Design Review -kokouspöytä Upsalassa. Petri Toivanen on iloisella tuulella.
Kuva: Sini Merikallio

Etäyksikön suunnittelu on ollut mielenkiintoista, koska se ei ole vain laatikko johon tarvittavat komponentit ladotaan, vaan laitteen muotoon vaikuttavat hyvin monet eri tekijät. Esimerkiksi laitteen painopiste ei saa siirtyä liikaa kun kylmäkaasumoottorin tai FEEP-moottorin ajoaine kuluu eikä moottorin melko leveä suihku saa osua laitteen mihinkään osaan eikä etenkään apu- tai pääliekaan. Painopisteen täytyy myös pysyä selvästi apuliekojen kiinnityskohdan ulkopuolella, koska muuten yksikkö voisi kiepsahtaa ympäri lennon aikana jolloin aurinkopaneeli jäisi varjoon. Aurinkosuojan täytyy estää auringonvalon osuminen elektroniikkalaatikkoon myös 60 asteen kallistuskulmalla, joten laatikosta tehtiin mahdollisimman matala ja aurinkosuojan reunat taivutettiin sisäänpäin. Laitteen pitää olla riittävän tukeva kestääkseen laukaisutärinän ollessaan kiinnitettynä pääaluksen kylkeen, mutta toisaalta elektroniikkalaatikon ja aurinkosuojan välisten kiinnikkeiden täytyy olla riittävän hennot, jotta ne eivät muodosta jäähdyttävää lämpösiltaa 4 AU:ssa. Ratkaisu oli ripustaa elektroniikkalaatikko ja apuliekarullat erikseen pääalukseen, jolloin mainittujen hentojen kiinnikkeiden riittää kantaa laukaisutärinän aikana vain suhteellisen kevyen aurinkosuojalevyn värähtelevä massa. Näin kiinnikkeet saatiin ohuemmiksi ja niiden lämpövuodot pienemmiksi, mikä vähensi tehonkulutusta 4 AU:ssa ja teki siten mahdolliseksi pienentää ja keventää aurinkopaneelia ja aurinkosuojaa, jolloin kiinnikkeet saatiin entistäkin ohuemmiksi. Laite keventyi tämän ansiosta yli kilosta nykyiseen 550 grammaan.

Pekka Janhunen

Tästä videosta käy ilmi etäyksiköiden rooli.

Aurinkotuulitestimission suunnittelua

Sähköpurjekolumni 14.11.2011

Suunnittelemme sähköpurjeen aurinkotuulitestimissiota. Kuudenkymmenen kilogramman painoinen 60x60x71 cm kokoinen satelliitti laukaistaan esimerkiksi Arianen tai Souyzin oheishyötykuormana GTO-radalle, josta radan lakipiste nostetaan Hall-moottorilla puoleen Kuun etäisyyteen eli aurinkotuuleen. Satelliitista avataan neljä kilometrin mittaista ohutta liekaa. Liekojen päissä on parin gramman painoinen massa, johon keskipakoisvoima tarttuu avaamisen alussa suoristaen liean. Etäyksiköitä tai apuliekoja ei käytetä, koska testimission lieat ovat riittävän "lyhyitä" ja keveitä, jotta systeemi pysyy dynaamisesti vakaana ilman niitä. Vakauskriteeri on että jos yksi lieoista poistetaan, jäljelläolevan systeemin (satelliitti ja kolme liekaa) massakeskipisteen täytyy pysyä reilusti satelliitin seinämien sisäpuolella. Koska lieka pyrkii asettumaan säteittäisesti massakeskipisteestä poispäin, tällöin lieat pysyvät ojennuksessa eivätkä törmää toisiinsa tai hankaa satelliitin kuorta vasten, vaikka osa niistä katkeaisi.

Altan Hall-moottori testiajossa. Kuva: Sini Merikallio

Käytämme radan kohottamiseen Hall-moottoria. Jos käytettäisiin kemiallista rakettia, pitäisi todistaa laukaisufirmalle että raketti ei syty vahingossa ja tuhoa miljardien arvoista päähyötykuormaa. Hall-moottorissa vaaraa ei ole koska ajoaineena on jalokaasu ksenon.

Haemme rahoitusta testimission rakentamiseen EU:lta. Kustannusarvio on kaksi miljoonaa ilman laukaisua. Satelliitin rakentaa pääosin italialainen Alta-firma ja lento on samalla Altan Hall-moottorin lentotesti. Varmuuden vuoksi Hall-moottoreita on mukana kaksi, ja jos kumpikaan ei toimisi, pahin mitä tapahtuu on että jäämme GTO-radalle. Voimme sielläkin avata lieat, varata ne ja todeta että näemme kärkimassat kameroilla. Toki emme silloin pääse mittaamaan sähköpurje-efektiä oikeassa plasmaympäristössä eli aurinkotuulessa, mutta seuraavaa kertaa varten tiedämme että kaikki muu jo toimii. Käytännössä vaara molempien moottoreiden täydellisestä pettämisestä on melko teoreettinen.

Pekka Janhunen ja Petri Toivanen tutustumassa Altan Hall-moottoreiden
testaukseen Pisassa, Italiassa. Kuva: Sini Merikallio

Lopuksi vähän Rossin reaktorista. Lokakuun lopulla Andrea Rossi myi ensimmäisen 1 MW fuusioreaktorin amerikkalaiselle asiakkaalle, joka ei halua N:llä alkavaa nimeään julkisuuteen. Reaktorin käyttöönottotestissä paikalla olleiden toimittajien mukaan testimittaukset suoritti asiakasorganisaation palkkaama ryhmä. Muutkin yhteisöasiakkaat voivat nyt ostaa rekkakonttiin rakennettuja reaktoreita. Hinta on 2 miljoonaa, toimitusaika 3 kuukautta, latausväli puoli vuotta, takuu 2 vuotta ja suunniteltu toiminta-aika 20 vuotta. Toimiakseen laite vaatii sähkötehon joka on kuudesosa tuotetusta 1 MW lämpötehosta. Vaihtoehtoisesti laitteen voinee myös konfiguroida toimimaan ilman sähkötehoa, jos tyytyy pienempään lämpötehoon. Asiakas saa testata tuotteen ja kauppa peruuntuu jos ja vain jos testi ei mene läpi. Pienempiäkin kokoonpanoja Rossi saattaa suostua myymään, ei kuitenkaan alle 100 kW tehoisia. Halvimmillaan voisi siis päästä toteamaan nikkelifuusion toimimisen parinsadan tuhannen euron sijoituksella, ilman riskiä että tulee huijatuksi. Laitetta ei saa jälleenmyydä eikä avata, joten sen toimintaperiaatetta ei voi tutkia.

Kuva vuodelta 2013.

Myynnissä on siis suuria ja ilmeisesti toimivia energiantuotantolaitteita, joiden toimintaperiaatetta tiede ei tunne.

