COSMOS - COSPARin yleiskokous Moskovassa 2.-10.8.2014

Viideskymmenes Cospar-kokous järjestettiin Moskovassa kesän kuumimpaan aikaan elokuun alussa. Suomestakin oli paljon osallistujia ja kokouspaikalla oli mahdotonta liikkua törmäilemättä muihunkin tuttuihin vuosien varrelta. Olin esittelemässä sähköpurjeella toteutettavaa Marsin valloitusta. Ideana on hakea vettä asteroideilta ja tuoda se sähköpurjeilla Maan ja Marsin kiertoradoille, joissa vesi sitten hajoitetaan vedyksi ja hapeksi. Nesteytettynä vety ja happi ovatkin sitten käyttövalmista rakettipolttoainetta (LOX/LH2), jota voidaan käyttää alusten tankkaamiseen ja näin laukaisumassat Maasta muodostuvat varsin kohtuullisiksi. (kts.myös aiempi sähköpurjeblogin kirjoitus Marsin valloituksesta, sekä kokouksen jälkeen 3.9.2014 Acta Astronauticaan lähetetty tieteellinen artikkeli aiheesta.):

Cosparissa esitetty sähköpurjeposteri.

Cospar on iso kokous, nytkin normaalia pienempänä se veti yli 3000 tiedenaista- ja miestä keskustelemaan avaruudellisista asioista Titan-kuun meristä (pinnalla näkyvissä järvissä olisi metaania ihmiskunnalle 100 000 vuoden polttoainetarpeiksi!) aina rustosolujen tubuliinitukirankojen erilaisiin kasvukuvioihin painottomuudessa (solut sopeutuvat ja palautuvat yllättävänkin hyvin). Kuultiinpa myös avaruudessa pisimpään eläneestä organismista (sitruunapuu, yli 2 vuotta) ja monista tulevaisuuden mielenkiintoisista missioideoista...

Suomalaisedustusta Cosparissa: Kirsti Kauristie, Tuija Pulkkinen, Minna Palmroth ja Sini Merikallio. Taustalla Moskovan yliopiston massiivinen rakennus.
Kuva: Giancarlo Genta.

Ote ohjelmalehtisestä.

Sähköpurje liiteli paraatipaikalla myös juuri ennen avajaisia järjestetyssä tieteellisessä "pyöreän pöydän keskustelussa", jossa sain kunnian pitää alustuksen sähköpurjeen toiminnasta ja käyttökohteista. Muina panelisteina oli mm. Cosparin presidentti, prof. Giovanni Bignami, jonka puhe kuultiin myös Suomen Cosparin 50-vuotisjuhlissa keväänä (tuon tilaisuuden puheet, ml. Pekan sähköpurjepuhe, ovat nähtävillä Youtubessa). Yhteensä kaksi tuntia kestäneessä keskustelussa vastailin sitten todella hyviin ja perustavanlaatuisiin kysymyksiin sähköpurjeen toiminnasta. Tosin sivussa jouduin ottamaan kantaa myös warppiajon mahdollisuuksiin ja astronauttivalintojen vaikeuteen, mutta pääsinpä mainostamaan suomalaisten amatöörien upeita eksoplaneettalöytöjäkin - Härkämäki rulettaa!

Pyöreä pöytä, vasemmalta: Giovanni Bignami, Sini Merikallio, Giancarlo Genta, Leonid Ksanfomality ja Roberto Ragazzoni. Kuva: Minna Palmroth.

