Aurinkotuulen avulla Marsiin - Uutistamossa juttu EMMIstä

Uutistamossa on julkaistu Pekan kirjoittama juttu EMMIstä:
http://www.uutistamo.fi/aurinkotuulen-avulla-marsiin/

1. Pekka Janhunen, Sini Merikallio, Mark Paton. EMMI—Electric solar wind sail facilitated Manned Mars Initiative. Acta Astronautica, 2015; 113: 22 DOI: 10.1016/j.actaastro.2015.03.029

EMMI nousi medialentoon

Julkaisimme pari päivää sitten tiedotuksen sähköpurjeen käytöstä miehitettyjen Mars-lentojen toteuttamisessa (FMI:n tiedote, englanniksi). Tässä pieni koonti median reagoinneista:

Kotimaisista nopeimmin reagoivat Helsingin Sanomat ja Tiede.fi, myös painetussa Hesarissa oli lyhyt juttu aiheesta. Tekniikka ja Talous hyppäsi myös pian kelkkaan.

Finnfacts julkaisi aiheen suomeksi ja englanniksi, muttei ainakaan vielä kääntänyt tarinaa kiinaksi.

Ulkomaiset mediat lähtivät hanakasti matkaamme kohti Marsia:

Next Big Future blogasi pitkälti ja laajasti taustoitetun, mikä herätti paljon keskustelua.

ScienceDaily on loistava tiedeviestintäfoorumi, reilussa vuorokaudessa facebook-jakoja oli lähes 700 - sometuksia yhteensä päälle tuhat kpl! Tämä poiki myös paljon jatkoblogauksia, mm. humoristisesti otsikoidun "ARM is so controversial that even the Finns have an alternative plan". (ARM on lyhenne NASAn Asteroid Redirect Missionille)

Lista on pitkä, tässä jokunen hakutyökaluilla löytynyt uutisointi:

Business Standard
http://www.business-standard.com/article/news-ians/e-solar-wind-sail-for-cheap-flight-to-mars-115042800732_1.html

Phys.org
http://phys.org/news/2015-04-electric-solar-bidirectional-mars-flights.html

Technology.org
https://www.technology.org/2015/04/28/electric-solar-wind-sail-could-dramatically-reduce-costs-of-missions-to-mars/

ScienceDailyn uutisointia jaettiin laajalti somessa. http://www.sciencedaily.com/releases/2015/04/150427082545.htm

Science World Report
http://www.scienceworldreport.com/articles/24891/20150428/solar-wind-sail-make-human-flight-mars-back-earth-possible.htm

Aerospace-technology.com
http://www.aerospace-technology.com/news/newsresearchers-find-way-use-asteroid-mined-water-bidirectional-manned-mars-flights-4566178

PC/Tablet
http://www.pc-tablet.co.in/2015/04/29/7983/e-sail-tech-to-utilize-water-mined-from-asteroids-for-two-way-unmanned-trips-in-solar-system/

Design, products & applications
http://www.dpaonthenet.net/article/92191/Solar-wind-might-propel-spacecraft-to-Mars-and-back.aspx

RD Mag
http://www.rdmag.com/news/2015/04/electric-solar-wind-sail-could-make-bidirectional-manned-mars-flights-economically-feasible

Orlando Echo
http://www.orlandoecho.com/index.php/sid/232356187

NZ Heath Tec
http://www.nzhealthtec.com/electric-solar-wind-sail-could-dramatically-reduce-costs-of-missions-to-mars/

NH Voice
http://nhv.us/content/15042324-two-way-manned-mars-flights-can-be-made-possible-electric-solar

MFMonitor
http://www.microfinancemonitor.com/2015/04/28/e-sail-e-solar-wind-sail-for-cheap-flight-mars-manned-mission-miad-air-refuelling/

WebTechKing.com
http://www.webtechking.com/electric-solar-wind-sail-could-dramatically-reduce-costs-of-missions-to-mars/

Gizmag
http://www.gizmag.com/electric-solar-wind-sail-mars/37222/

Innovation Toronto
http://www.innovationtoronto.com/2015/04/electric-solar-wind-sail-could-make-bidirectional-manned-mars-flights-economically-feasible/

Hexapolis
http://www.hexapolis.com/2015/04/30/spacecraft-sails-pushed-by-solar-winds-could-be-the-future-of-economic-missions-to-mars/

Espanjakin valloitettiin:

http://www.tendencias21.net/Aprovechar-el-viento-solar-para-ir-y-venir-de-Marte-en-viaje-tripulado_a40315.html

Espanjassa sähköpurje tunnetaan parhaiten lyhenteellä "E-vela".