Andrea Rossin reaktori

Sähköpurjekolumni 2.9.2011

Keksinnöt muuttavat maailmaa, eikä vain Edisonin aikaan. Italialainen insinööri Andrea Rossi kertoo rakenteensa laitteen ("Energy Catalyser", E-cat), joka tuottaa energiaa jonkinlaisella ydinreaktiolla saasteettomasti, skaalautuvasti, turvallisesti, rajattomasti ja halvalla. Hänen laitteensa on suojuksineen kahvinkeittimen kokoinen ja tuottaa lämpöenergiaa 4 kilowatin teholla. Polttoaineina ovat nanokokoinen nikkelijauhe ja vetykaasu, jotka näyttäisivät fuusioituvan reaktorissa hiljalleen kupariksi. Noinkohan sentään on?

Andrea Rossi myöhemmin 43 E-Catista koostuvan 1 MW.n yksikön keskellä.
Kuva: Focus.it

Keväällä kaksi uppsalalaista fysiikan professoria saapui tutkimaan E-catia Bolognaan. Laitetta ajettiin testissä 18 tunnin ajan ja fyysikot saivat tutkia sitä ja sen ympäristöä. Ainoastaan itse reaktoria ei liikesalaisuuteen vedoten avattu. Kokeen aikana E-cat tuotti kokoonsa nähden paljon enemmän energiaa (keittämällä saavikaupalla vettä) kuin mikään kemiallinen reaktio voi selittää. Professorit päättelivät että laitteen sisällä tapahtuu näin ollen jonkinlainen ydinreaktio. Brian Josephson (tunnettu Josephsonin liitoksesta) toteaa youtube-videossaan, että koska huijauksen mahdollisuus näyttää olevan suljettu pois, E-cat on ilmeisesti aito keksintö.

Jos Rossin keksintö on todellinen, niin veikkaisin että taustalla saattaa kummitella tavalla tai toisella Bose-Einstein-kondensoituminen, eli sama ilmiö johon perustuvat suprajohteet ja supranesteet. Suprajohteessa kondensoituminen poistaa elektronien ja atomien väliset törmäkset, jolloin sähkönvastus häviää täydellisesti. Ehkä E-catissa jonkin hiukkaspopulaation kondensoituminen atomiryppäässä efektiivisesti poistaa yksittäisten ytimien välisen Coulombin repulsion, jolloin fuusio tulee mahdolliseksi. Rossin reaktorin väitetty fuusio ei voi koostua perinteisistä yksittäistapahtumista (Ni + H -> Cu + energiaa), koska mittauksissa ei näy radioaktiivista säteilyä laatikon ulkopuolella. Tämä viittaa hiukkasten kollektiiviseen käyttäytymiseen. Keksijän mukaan energia vapautuu pehmeänä gammasäteilynä, jonka hän absorboi 2 cm paksuiseen lyijykerrokseen. Reaktorin sisältä mitattua gammaspektriä keksijä ei anna julkisuuteen, koska se paljastaisi salaisen katalyytin.

Rubidiumatomikaasun Bosen-Einsteinin kondensaatin nopeusjakauma.
Kuva: Wikipedia

Kuinka näin dramaattinen kylmäfuusioilmiö olisi voinut jäädä huomaamatta? Miksi luonto ei käytä sitä, miksi esimerkiksi Jupiteriin putoava rautanikkeliasteroidi (tai Jupiterin ydin) ei reagoi planeetan vedyn kanssa? Ehkä niin käykin, mutta reaktio pysähtyy viimeistään kun saavutetaan nikkelin sulamispiste. Lisäksi nikkelin on oltava nanopulverimuodossa ja läsnä pitää olla katalyyttiä. Toisaalta reaktio ei voi tapahtua pienellä planeetalla tai asteroidilla, koska vetykaasua on vain jättiläisplaneetoilla. Luonnon muovaamaa Rossin reaktoria ei näytä olevan olemassa.

Rossi ilmoittaa, että lokakuussa käynnistyy yhden megawatin tehoinen esittelyvoimala, jossa toimii rinnakkain 300 E-catia. Keksintö voi mullistaa mm. fysiikan, tekniikan, teollisuuden, talouden ja geopolitiikan. Koska laite on pieni, halpa ja sarjatuotantoon sopiva, muutos voi olla nopea ja alkaa tämän vuoden aikana. Ehkä muutaman vuoden päästä markkinoilla häärii ja voittoja käärii yhtiö, jonka pörssiarvo on satatuhatta miljardia.

Avaruusasioihin ja sähköpurjesovelluksiin E-catin vaikutus olisi vähemmän dramaattinen. Aurinkovoimasatelliittien kaavailu kävisi tarpeettomaksi, mutta toisaalta E-cat voisi korvata RTG:t luotaimissa ja siten lisätä lentoja aurinkokunnan ulko-osiin. Rakettitekniikkaan ja kiertoradalle nousemiseen keksinnöllä ei olisi vaikutusta.

Pekka Janhunen

Kokoustamista ja Coriolisvoimia

Sähköpurjekolumni 9.5.2011

Helmikuussa meillä oli sähköpurjetta rakentavan EU-hankkeen kokous Tartossa. Tartossa päätettiin valita jatkuvasti jännitettyihin apuliekoihin perustuva rakenne. Verrattuna aiempaan suunnitelmaan, jossa apulieat olivat keskipakoisvoiman vaikutuksesta ulospäin kaarella, jännitettyjen apuliekojen malli on kevyempi. Se tuottaa myös vähemmän liekojen värähtelyjä siinä tapauksessa että päälieka jostain syystä katkeaa ja sen päät joudutaan irroittamaan. Vaikka pääliean katkeamisen todennäköisyys mikrometeoroidien takia onkin ennusteiden mukaan pieni (ja sitä voidaan tarvittaessa pienentää mielivaltaisen paljon lisää rakentamalla lieat useammasta kuin neljästä langasta), pyrimme silti siihen että pääliean katkeaminen ei aiheuttaisi mission menetystä.

Tarton kokouksen miehitys.

Tartossa päätettiin myös että liekojen päihin tulevat etäyksiköt suunnitellaan termisesti toimimaan etäisyysvälillä 0.9-4 AU auringosta. Tämä mahdollistaa itse asiassa lähes kaikki tärkeät sähköpurjesovellukset paitsi Merkuriuksen. Tietysti myös Venus jää pois, mutta Venus on niin helposti saavutettavissa raketeilla että sähköpurjeesta ei olisi juuri hyötyä muutenkaan. Merkuriukseen menemiseksi etäyksiköt pitää suunnitella uudestaan kuumia olosuhteita varten.