Kokouksen kohokohtana oli kuitenkin Rosetta -aluksen saapuminen komeetta 67P:n (Churyumov-Gerasimenko) kupeeseen. Seurasimme lähestymistä täpötäydessä auditoriossa tiedeporukan kanssa, joista suurella osalla oli ollut näpit jotenkin mukana tässä isossa proggiksessa. Tuntuu epätodelliselta ajatella sen avaruusaluksen, jonka viimeksi näki EMC-testeissä ESTEC:ssä vuosia sitten, olevan nyt yli neljänsadan miljoonan kilometrin päässä komeettaa kiertämässä (noiden testien valvojaksi lähteminen oli ensimmäisiä, ellei peräti ensimmäinen, ulkomaan työmatkani). Sähköpurjeen kehityksen myötä tulevaisuuden avaruusmissiot eivät ehkä kestäkään enää kymmeniä vuosia – Rosettakin olisi sähköpurjeella voitu toimittaa kohteeseensa vain parissa vuodessa, kun sillä nyt meni matkaansa reilut kymmenen vuotta. Polttoainetankit eivät myöskään kerrasta tyhjentyisi, vaan samalla matkalla voitaisiin halutessa poiketa useammankin kohteen kautta, vaikkapa koukkaamalla asteroidivyöhykkeelle kiertoajelulle (kts. blogin aiempi kirjoitus).

Kunnon sadekuurot ilahduttivat loppuviikkoa kuumien ja auringonpaahteisten päivien keskellä.

Cosparin kuumat vuodet jatkuvat; kahden vuoden kuluttua lentokoneet suuntaavat Istanbuliin ja neljän vuoden kuluttua avaruus kondensoituu Malesiassa.

Matkailuterveisin Suomen Cosparin kansalliskomitean sihteeri,

                           Sini Merikallio

Punainen tori on yllättävän pieni, vino ja huonopintainen - siinä on varmasti ollut kieli keskellä suuta sillä nuorella saksalaisella, joka 80-luvulla laskeutui tuonne Cessnansa kanssa... 

JK. Kokouksen jälkeen oli hieman aikaa pyörähtää Moskovassakin, joten suunta otettiin luontevasti kohti eläintarhaa. Olikin mukavaa nähdä isolta osaltaan hienoksi restauroitu tarha, jossa monilla eläimillä oli suhteellisen hyvät olot: jääkarhuilla mm. oli ihan oma jääkone, josta tiputteli tasaiseen tahtiin jäähilettä pieneksi kasaksi, jossa oli hyvä kesäkuumallakin köllötelä. Toivottavasti isojen krokotiilienkin tilat uusitaan pian, ne kun tuskin mahtuivat täysin suoristumaan pienissä kopeissaan. Orankien touhuja olisi voinut seurailla tuntikausia - "metsän ihmisten" meno oli todella tutun oloista. Yksi orankineidoista työnsi lasin reunan välistä minulle pienen tikun, jonka sitten sitä "tutkittuani" ja hajustettuani työnsin raosta takaisin odottavalle orangille. Hetken vedimme yhtä tikkua ja tarkkaan se sitten tulikin nuuskittua ja mutusteltua lasin toisella puolen. Näitä mahtavia otuksia täytyy joskus päästä näkemään niiden omassa luonnollisessa ympäristössäkin - toivottavasti tuota nyt kovin nopeasti katoavaa ympäristöä ja elintilaa orangeillekin vielä tulevaisuudessa riittää!

Sähköpurje komeasti esillä EU:n tutkimus- ja innovaatiolehdessä

 

Tämä kuva on EU:n jutussa pienenpienenä, joten tässä isompi versio: Pekka Janhunen sähköpurjeen tiimikokouksessa Pisassa 2012. Kuva: Sini Merikallio

EU:n Horizon-lehdessä käsitellään sähköpurjetta ja sen mahdollisuuksia aurinkokuntamatkailuun jutussa "Crossing the solar system on a 400 square km solar sail". Sähköpurjeen toimintaperiaatteen ja mikrometeoriittihaasteen lisäksi jutussa käsitellään ESTCube-1 satelliitin tulevaa liekatestiä.