.. ja Espanja valloitti Marsin, sekä "vauhdikkain kuvitus" palkinnon: http://www.abc.es/ciencia/20150429/abci-viajes-lowcost-marte-201504281648.html

INNOVaticias
http://www.innovaticias.com/innovacion/30692/disenan-vela-electrica-viento-solar-permitiria-vuelos-tripulados-marte

Heinäkuun alussa heräsi NCYT:
http://noticiasdelaciencia.com/not/14934/metodo-exotico-de-vela-solar-para-dar-apoyo-logistico-a-viajes-tripulados-a-marte/

ja Inovacao Tecnologica:
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=vela-solar-viabilizar-viagens-ida-volta-marte&id=010130150702


Myös Intia innostui:
The Indian Express
http://indianexpress.com/article/world/two-way-human-trip-to-mars-possible-with-electric-solar-sail/

The New Indian Express
http://www.newindianexpress.com/world/Two-way-Human-Trip-to-Mars-Possible-with-Electric-Solar-Sail/2015/04/28/article2787483.ece

The Hindu BusinessLine
http://www.thehindubusinessline.com/news/science/twoway-manned-trip-to-mars-possible-with-electric-solar-sail/article7150370.ece

The Hindu
http://www.thehindu.com/sci-tech/science/twoway-manned-trips-to-mars-possible-with-electric-solar-sail/article7150409.ece

Zee News
http://zeenews.india.com/news/space/two-way-human-trip-to-mars-possible-with-electric-solar-sail_1586494.html

Daily India Mail on kuvittanut hieman virheellisellä purjeella
http://dailyindiamail.com/?p=38378

Wordlypost
http://www.wordlypost.in/electric-solar-sail-makestwo-way-human-trip-to-mars-possible/

Deccan Chronicle
http://www.deccanchronicle.com/150428/technology-science-and-trends/article/two-way-human-trip-mars-possible-electric-solar-sail

Mitäköhän tässä sanotaan?

http://www.telangana7am.com/top-stories/post/electric-solar-wind-sail

Venäjä liittyi joukkoon:
Megavselena
http://megavselena.com/elektrichesko-platno-shte-prokarva-pytya-kym-mars/

Nyt sähköpurjeesta voi lukea myös afrikaansiksi:
http://maroelamedia.co.za/blog/tegnologie/ruimte/video-seilskepe-kan-reise-na-mars-vergemaklik/

Medialento on huomattu myös Acta Astronauticassa.
"Compared to all articles in Acta Astronautica [this paper ranks] 12th".

Marsmatkailu ja sähköpurjehtiminen selkeästi kiinnostavat kansainväliselläkin kentällä!

Sähköpurje mahdollistaa miehitetyn Mars-liikenteen järkihintaan

 Jos sähköpurjeilla haetaan vettä asteroideilta ja tehdään siitä nestevetyä ja nestehappea Maan ja Marsin kiertoradoilla, edestakaisen miehitetyn Mars-lennon kustannukset putoavat dramaattisesti, koska alus voidaan tankata molemmissa päissä. Edestakaisin liikennöivät alukset mahdollistaisivat ihmisen jatkuvan läsnäolon Marsissa hintaan joka ei olisi olennaisesti korkeampi kuin nykyisen Kansainvälisen avaruusaseman (ISS) ylläpitokustannukset.

Sähköinen aurinkotuulipurje (http://www.electric-sailing.fi) tarjoaa uudenlaisen, ajoaineettoman tavan liikkua aurinkokunnassa. Tämä mahdollistaa asteroidien kaivostoiminnan ja sieltä löydettävän veden kuljettamisen Maan ja Marsin kiertoradoille. Kiertoradalla vesi hajotetaan vedyksi ja hapeksi, jotka nesteytettynä toimivat rakettipolttoaineena. Kiertoradalla tehtävät välitankkaukset pienentävät huomattavasti planeettojen pinnalta laukaistavaa massaa, koska pinnalta täytyy laukaista ainoastaan miehistö, ruoka ja tarvikkeet, eikä koko matkan polttoaineita. Näin huojennetaan huomattavasti avaruusmatkailun kuluja ja mahdollistetaan jatkuvat edestakaiset miehitetyt lennot Maan ja Marsin välillä.

Aluksi kartoitetaan veden kaivostoimintaan sopivat asteroidit, jonka jälkeen niille lähetetään kaivosyksiköt. Näissä periaatteiltaan yksinkertaisissa yksiköissä asteroidimateriaalia kuumennetaan, jotta sen sisältämä vesi saadaan höyrystymään. Höyry johdatetaan kylmään säiliöön, jossa se tiivistyy vedeksi. Säiliön täytyttyä se hinataan Maan tai Marsin kiertoradalle tankkausasemalle sähköpurjeella, missä siitä tehdään rakettipolttoainetta tankattavia aluksia odottamaan. Maan pinnalta laukaistu miehistöalus tankataan ensimmäisen kerran Maan kiertoradalla ja tehdään rakettipoltto kohti Marsia. Matkan aikana miehistön säteilysuojana käytetään asteroidiperäistä vettä, mikä pienentää Maasta laukaistavaa massaa entisestään. Marsin radalla tankataan uudelleen paluumatkaa varten. Lisäksi jos Marsin radalla tankataan yhden ylimääräisen kerran, voidaan suorittaa täyspropulsiivinen laskeutuminen Marsiin, jolloin painavaa ja kallista lämpökilpeä ei tarvita.