Huhtikuussa pidettiin projektikokous Bremenissä Saksassa. Bremenin kokoukseen aiheena oli joidenkin vielä avoinna olleiden etäyksikön teknisten vaatimusten kiinnittäminen, jolloin etäyksikön varsinainen suunnittelu pääsee alkamaan. Itse asiassa ryhmät olivat jo alkaneet suunnitella monia etäyksikön alijärjestelmiä. Kun suunnitelmat oli käyty läpi, kokonaismassa osoittautui olevan alle puoli kilogrammaa, mikä on yksi teknisistä tavoitteista.

Sähköpurjeella voi tietokonemallin avulla
liikkua oikeassa aurinkotuulessa.

Yksi uusi, joskaan ei täysin odottamaton, ongelma sähköpurjeessa on alkuvuoden aikana huomattu. Se on Petri Toivasen löytämä ratadynamiikan efekti, jossa sähköpurjeen pyörimisnopeus muuttuu hitaasti Coriolis-voiman takia, kun purje kiertää aurinkoa vinossa asennossa. Pyöriminen kiihtyy, jos liikutaan ulospäin auringosta ja hidastuu, jos luovitaan aurinkoa kohti. Olimme varautuneet tämäntapaisten vaikutusten olemassaoloon eli siihen että meillä on oltava keinoja tarvittaessa muuttaa liekojen pyörimisnopeutta. Voimme käyttää pyörimisnopeuden muuttamiseen etäyksiköiden FEEP-moottoreita tai pieniä käännettäviä aurinkopurje-eviä. Periaatteessa on myös mahdollista kumota kyseinen Coriolis-efekti "luonnonmenetelmällä" eli suoraan sähköpurjevoiman avulla käyttäen hyväksi aurinkotuulen suunnan pieniä luonnollisia vaihteluita. Emme kuitenkaan vielä tiedä, miten aurinkotuulen hetkellinen suunta voitaisiin lennon aikana luotettavasti mitata. Ensimmäinen testimissio pitänee rakennetaa niin että luonnonmenetelmää voidaan kokeilla, mutta siitä ei olla riippuvaisia.

Pekka Janhunen

EU-projektin alkulaukaus

Sähköpurjekolumni 24.1.2011

ESAIL projektin Kick-off kokouksen osallistujat Ilmatieteen laitoksella
sähköpurjealuksen mallin takana.

 EU-projekti käynnistyi joulukuun alussa ja aloituskokous on pidetty. Kevättalven aikana pitää päättää mikä sähköpurjegeometria valitaan. Sain valmiiksi aiempaa yleiskäyttöisemmän dynaamisen simulaattorin, jossa mekaaninen malli määritellään Lua-kielellä ja jonka aikaintegrointirutiinin voi halutessaan säätää hyvin tarkaksi. Erilaisia sähköpurjemalleja onkin pyöritelty koneella ahkerasti lento-ominaisuuksien selvittämiseksi. Päätös rakennettavan sähköpurjeen tyypistä on kauaskantoinen asia jota valmistellaan huolella. Huomion kohteena ovat ainakin vikasietoisuus, suorituskyky, lennon vakaus, toimintalämpötila-alue, säteilynkesto, skaalattavuus, modulaarisuus, vaatimukset hyötykuormalle, toimintakunnon diagnosoitavuus ja hinta.

ESAIL Kick-off kokoonpano.

Liekatiimi sai joulukuussa valmiiksi ensimmäisen kymmenmetrisen liean. Liean tyyppi on muutoin lopullisen kaltainen paitsi että se koostuu vain kahdesta eikä neljästä langasta. Liean tekeminen (lähes tulhat lankaliitosta) oli monen vuorokauden urakka, mutta nyt tammikuussa on valmistumassa uusi liekatehdas, joka on jo riittävän automaattinen niin että kymmenmetrisen liean pitäisi olla rutiinijuttu. Liekatiimi on pian vaiheessa, jossa kone raksuttaa automaattisesti ja sitä tarvitsee vain säätää. Kun siihen päästään, liekaa voidaan tuottaa paljon jolloin esimerkiksi kelautumistestit pääsevät myös täysillä käyntiin.

Tällä tiimillä alkoi sähköpurjeen EU-projekti. Kuva ESAIL Kick-off kokouksesta.

Elektronitykkiprojekti Jyväskylässä ESTCube-1 ja Aalto-1 -satelliitteja varten on edennyt hyvin viime viikkoina. Kyse on noin postimerkin kokoisesta kylmäkatoditykistä. Kylmäkatodiperiaate valittiin koska pienessä satelliitissa ei ole riittävästi tehoa tavalliselle hehkukatodille, varsinkin kun hehkukatodi ei pidä siitä että sitä sammutetaan ja sytytetään usein. Lopullisessa sähköpurjeessa hehkukatodia kyllä voidaan käyttää koska muutaman watin ylimääräinen tehonkulutus ei merkitse mitään. Jyväskylässä on tehty erittäin paljon uraauurtavaa työtä elektronitykin rakentamisessa. Olisi mukava jos työ kantaisi hedelmää myös sillä tavoin että kylmäkatoditykille löytyisi muitakin käyttökohteita.

Pekka Janhunen

Ikaroksen omakuva

Sähköpurjekolumni 28.9.2010

EPSC:n kokous onnistui sähköpurjeen osalta hyvin, saimme paljon positiivista huomiota. Sähköpurjeistunnossa oli noin kymmenen esitelmää ja sitä seurasi reilut neljäkymmentä tutkijaa. Söimme illallista japanilaisen IKAROS-tiimin kanssa. Heidän 14-metrinen valopurjeensa toimii kuulemma muuten hyvin paitsi että sen pyöriminen pyrkii kiihtymään kalvossa olevien ryppyjen takia. He joutuvat hillitsemään pyörimistä kylmäkaasumoottoreilla. Heidän tavoitteensa on lennättää isompaa purjetta myöhemmin tutkimaan Jupiterin troijalaisia asteroideja. Isompi alus tulee olemaan aurinkopurjeen ja ionimoottorin hybridi. Ionimoottorin sähkö luodaan ohutkalvoaurinkopaneeleilla, joilla osa aurinkopurjekalvosta on päällystetty. Ohutkalvoja testataan myös aurinkovoimasatelliitteja varten. Valopurjetta käännellään nestekidetummentimilla. Ehdotin pyörimisongelman ratkaisemiseksi nurkkiin sijoitettavia heliogyroja (samanlaisia joita sähköpurjekin voisi käyttää).

Japanilaiset olivat myös saaneet näyttäviä kuvia avatusta valopurjeestaan. Kuvat otti pieni kuutiosatelliitin kokoinen kertakäyttöinen apualus. Kuvissa purje näyttää vähän huolimattomasti silitetyltä metalliselta karkkipaperilta.

