Sähköpurjeen sovelluksia, osa 8: Kuiperin vyöhykkeen kohteiden ohilennot

Kuiperin vyöhykkeen sijainti Aurinkokunnassa.
Kuvaan on merkitty myös New Horizons -luotaimen rata. Kuva: Nasa

Suoraviivainen sähköpurjesovellus on viskata luotain suurehkolla nopeudella ulos aurinkokunnasta. Jos tarkoituksena on ottaa lähikuva jostain Kuiperin vyöhykkeen kohteesta, vauhtia ei tarvita aivan yhtä paljon kuin IHP-luotaimessa, koska kohde on ”vain” noin 50 AU:n päässä eikä 200 AU:ssa kuten heliopausi. Luotainlennot on ainoa tapa saada tarkkaa tietoa Aurinkokunnan kaukaisemmista kohteista.

Luotainta kiihdytetään sähköpurjeella esimerkiksi Saturnukseen asti, minkä jälkeen sähköpurjeosa voidaan heittää pois. Luotaimessa on pienet rakettimoottorit ratakorjauksia varten, joita käytetään sen jälkeen kun sähköpurje on irrotettu. Alus lentää kohteen läheltä, katsoo sitä kameroilla ja muilla instrumenteilla ja tallentaa datan muistiin. Ohilennon jälkeen alus suuntaa radioantenninsa kohti Maata ja lähettää datan kaikessa rauhassa.

Taiteilijan näkemys New Horizons aluksesta Pluton yllä.
Piirros: NASA

Tämäntapaisia lentoja voitaisiin toteuttaa myös perinteisellä tekniikalla, mutta silloin matka-aika olisi hyvin pitkä tai vaihtoehtoisesti tarvittaisiin suuri kantoraketti. Nasan New Horizon matkaa Plutoon noin kahdeksassa vuodessa ja sen laukaistiin luotaimen kokoon nähden varsin isolla kantoraketilla. Kuiperin vyöhykkeelle sen matka-aika olisi noin 12 vuotta. Kuiperin vyöhykkeen kohteita on paljon joita kaikkia haluttaisiin tutkia. New Horizon -tyyppisillä luotaimilla jokaista varten tarvittaisiin iso kantoraketti ja 12 vuotta odottelua. Sähköpurje suorittaa tehtävän halvemmalla (pienemmillä kantoraketeilla, mahdollisesti useita identtisiä luotaimia yhdellä laukaisulla) ja nopeammin. Sitäpaitsi perinteinen menetelmä nojaa vauhdin ottoon Jupiterista, mistä seuraa että halutun Kuiperin vyöhykkeen kohteen saavuttamiseksi voidaan joutua odottamaan että Jupiter kiertyy sopivalle puolelle aurinkoa. Jupiterin lähiohituksen aikana luotain saa myös suuren säteilyannoksen Jupitern säteilyvyöhykkeistä. Sähköpurjetta käytettäessä kumpaakaan ongelmaa ei esiinny.

New Horizons rakenteilla NASAn laboratoriossa.
Alus pääsi matkaan tammikuussa 2006 ja Pluto saavutettaneen heinäkuussa 2015.
Kuva: NASA

Jotta luotaimet voivat toimia Kuiperin vyöhykkeen kohteen lähellä, niihin tarvitaan ydinkäyttöinen tehonlähde, vaikka itse sähköpurje pärjääkin periaatteessa pelkällä aurinkosähköllä. Toivottavasti Rossin reaktorin kehitys etenee yhtä jalkaa sähköpurjeen kanssa. Silloin sähköpurjeilla voisi lentää aurinkokunnan ulko-osiin lähes kotikonstein ilman radioaktiivisia ydinparistoja.

Pekka Janhunen