ESTCube-kokous, Tõravere 9.-11.7.2014

ESTCube-1:sen liekakokeen alkamisesta käydään parhaillaan keskusteluja Tartun liepeillä Tõraveressä. Myös tulevia kokeita ja satelliitteja, sekä seuraavia Estcubeja, suunnitellaan jo kovalla höökillä nelisenkymmenen osallistujan voimin.

Ilmatieteen laitokselta paikalla ovat Pete, Jouni, Sini ja Pekka.

ESTCube-1:sen signaalit näkyvät yläruudussa vaakasuorina viivoina.

Normaalin avaruudessa purjehtimisen sijaan ESTCube-tiimi kävi Emäjoella etenemässä. Aluksessamme, viikinkilaiva Turmissa, oli kyllä lieat, mutta niissä ei ollut jännitettä (eikä ihan aurinkotuulessakaan oltu), joten jouduimme siis itse soutuhommiin! 

Ryhmäkuva Workshopin osallistujista Tartun Observatorion edustalla.

NASA Marshall Space Flight Center tutkii sähköpurjetta

NASA Marshall Space Flight Centerille (MSFC) on myönnetty NASA:n sisäinen NIAC-määräraha sähköpurjeen tutkimiseen. Hankkeen nimi on "Heliopause Electrostatic Rapid Transit System (HERTS)" ja sen vetäjä on Bruce Wiegmann MSFC:n Advanced Concepts Officesta. NIAC Vaihe 1 -määrärahoja myönnettiin tänä vuonna 12 kappaletta.

 

Myös Tiedetuubi bloggasi tästä aiheesta.

Sähköpurjekolumni 30

Sähköpurjekolumni 5.6.2014

Osallistuin Space Propulsion -kokoukseen Kölnissä. Tämä eurooppalainen kokous järjestetään joka toinen vuosi. Sähköpurjeesta ja plasmajarrusta oli esitelmä joka sai positiivista huomiota.

Eurooppalaisten kantorakettien suhteen ollaan mielenkiintoisessa vaiheessa. Nykyinen kantorakettiperhehän koostuu Vegasta, Soyuzista ja Ariane-5:sta joka pystyy yhdellä laukaisulla viemään maasynkroniselle radalle kaksi tietoliikennesatelliitta. Ariane-5 on päätetty korvata pienemmällä raketilla, jolla tietoliikennesatelliitteja lauottaisiin tyypillisesti yksitellen. Tämän Ariane-6:n rakenteesta on nyt kuitenkin syntynyt Ranskan ja Saksan välinen kiista. Virallisen Ariane-6 -suunnitelman mukaan molemmat alemmat vaiheet käyttävät kiinteitä polttoaineita ja vain ylin eli kolmas vaihe nestevetyä. Ensimmäinen vaihe sisältäisi kolme identtistä kopioita toisen vaiheen boosterista, jolloin kokonaisuutena tarvitaan neljä identtistä kiinteää rakettia ja yksi nestevetymoottori. Kiinteät raketit tehdään Ranskassa ja nestevetyvaihe Saksassa. Saksalaiset eivät ole tilanteeseen tyytyväisiä. Heidän mukaansa suunnitelman toteuttaminen johtaisi isojen nestemoottoreiden rakentamisosaamisen häviämiseen Euroopasta. He haluaisivat että myös toinen vaihe olisi nestekäyttöinen.

Vega, Soyuz ja Ariane-5:n malleja. Kuva

En ole kantorakettiasiantuntija, mutta minusta nykyinen Ariane-6 -suunnitelma näyttää taloudellisesti järkevältä, jos reunaehto on että raketti on läpikotaisin kertakäyttöinen ja jos ei välitetä kiinteiden polttoaineiden mahdollisista ympäristöhaitoista. Kiinteiden rakettien valaminen sarjatuotantona lienee halvempaa kuin erillisen räätälöidyn nestemoottorivaiheen rakentaminen. Ylimmän vaiheen on puolestaan joka tapauksessa käytettävä nestepolttoainetta laukaisutarkkuuden ja uudelleenkäynnistysvaatimuksen vuoksi.