Ikaroksen omakuva. Lähde: Jaxa

Ei ehkä uskoisi, mutta avaruustekniikka etenee tällä hetkellä ennennäkemätöntä vauhtia. Kehitystä vievät eteenpäin erityisesti halvat ja nopeasti lentoon saatavat kuutiosatelliitit. Esimerkiksi kunnollinen asennonsäätö on kuutiosatelliiteissa jo arkipäivää. Lähitulevaisuudessa häämöttävät pienet ionimoottorit, joiden avulla kuutiosatelliitit saadaan mille tahansa kiertoradalle. Lisäämällä kuutioon pienet tarttumaraajat siitä saataisiin vaikka yleiskäyttöinen avaruusrobotti, eräänlainen köyhän miehen astronautti. Pienet, halvat ja etäohjatut robotit voisivat korjata ja rakentaa avaruudessa ja niillä voisi harjoitella asteroidien kaivostoimintaa avaruusromua tonkimalla. Pian tulemme näkemään ensimmäiset kuutiosatelliitteihin perustuvat harrastajien rakentamat avaruuskaukoputket ja saamme muitakin kokostandardeja kuin 10 cm laatikot. Piensatelliittien parvet eivät aiheuta avaruusromuongelmaa, sillä tehtävän päätyttyä ne tuodaan alas ionimoottorilla tai plasmajarrulla.

Nyt avaruudessa lentää vielä paljon 1970-luvun tekniikkaa. Muutos on suuri kun standardoinnin ansiosta kehitys harppaa vuosikymmenten yli ja päivittyy 2010-luvulle. Kiertoradalle nousemisessa ei kuitenkaan ole paljon edistytty. Tätä avaruustekniikan perusongelmaa uusi tekniikka kiertää keventämällä hyötykuormia ja myöhemmin hyödyntämällä asteroidien resursseja sähköpurjeilla.

Pekka Janhunen

Erilaisia aurinkopurjeita

Sähköpurjekolumni 12.8.2010

EU-projekti alkaa näillä näkymin lokakuun alussa. Sitä odotellessa valmistaudutaan 19-24.9. pidettävään Euroopan planeettatutkijoiden (EPSC:n) kokoukseen Roomassa. Meillä on siellä oma sähkö- ja aurinkopurjeistunto, johon on tulossa kymmenkunta esitystä. Esityksistä yksi (IKAROS) käsittelee tavallista aurinkopurjetta ja loput sähköpurjetta.

Sähköpurje ja aurinkopurje tavallaan kilpailevat keskenään, mutta toisaalta pieniä aurinkopurjeita voisi käyttää sähköpurjeen pyörimisen käynnistämiseen kylmäkaasu- ja FEEP-moottoreiden sijasta. Jokaisen sähköpurjeliean kärjessä voisi olla muutaman neliömetrin kokoinen aurinkopurje, jonka lapakulmaa muuttamalla käynnistetään liekojen pyöriminen avausvaiheessa ja joilla voidaan tarvittaessa myöhemmin muuttaa liekojen pyörimisnopeutta. Lopulta tällainen sähköpurje ei ehkä tarvitse lainkaan pääliekoja yhdistäviä vakauttavia apuliekoja, vaan jokaista pääliekaa lennettäisiin aktiivisesti aurinkopurjetta kääntelemällä. Jos aurinkopurjeen ohjausmekanismiin tulisi vika, lieka katkaistaisiin ja ammuttaisiin sivuun pienillä raketeilla. Jos rakenteessa on myös apulieat, aurinkopurjeet toimivat ryhmänä, jolloin yhden aurinkopurjeen hajoaminen ei vaadi kyseisen liean amputointia.

IKAROS on japanilainen aurinkopurjeen testimissio. Kuva: IKAROS

Aurinkopurjesiipien lapakulmien pitää olla säädettäviä. Lavan kääntöön voidaan käyttää erillisiä pieniä kääntyviä aurinkosiivekkeitä, tai osa aurinkopurjeesta voisi olla päällystetty sähköisesti ohjattavalla nestekidetummentimella, kuten japanilaisten IKAROS-purjeessa. Jotta lapakulman säätö tapahtuisi viiveettömästi, apuna voi olla pieni vauhtipyörä joka toimii impulssimomentin nopeana välivarastona. Ohjaus hoituisi pääaluksesta radioitavan liekakohtaisen suuntatiedon ja purjeessa olevan aurinkosensorin avulla.

Tällainen aurinkopurjesiipi voisi olla esimerkiksi 20-50 cm leveä ja useita metrejä pitkä kalvo, joka avataan rullalta kuten piirtoheitinkangas jonka keskipakoisvoima suoristaa. Laitetta voidaan testata maan päällä käyttämällä painovoimaa keskipakoisvoiman korvikkeena.

Sähköpurje voidaan rakentaa monella tavalla. Eri tapojen kehittäminen, arviointi ja valinta on sähköpurjeen kehitystyön ydin.

Pekka Janhunen

Youtube-video myöhemmin Ilmatieteen laitoksella suoritetusta siipaketestistä:

Tarvittavia tekniikoita

Sähköpurjekolumni 10.6.2010

Sähköpurjeen EU-hakemuksen neuvottelut ovat käynnissä ja projekti alkanee joskus syksyllä. Projektin tavoitteena on rakentaa prototyypit sähköpurjeen avainkomponenteista ja siinä on mukana 5 Euroopan maata ja 9 partneria. Avainkomponentteja ovat itse lieka (tavoitteena tuottaa vähintään 1 km), liekarulla kelautuvuustesteineen ja ns. etäyksikkö jollainen sijoitetaan jokaisen liean kärkeen. Liekojen kärjet yhdistetään toisiinsa muovisilla apulieoilla, mikä stabiloi rakenteen mekaanisesti niin että sähköpurjeen lennon aikana liekarullia ei tarvitse kelailla edestakaisin liekojen pituuksien hienosäätämiseksi vaan selvitään ilman liikkuvia osia. Kukin etäyksikkö sisältää rullan josta siihen kuuluva apulieka avataan sekä pienen moottorin. Näiden moottorien avulla käynnistetään liekasysteemin pyöriminen avaamisen yhteydessä ja niiden avulla voidaan myös hidastaa tai nopeuttaa liekojen pyörimistä myöhemmin, mikäli tarve vaatii. Moottori voi olla joko kylmäkaasumoottori (pieni paineistettu kaasusäiliö jonka vieressä on venttiili ja suutin) tai ns. FEEP-ionimoottori. Sekä kylmäkaasu- että FEEP-moottorien prototyypit rakennetaan tässä EU-projektissa. Näillä moottoreilla voi olla käyttöä muuallakin kuin sähköpurjeessa, esimerkiksi satelliitin asennonsäätömoottorina tai piensatelliitin päämoottorina.

FEEP periaatekuva. Lähde: Alta

Liekojen päihin tulevat, 0.3-0.5 kg painavat etäyksiköt ovat vähän kuin nanosatelliitteja itsekin, tosin toiminnoiltaan riisuttuja.

Sähköpurjeen suunnittelijan pitää tavalla tai toisella estää pyörivien liekojen osuminen toisiinsa, vaikka aurinkotuuli vaihtelee ja tönii liekoja hieman eri tavalla. Liekojen kärkiä yhdistävät ja keskipakoisvoiman kaarelle painavat apulieat ovat yksi mahdollinen ratkaisu. Toinen mahdollisuus saattaisi olla asentaa kuhunkin etäyksikköön pieni, käännettävä aurinkopurje (valopurje). Valopurjeliuskan lapakulmaa säätämällä jokaista liekaa voitaisiin "lentää" niin että se pyörii halutulla nopeudella eikä törmää naapureihinsa. Vastaavalla periaatteella toimivia, heliogyroiksi kutsuttuja valopurjeita on tutkittu laskennallisesti, mutta ei lennätetty.

Heliogyron havainnepiirros. Lähde: NASA 1967

Erilaisten toimintahäiriöiden simulointi tulee olemaan välttämätöntä ja mielenkiintoista. Tavoite on että sähköpurje voisi toipua yksittäisen etäyksikön hajoamisesta tai liean katkeamisesta.

Pekka Janhunen

EU rahoittamaan sähköpurjetta

Sähköpurjekolumni 7.4.2010

Sähköpurjeliekaa on tuotettu nyt yhteensä neljä metriä, mikä on uusi ennätys ja lähestyy ESTCube-1 -satelliittiin tarvittavaa kymmentä metriä. Liekatehtaan seuraavan ja taas entistä automaattisemman version suunnittelu on aloitettu ja valmistumisen tavoite on kesäkuu.

ESTCube-1 -satelliitin kehitystyö on täydessä vauhdissa. Haastavin osa on elektronitykki, joka rakennetaan Jyväskylän kiihdytinlaboratoriossa. Alunperin kaavailtu perinteinen hehkukatodiratkaisu jäi testeissä varsin kauas valmistajan ilmoittamista suoritusarvoista. Tämän takia tykkiä on nyt lähdetty kehittämään uudentyyppisen, nanografiittiin erustuvan kylmäkatodin ympärille. Jos yritys onnistuu, tuloksena on tehokas, pitkäikäinen ja muodoltaan litteä elektronitykki joka täyttää ESTCube-1:n vaatimukset. Elektronitykin tekeminen niin pieneen satelliittiin kuin ESTCube-1:een on vaikeampaa kuin oikeaan sähköpurjemissioon, koska vain kilon painoisessa ESTCube-1:ssä ei ole käytettävissä edes niitä muutamaa wattia tehoa jotka tarvittaisiin markkinoiden pienimmän katodin hehkuttamiseen.

Jos tämän uudentyyppisen elektronitykin rakentaminen ei onnistu, vaihtoehtona on yrittää kasvattaa satelliitin akusta saatavaa hetkellistä tehoa niin että perinteistä hehkukatoditykkiä voisi kaikesta huolimatta ajaa lyhyitä jaksoja kerrallaan. Jos tämäkään ei onnistu, viimeinen vaihtoehto on jättää elektronitykki kokonaan pois hyötykuormasta. Siinä tapauksessa ESTCube-1:n liekaa ajettaisiin pelkästään negatiivisella jännitteellä eli plasmajarrumoodissa.

Sähköpurjeen EU-hakemus meni läpi parhailla pisteillä. Kuva: Wikipedia

Sähköpurjeen rahoitukseen on tulossa ratkaiseva parannus, koska saimme tiedon että EU-hakemuksemme on menossa läpi, ja vieläpä koko hakuosion parhailla pisteillä. Pölyä nielemään jäävät kaikki muut eurooppalaiset avaruusluotainten ja niiden tarvitseman teknologian kehityshankkeet mm. ionimoottorit. Konsortiossamme on 5 maata ja 9 partneria. Kolmivuotisen EU-projektimme tavoitteena on rakentaa sähköpurjeen avainkomponenteista (liekatehdas, liekarullat jne.) prototyypit, jotka sopivat aurinkotuulitestimissioon ja skaalautuvat myös täysikokoiseen 1 N sähköpurjealukseen.

Sähkö- ja aurinkopurjeille on tulossa oma istunto European Planetary Science Congress (EPSC) -kokoukseen, joka pidetään 19-25. syyskuuta Roomassa.

Pekka Janhunen

Rahoitusta kalastamassa

Sähköpurjekolumni 13.1.2010, tätä tekstiä ei ole julkaistu aiemmin

Marraskuu ja osin lokakuukin meni EU-hakemusta tehdessä. Hakemusten teko on vähän kuin kalastusta, jotkut saavat kalaa usein, toiset harvoin tai ei ollenkaan. Ohjeita ja neuvoja riittää, niiden toimivuus on toki käyttäjän vastuulla. Hakemus on tutkijan pyytö johon hän toivoo arvioijan tarttuvan. Kun hakemus on heitetty, onkijamme ei näe mitä syötin ympärillä tapahtuu. Jos koukkua katsomaan tullut arvioijakala ei ymmärrä jonkin yksityiskohdan houkuttelevuutta, ei hän ole tilaisuudessa kysymään selityksiä, vaan sylkäisee hakemuksen suustaan. Sen takia tekstin pitää olla kaunis, täydellinen ja yksityiskohtainen. Mutta jos se on iso ja kuolleen oloinen, evaluaattori kyllästyy etäältä eikä yritä nielaisua...

Kalastajia riittää rahoitusmeren rannoilla! Photo by Flickr/hijukal

Aika kaukana hakemushomma siis on tieteen tarkoituksesta eli siitä että saadaan tosiasioista uutta tietoa, vaikka hyvällä tutkimusaiheella rahan saaminen on keskimäärin helpompaa kuin huonolla.

Sähköpurje on periaatteessa tekniikkaa eikä tiedettä. Mutta tekniikka perustuu aina luonnonilmiöihin, ja luontoa ei voi pakottaa, sitä voi vain tutkia. Esimerkiksi atomipommi on varsin ihmeellinen laite ja ison insinöörityön tulos. Mutta jos luonnonlait olisivat vähän toisenlaiset, pommi saattaisi olla mahdoton eikä silloin mikään määrä insinöörityötä voisi saada sitä toimimaan. Ei autokaan kiihdy siksi että kuljettaja tahtoo painaa kaasua, vaan siksi että hiilivetymolekyyleillä on luontainen taipumus reagoida hapen kanssa eksotermisessä reaktiossa. Tässä mielessä sähköpurjekaan ei ole ihmisen aikaansaannos, vaan luonnon. Aurinkotuulen olemassaolo ja klassisen fysiikan lait (sähköoppi ja mekaniikka) mahdollistavat sähköpurjeen lennon, vaikka ihmistä toki tarvitaan laitteen rakentamisessa.