Samaan aikaan toisaalla SpaceX uskoo uudelleenkäytettävyyteen. Jos SpaceX onnistuu halventamaan laukaisuhintojaan uudelleenkäytettävyyden avulla, Euroopassa joudutaan pohtimaan onko valittu Ariane-6 -tie oikea vai pitäisikö seurata SpaceX:n esimerkkiä. Ilmeisesti kallein tapa mennä avaruuteen on kertakäyttöinen nesteraketti, toiseksi halvin on kertakäyttöinen kiinteä raketti ja jos laukaisutiheys on riittävä, mahdollisesti sitäkin halvempi on uudelleenkäytettävä nesteraketti. SpaceX veikkaa kolmosvaihtoehdon puolesta ja Ariane-6 kakkosvaihtoehdon. Molemmissa on riski että valittu vaihtoehto ei olekaan markkinoilla kilpailukykyinen sitten kun raketti on valmis.

Skylon. Kuva: Reactionengines.co.uk

Myös britit Skylon-avaruuslentokoneineen olivat paikalla Kölnissä. Olen ollut Skylonin suhteen aika epäileväinen, mutta osa epäilyksistäni lieveni kun juttelin Robert Bondin kanssa. Skylon on lentokentältä nouseva ja lentokentälle laskeutuva yksivaiheinen avaruuslentokone jonka polttoaine on nestevety ja joka kuljettaa kiertoradalle 15 tonnin kuorman. Sen Sabre-moottorit hengittävät ilmaa kuusinkertaiseen äänennopeuteen asti ja sen jälkeen vaihtavat rakettimoodiin jossa hapettimena on nestehappi. Vaikuttaa siltä että Sabre-moottori saattaa jopa toimia ennustetulla tavalla jos hyvin käy, mutta Skylon-aluksen suunnittelu ei ole kovin pitkällä ja monia kysymyksiä on auki. Ilmaisin heille mielipiteenäni että kannattaisi miettiä myös suunnitelmaa B jossa Skylon tekisi vain suborbitaalisen hypyn ja toisena vaiheena oleva kertakäyttöraketti nostaisi hyötykuorman kiertoradalle. He tutkivat myös Lapcat-sovellusta, joka on Sabrea käyttävä hypersooninen suihkukone joka pystyy lentämään mihin tahansa maapallolla ilman välilaskua, esimerkiksi Lontoosta Sydneyyn.

Kevyemmässä kategoriassa sveitsiläinen S3-firma kehittää pienempää kaksivaiheista avaruuslentokonetta, joka laukaistaan Airbusin selästä ja joka pystyy viemään kiertoradalle 250 kg esimerkiksi cubesateista koostuvan hyötykuorman. Laitteen alempi vaihe on siivekäs ja uudelleenkäytettävä ja ylempi vaihe kertakäyttöinen.

Suomi Cosparin jäsenenä jo 50 vuotta

Suomi on kuulunut Cospariin (Committee on Space Research) nyt jo 50 vuotta. Juhlavuoden kunniaksi Suomen Cosparin kansalliskomitea järjesti 2.6.2014 juhlaseminaarin Ilmatieteen laitoksella. Kutsupuhujina olivat mm. Cosparin presidentti Giovanni Bignami ja Timo Prusti ESAsta. Janhusen Pekka taas kertoi sähköpurjeen mahdollisuuksista. Jouni Envall videoi Pekan puheen, kas tässä:

 

Cospar myös julkaisee kahden vuoden välein "Space Research in Finland" raporttia. Tämä uusin on ladattavissa PDF:nä Cosparin sivuilta.

Space Propulsion 2014 -kokous Kölnissä

Osallistuin Space Propulsion 2014 -kokoukseen Kölnissä. Kyseinen kokous on tarkoitettu ensisijaisesti eurooppalaisille osanottajille ja se pidetään kahden vuoden välein. Osallistujia oli noin 500 ja olin ainoa edustaja Suomesta. Pidin kokouksessa 20 minuutin esitelmän sähköpurjeesta ja plasmajarrusta ja sain siitä positiivista palautetta. Esitelmästä laadittiin myös julkaisu.