Mekaniikasta puheen ollen, olen viime aikoina ohjelmoinut sähköpurjeen avausmekaniikan simulaattoria, kun löysin hyvän reseptin siihen miten jäykän kappaleen liikeyhtälöt kannattaa ohjelmoida. Numeerinen avausmekanismin simulointi on tärkeä, koska asian kokeellinen todentaminen vaatisi pitkäaikaisen painottomuuden jollaista Maan päällä ei voi saada aikaan. Onneksi yksiulotteisten sähköpurjeliekojen mallinnus on helpompaa kuin kaksiulotteisten kalvojen, joita perinteinen säteilypaineeseen perustuva aurinkopurje tarvitsisi.

Pekka Janhunen

Viranomaiskentän sokeassa täplässä

Sähköpurjekolumni 2.11.2009, julkaistu osana Avaruusluotaimen 3/2009 tuplakolumnia.

Kävimme Viron Vooressa viiden henkilön voimin ESTCube-1 -kokouksessa. ESTCube-1:han on Viron ensimmäinen satelliitti jonka tarkoitus on mitata sähköpurje-efekti. Itse satelliitin rakentavat virolaiset opiskelijat ja hyötykuorman pääasiassa suomalaiset. Projekti etenee aikataulussa, satelliitti pitäisi saada valmiiksi ensi vuoden loppuun mennessä jotta se voitaisiin laukaista suunnilleen vuodenvaihteessa 2011-2012. Nopea aikataulu on tarpeen jotta opiskelijaporukka ei ehdi vaihtua liikaa projektin aikana.

ESTCube-1 -projektin alussa oli valtava innostus joka on nyt muuttunut tehokkaaksi ja määrätietoiseksi toiminnaksi kohti yhteistä päämäärää. Satelliitin massabudjetti näyttää hyvältä. Tämä mahdollistaa yksinkertaisen rakenteen, standardikokoisen 10 cm kuution sisällä on viisi piirikorttia päällekkäin, joista keskimmäinen on varattu hyötykuormalle. Kuution sivuille tulee aurinkopaneelit. Lämpötilan kontrollointiin ei tarvita mitään erityistä, asia varmistetaan mallinnuksella.

Virossa ESTCube-1 -hanke on saanut paljon myönteistä julkisuutta ja virolaiset esittelivät sitä ja sähköpurjetta hiljattain myös Moskovan tiedemessuilla laajalle ja innostuneelle yleisölle. Poliittinen tahto ajaa Viroa ESA:n jäseneksi, ja Vooressa oli mukana Enterprise Estonian edutaja (vastaa Suomen Tekesiä) joka pyrkii tukemaan avaruustoimintaa ja ESTCube1:stä kaikin tavoin mm. koittamalla saada mahdollisimman paljon opiskelijoita seuraavaan IAF:n kokoukseen Prahaan. 

Kävimme pari viikkoa sitten myös Tekesissä eli Suomen virallisessa avaruusinstanssissa esittelemässä miten sähköpurjetta voisi hyödyntää kaupallisesti. Esitämme miten voimme lyhyellä tähtäimellä palauttaa satelliitteja alas helposti ja halvalla avaruusromun torjumiseksi, tuottaa nykyistä parempia avaruussääennusteita, myöhemmin hyödyntää asteroidien resursseja, jne. Tekes kuuntelee kohteliaasti ja vastaa: mielenkiintoinen ja uskottava tarina, mutta miten se heihin liittyy? Vedimme siis vesiperän, joten lähestyn sähköpostitse ESA:a, kerron satelliittien palauttamisesta ja kysyn voisiko sen tutkimista rahoittaa. Vastaus tulee tunnin päästä: kyllä, yrittävät järjestää jotakin ensi vuonna GSP-ohjelmaan.

Sähköpurje tuo selvästi näkyviin että vaikka Suomessa kansalaisten tuki avaruustoiminnalle on laajaa, on ala viranomaiskentälle sokea täplä joka ei kuulu kenellekään. Anomalian korjaamiseksi tarvitaan avaruusjärjestö eli virallinen taho jonka mandaattina on tehdä avaruustoimintaa, ja asialla on tulenpalava kiire. Kaikki Suomeen verrattavat maat ovat laittaneet asian jo kuntoon.

Pekka Janhunen

Liekojen vahvuudesta - hiilikuituinen tulevaisuus?

Sähköpurjekolumni 2.9.2009, Julkaistu Avaruusluotaimessa 3/2009.

Sähköpurjeessa on ollut edistystä usealla rintamalla. Ensimmäinen pätkä ultraäänibondattua alumiiniliekaa on valmistettu. Lankojen pinnoitustapoja on selvitetty ja on löydetty useitakin pinnoitteita joilla voidaan varmistaa etteivät alumiinilangat kylmähitsaudu toisiinsa kelalla avaruuden tyhjiössä. Sähköpurjeen mekaniikkaa eli pyörimistä avaruudessa on simuloitu entistä tarkemmin käyttäen erilaisia konstruktioita ja ohjausalgoritmeja. Ohjauksen tarkoituksena on lentää  sähköpurjetta hallitusti siten että lieat pyörivät siististi törmäämättä toisiinsa ja että työntövoima kohdistuu haluttuun suuntaan huolimatta aurinkotuulen vaihteluista. Näyttää siltä että sähköpurje voidaan rakentaa ja sen ohjaus hoitaa usealla eri tavalla. Keskeinen parametri on liekamateriaalin vetolujuus. Mitä vahvemmat lieat, sitä nopeammin niitä uskalletaan pyörittää ja sitä suurempi on liekoja jännittävä keskipakoisvoima suhteessa niitä poikkeuttavaan aurinkotuulen voimaan. Tällöin lieat heilahtelevat vain vähän ja niiden lukumäärää voidaan kasvattaa ilman pelkoa niiden koskettamisesta toisiinsa, jolloin sähköpurjeen voima voi olla suurempi. Vaihtoehtoisesti voimaa voidaan kasvattaa lisäämällä liekojen pituutta, mutta tällöinkin tarvitaan materiaalilta enemmän vetolujuutta tai muuten liekoja joudutaan paksuntamaan jolloin systeemin massa kasvaa.

Alumiininen peruspurje antaa noin yhden newtonin työntövoiman laitteen massan ollessa noin 100 kg. Tällöin sähköpurjeen elinaikanaan tuottama impulssi per massayksikkö on noin sata kertaa suurempi kuin ionimoottorilla. Laite voi viedä noin tonnin painoisen hyötykuorman annettuun osoitteeseen aurinkokunnassa ja takaisin, tai vaihtoehtoisesti sillä voi kiihdyttää pienemmän 100-200 kg kuorman 50-100 km/s loppunopeudella ulos aurinkokunnasta. Jos purjeen kokoa kasvattaa (siis enemmän tai pitempiä liekoja), työntövoima kasvaa mutta laitteen tehokkuus hiljalleen putoaa koska liekojen massa kasvaa työntövoimaa enemmän. Peruspurjeen suorituskykyä voi parantaa käyttämällä alumiinia vahvempaa liekamateriaalia, kasvattamalla liekojen jännitettä tai parantamalla ohjausrutiinia, tai kaikkia keinoja yhdessä. Parantuneen suorituskyvyn voi käyttää esimerkiksi hyötykuorman kasvattamiseen niin että matka-aika ja sähköpurjeen prosentuaalinen osuus kokonaismassasta pysyvät ennallaan. Suuretkin tehokkuuden lisäykset saattavat olla mahdollisia, koska esimerkiksi tavallinen hiilikuitu on yli kymmenen kertaa alumiinia vahvempi materiaali. Ehkä näillä keinoilla tulevaisuudessa voi kuljettaa jopa satojen tonnien kuormia planeettojen ja asteroidien välililä.

Pekka Janhunen

ESTCube-1 sähköpurjeen testi kiertoradalla

Sähköpurjekolumni 4.6.2009, julkaistu Avaruusluotaimessa 2/2009.

Sähköpurje-efekti on nyt tarkoitus mitata kiertoradalla. Satelliitin nimi on ESTCube-1, laukaisu 2012 ja se tulee olemaan Viron ensimmäinen satelliitti jonka rakentavat pääosin Tarton yliopiston opiskelijat. Satelliitin hyötykuormana on 10 m pituinen sähköpurjelieka sekä kamera. Lieka voidaan varata sähköisesti, jolloin siihen kohdistuu sähköpurjevoima, koska satelliitti lentää matalalla kiertoradallaan noin 7 km/s nopeudella ionosfääriplasman läpi. Sähköpurjevoiman suuruus mitataan liean ja satelliitin pyörimisliikkeen muutoksesta. Satelliitti on ns. yhden U:n cubesat eli sen massa on yksi kilogramma. Muodoltaan se on 10 cm kuutio jonka sivut on peitetty aurinkopaneeleilla. Hyötykuorman päävastuu on Ilmatieteen laitoksella, mutta hankkeessa on mukana myös muita kotimaisia ja ulkomaisia partnereita. Satelliittihankkeen kokonaiskustannusarvio on suuruusluokkaa 100,000 euroa.

ESTCube-1 nousee avaruuteen jonkin isomman satelliitin kylkiäisenä majaillen P-POD -laukaisuputkessa yhdessä muiden cubesatien kanssa. Kiertoradalle päästyään putken mekanismi potkaisee cubesatit ulos. ESTCube-1 stabiloi asentonsa magneettikeloilla, suorittaa tavanmukaiset alkutoimet (laitteiden tarkistus, radioyhteyden kokeilu ym.) ja ottaa muutamia kuvia Maasta. Sen jälkeen satelliitti laitetaan pyörimään hallitusti ja sähköpurjelieka lasketaan ulos kelalta. Lieka suoristuu keskipakoisvoiman vaikutuksesta ja sen päässä oleva pieni merkkipallo voidaan nähdä satelliitin kameran kuvissa. Nyt liekaan kytketään jännite päälle periodisesti esim. niin että jännite on päällä aina kun lieka liikkuu pyöriessään vasten ionosfääriplasman virtausta. Tällöin sähköpurjevoima jarruttaa liean pyörimistä hieman jokaisella puolen minuutin kierroksella. Vaikka voima on heikko, riittävän monen kierroksen jälkeen se pystyy muuttamaan liean ja satelliitin pyörimisnopeutta havaittavalla tavalla. Pyörimisnopeuden muutos voidaan mitata gyroskooppianturilla tai määrittämällä kameran kuvista kuinka usein Maa tulee näkökenttään.

EstCube-1 on 10 cm kanttiinsa.

ESTCube-1 lentää siis ionosfäärissä matalalla kiertoradalla, kun taas oikeiden sähköpurjealusten toimintaympäristö on tunnetusti aurinkotuuli.  Ionosfääriplasma virtaa satelliittiin nähden 50-100 kertaa hitaammin kuin aurinkotuuli mutta toisaalta se on jopa miljoona kertaa aurinkotuulta tiheämpää. Myös liean jännite on matalampi, vain 200 V eikä 20-40 kV kuten oikeissa sähköpurjealuksissa. Joka tapauksessa havaittava fysikaalinen ilmiö on sama, ja ESCube-1:n tuloksesta saadaan suoraa kokeellista tietoa siitä millainen suorituskyky oikeilla aurinkotuulessa lentävillä sähköpurjealuksilla tulee olemaan.

Vielä 8 kk sitten ei ollut lainkaan selvää että sähköpurje-efektiä voitaisiin ylipäätään järkevästi mitata muualla kuin aurinkotuulessa tai että mittaus voitaisiin tehdä niin äärimmäisen pienellä ja halvalla satelliitilla kuin mitä ESTCube-1 on. (Itse asiassa jo ajatu siitä että vain 1 kg painava satelliitti voi ylipäätään toimia on varsin uusi.)  17.4.2009 julkaistu ESTCube-1 -suunnitelma on useiden viimeaikaisten fysikaalisten ja teknisten oivallusten kombinaatio, jossa palaset loksahtavat lopulta kauniisti paikoilleen. Ei ole mitään syytä miksi satelliitin pitäisi tässä tapauksessa olla suurempi kuin 1 kg.

Pekka Janhunen

Sähköpurjeen voima on aiemmin arvioitua suurempi

Aiemmin julkaistu Avaruusluotaimessa 1/2009.

Asiat menevät joskus monimutkaista reittiä. Viimeksi kerroin negatiivisesta sähköpurjeesta ja että se voisi olla alkuperäistä positiivista voimakkaampi. Nyt on alkuperäistä positiivista purjetta analysoitu uudestaan ja näyttää siltä että se onkin noin viisi kertaa voimakkaampi kuin alunperin arvioitiin. Löytyi nimittäin mekanismi joka poistaa positiivisesta sähköpurjeesta liean sähkökentän vangiksi jääneet elektronit muutamassa minuutissa. Kun vangiksi jääneet elektronit eivät enää kiepu positii visen liean ympärillä, ne eivät varjosta sen sähkökenttää. Tällöin kenttä tunkeutuu kauemmas lieasta, jolloin purje muodostaa leveämmän esteen aurinkotuulelle ja tuottaa suuremman voiman.

Elektronit poistuvat vankilastaan yksinkertaisesti törmäämällä liekaan. Vangitun elektronin rata liean ympärillä on muodoltaan kuin kierrejousi. Rata kuitenkin muuttuu aina kun hiukkanen vierailee liekojen kiinnityskohdan eli avaruusaluksen lähellä missä sähkökenttä on epäsymmetrinen. Joskus harvoin ratamuutos on sellainen että se asettaa elektronin törmäyskurssille liean kanssa. Elektronit liikkuvat niin nopeasti, että harvinainenkin tapahtuma toteutuu ennen pitkää. Lopputulos on että liean potentiaalin päällekytkemisen yhteydessä vangiksi jääneet elektronit eivät ole ikuisia, vaan törmäävät liekaan ja kulkevat liekametallin johtavuuselektroneina sähköpurjealukseen, jonka elektronitykki heittää ne lopuksi avaruuteen kuten muutkin liekaan osuneet elektronit. 