Euroopan kantorakettiasiat olivat kokouksessa runsaasti esillä. Ariane-5:een tullaan tekemään "midlife extension" -päivitys joka nostaa raketin suorituskykyä. Sen jälkeen Ariane-5:stä ilmeisesti asteittain luovutaan ja sen korvaa noin puolet pienempi Ariane-6. Ariane-rakettien pääasiallinen asiakasryhmä ovat maasynkroniset tietoliikennesatelliitit, joita Ariane-5 rahtaa ylös yleensä kaksi kappaletta kerralla. Suunnitelma on että Ariane-6 vie ylös yhden satelliitin kerrallaan ja lentää vastaavasti useammin.

Ariane-6 PPH

Kiistaa on kuitenkin Ariane-6:n tekniikasta. Tämänhetkinen suunnitelma ("PPH") on että raketin sekä ensimmäinen että toinen vaihe käyttävät kiinteitä polttoaineita ja vain ylin vaihe nestevetyä. Ensimmäinen vaihe sisältää kolme rinnakkaista boosteria ja toinen vaihe yhden. Raketit ovat identtisiä eli jokaista Ariane-6 varten riittää valmistaa neljä kappaletta identtisiä kiinteän polttoaineen rakettivaiheita sekä yksi nestevetyraketti jossa on yksi moottori. Ratkaisu on ilmeisesti suhteellisen taloudellinen. Ranskalaiset tekevät kiinteän polttoaineen raketit ja ylin nestevetyvaihe on puolestaan saksalainen. Saksalaiset eivät ole ratkaisusta pitäneet koska heidän osuutensa urakasta muodostuu paljon pienemmäksi kuin Ariane-5:ssä. Kölnissä tämä tyytymättömyys purkautui joissakin paneelikeskusteluissa. Saksalaiset kokevat että eurooppainen nesterakettiosaamisen perinne on uhattuna, jos PPH:ssa ainoa jatkuva hanke on pieni ylimmän vaiheen Vinci.

Vinci-moottori

Minusta näyttää siltä että kertakäyttöiseksi kantoraketiksi PPH on halpa ratkaisu. Toinen asia on että SpaceX on viime aikoina ottanut onnistuneita askeleita uudelleenkäytettävyyden suuntaan, ja jos heidän suunnitelmansa onnistuvat, heidän kanssaan saattaa olla vaikea kilpailla millään kertakäyttöisellä ratkaisulla. Siihen kisaan vastaamiseksi pitäisi nimenomaan liikkua nesterakettien suuntaan, kuten saksalaiset haluavat. Mutta toisaalta laukaisuja tehdään tällä hetkellä niin harvakseltaan että uudelleenkäytettävä systeemi ei ehkä ole kannattava. SpaceX ilmeisesti luottaa siihen että jos uudelleenkäytettävyys tuo ensin hintaa alas niin laukaisuvolyymikin kasvaa.

Myös brittien Reaction Engines Ltd oli kokouksessa esillä melko näkyvästi. Heidän konseptinsa on siivekäs Skylon-alus joka nousee lentokentältä, kiihdyttää kuusinkertaiseen äänennopeuteen ilmaahengittävässä moodissa, vaihtaa sitten rakettimoodiin, nousee kiertoradalle, jättää sinne hyötykuorman, palaa takaisin ilmakehään ja laskeutuu lentokentälle. Heidän innovaationsa on Sabre-moottori joka on ikäänkuin yhdistetty suihku- ja rakettimoottori, polttoaineena nestevety. Toki riskitaso Skylonin tapaisessa hankkeessa on suurempi kuin esimerkiksi Ariane-sarjan kantoraketeissa.