Sähköpurje hakkaa SMART-1:sen ionimoottori 100-1, kun puhutaan elinaikasuoritteesta. Kuva: ESA/OHB-Sweden

Mihin sähköpurje tämän uuden opin mukaan voisi pystyä? Jos laite toimii kymmenen vuotta ja hinaa hyötykuormia esimerkiksi asteroideilta Maan kiertoradalle, sen elinaikanaan tuottama ominaisimpulssi (työntövoima kertaa käyttöikä jaettuna laitteen massalla) on karkeasti tuhat kertaa suurempi kuin kemiallisessa raketissa ja sata kertaa suurempi kuin SMART-1:n tai DS-1:n ionipropulsiossa. Tuhatkertainen suorituskyky: kuin harppaus 1990 -luvun alun webittömästä tietotekniikasta nykypäivään tai kivikautisesta ruuhesta valtamerifregattiin. Uusi toiminta periaate, uudet sovellukset, uusi maailma.

En vaadi Karthagon hävittämistä, mutta muuten olen sitä mieltä että sähköpurje pitäisi rakentaa

Negatiivinen sähköpurje

Sähköpurjekolumni 8.10.2008

Alkuperäinen sähköpurje perustuu positiivisesti varattuihin liekoihin. Lieat voisi varata myös negatiivisesti, jolloin ne vetäisivät aurinkotuulen protoneja puoleensa. Protonit muuttaisivat suuntaansa liean sähkökentässä, jolloin syntyisi samantapainen sähköpurje-efekti kuin positiivisenkin liean tapauksessa. Negatiivisen sähköpurjeen mahdollisuus on ollut tiedossa alusta alkaen, mutta suhtauduin siihen nuivasti koska siinä on monia hankaluuksia.

Nyt kuitenkin on käynyt ilmi että negatiivinen sähköpurje saattaisi tuottaa suuremman voiman per liean pituusyksikkö kuin positiivinen. Syynä tähän on se että ionit eivät juurikaan voi jäädä vangiksi liean sähkökenttään silloin kun kenttää kasvatetaan, koska aurinkotuulessa ei ole juuri lainkaan hitaita ioneja. Tällöin liekaa ympäröivä ionipilvi ei ole sen tiheämpi kuin ympäröivä aurinkotuuliplasmakaan, minkä takia pilven aiheuttama sähköinen varjostus vaimentaa liean sähkökentän vasta kauempana.

Mitä sitten ovat negatiivisen sähköpurjeen ongelmat?  Negatiivisen jännitteen ylläpitämiseen tarvitaan ionitykki, mikä on monimutkaisempi laite kuin elektronitykki. Ionit pitää luoda ionisoimalla esimerkiksi jotakin jalokaasua, jota kuluu prosessissa. Auringon UV-säteily irrottaa lieoista elektroneja (valosähköinen ilmiö). Niiden pois kuljettama varaus pitää sekin kompensoida ionitykillä. Langan pinnan voimakas sähkökenttä saattaa pystyä repimään elektroneja irti langasta (kenttäemissio).

Tällä hetkellä näyttäisi mahdolliselta että kaikki nämä ongelmat ovat kuitenkin periaatteessa ratkeavia. Ionitykki voidaan rakentaa, eikä ionien luomiseen kulu liikaa ainetta. Valosähköinen elektronivirta ei ole liian suuri tykillä kompensoitavaksi. Liean pinnalla vallitseva kenttä voidaan saada kohtuulliseksi käyttämällä liekana monesta langasta kudottua putkimaista verkkosukkaa.

Aika näyttää pystyykö negatiivinen sähköpurje kilpailemaan alkuperäistä positiivisesti varattuihin lankoihin perustuvan sähköpurjeen kanssa.  Voisi myös ajatella hybridipurjetta, joka sisältäisi liekojen lisäksi elektroni- ja ionitykin. Moottoria voisi silloin ajaa jopa kolmessa moodissa. Elektronitykki päällä se olisi tavallinen positiivinen sähköpurje, ionitykki päällä negatiivinen sähköpurje ja molemmat tykit päällä se olisi ionimoottori jolla voisi radan sopivissa kohdissa antaa potkua myös Auringon suuntaan. Teoriassa negatiivinen sähköpurje olisi parempi lähellä aurinkoa ja positiivinen taas kaukana auringosta, joten menetelmien yhdistely saattaisi olla järkevää.

Pekka Janhunen

Sarjatuotantoa

Sähköpurjekolumni 8.9.2008

Sarjatuotanto on teollisuuden perusta. Avaruuslaitteiden rakentaminen on tästä poikkeus, koska kutakin mallia tarvitsee tuottaa yleensä vain yksi tai muutama kappale. Sähköpurjeliekojen valmistuksen on kuitenkin oltava automatisoitua sarjatuotantoa, koska lieat ovat hyvin pitkiä ja lankaliitoksia tarvitaan miljoonia. Täysikokoinen sähköpurjealus sisältää tuhansia kilometrejä liekaa ja myös kymmeniä tai jopa satoja liekarullia. Rulliakin olisi siis hyvä tuottaa liukuhihnalta. Myös monet muut sähköpurjeen toiminnot voidaan hoitaa joukolla pieniä, keskenään samanlaisia osia. Toisin kuin satelliittien rakentamisessa yleensä, hyppäys yhden sähköpurjealuksen rakentamisesta suuremman määrän tekemiseen ei siis ole järin suuri, koska uutta tuotantotapaa ei tarvitse omaksua.  Sähköpurjealusten valmistus voisi tulevaisuudessa muistuttaa enemmän kännykkäteollisuutta kuin perinteistä avaruusteollisuutta.

Tulevaisuuden sähköpurjeet rakennettaneen sarjatuotantona, kuten tämä vuoden 1968 Ford Falcon. Kuva: CC-BY-ND-NC Flickr/Elgin Country Archives

Sähköpurjeliekojen tekemisessä päästiin kesällä tuottamaan lankaliitoksia tavalla joka soveltuu sarjatuotantoon. Tähän asti lankojen liittäminen sisälsi erään aikaavievän työvaiheen, josta on nyt siis päästy eroon. Tie ensimmäisen tuotantolinjan rakentamiseen näyttää nyt selvältä. Tämä on tärkeää, sillä käsin emme pysty tekemään tarpeeksi liekaa puolaus- ja muita testejä varten.

Aivan viime aikoina on alettu kiinnittää huomiota erääseen sähköpurjeen muunnelmaan. Uudessa tyypissä on vielä joitakin avoimia kysymyksiä ja se on teknisesti monimutkaisempi, mutta se voisi teoriassa tuottaa perusmallia paremman suorituskyvyn. Tästä toivottavasti lisää seuraavissa kolumneissa.

Pekka Janhunen