Arvioimme että näiden sähköpurjeen ja asteroidien kaivostoiminnan mahdollistamien parannusten ja kerrannaisvaikutusten jälkeen edestakainen miehitetty liikenne ja ihmisen jatkuva läsnäolo Marsissa ei olennaisesti ylittäisi nykyisen Kansainvälisen avaruusaseman (ISS) ylläpitokustannuksia. 

Janhunen, P., S. Merikallio and M. Paton, EMMI—Electric solar wind sail facilitated Manned Mars Initiative, Acta Astronautica, 113, 22-28, 2015, ISSN 0094-5765, http://dx.doi.org/10.1016/j.actaastro.2015.03.029, http://arxiv.org/abs/1409.1036

Sähköpurje mahdollistaa asteroidien kaivostoiminnan, josta saatava vesi voidaan jalostaa rakettipolttoaineeksi. Näin mahdollistuu järkevänhintainen miehitetty liikenne Maan ja Marsin välillä.

 

Sähköpurjekolumni 34

(Kyseisen Avaruusluotain-lehden numeron teemana oli avaruustekniikan epäonnistumiset.)

Kuten tunnettua, ESTCube-1:n liekakoe epäonnistui. Virolaisten rakentama satelliitti toimi, mutta meidän liekarullamme ei jaksanut pyöriä joten sähköpurjelieka ei avautunut ja sähköpurje-efekti jäi mittaamatta.

Elokuussa 2012 ESTCUbe-1 -tiimi sai tarjouksen ilmaisesta laukaisusta, jos satelliitti luovutetaan jo tammikuussa 2013 eikä toukokuussa kuten siihen asti oli suunniteltu. Tarjous hyväksyttiin koska siten säästettiin rahaa. Aikataulun nopeutuminen lähes puolella aiheutti valtavan kiireen. Täristystestiä ehdittiin kuitenkin tekemään, ja siinä liekarulla alkoi odotusten vastaisesti pyöriä jonkin rullamoottorin sisäisen resonanssin takia. Tuon estämiseksi improvisoitiin rullalle laukaisulukko. Uutta täristystestiä ei kuitenkaan ehditty tehdä. Uudessa testissä olisi todennäköisesti paljastunut että rullan liukurenkaaseen syntyy tärinässä pieni kuoppa paikkaan jossa sähköisen kontaktin antava läystäke painaa sitä, ja että melko heikkovoimainen magneetiton pietsomoottorimme ei jaksa vääntää läystäkettä ylös kuopasta. Tämä huomattiin myöhemmin Aalto-1:n liekakoetta rakennettaessa ja se korjattiin ripustamalla läystäke omalla laukaisulukollaan irti liukurenkaasta.

ESTCube-1 jaksoi toimia lähes pari vuotta. Huolimatta satelliittiin jääneestä magneettisesta epäpuhtaudesta se saatiin lopulta pyörimään jopa 2 kierrosta sekunnissa, mikä saattaa olla satelliittien epävirallinen maailmanennätys. Myös sähköpurjekokeeseen kuulunut elektronitykki toimi. Tämä kaikki on erittäin rohkaisevaa seuraavia missioita ajatellen. Lopulta satelliitti sammutettiin, kun aurinkopaneelien ikäännyttyä se ei enää pystynyt tuottamaan riittävästi sähköä toiminnan jatkamiseen ja satelliitista oli jo saatu kaikki oppi mitä se pystyi antamaan.

Seuraava liekakoe lentää Aalto-1 -satelliitin mukana loppuvuodesta, ja se luovutettiin aaltolaisille pääsiäisen alla. ESTCube-1 -kokeen tunnetut ongelmat on korjattu ja testejä on tehty enemmän. Kokeessa on myös mukana enemmän diagnostiikkaa, eli jos jotain kaikesta huolimatta menee pieleen, pystymme paremmin haarukoimaan vikaa.

Vaikka jokaisen kokeen kohdalla toivotaan ennakko-odotukset ylittävää ihmesuoritusta, tilastollisesti ajatellen kokeiden ajoittainen epäonnistuminen on tyypillistä tehokkaalle ja järkevälle toiminnalle. Juuri tänään luin että SpaceX oli jälleen epäonnistunut kantorakettinsa palauttamisessa, vaikka toki lento onnistui siinä mielessä että asiakkaan hyötykuorma pääsi perille. Aikanaan myös esimerkiksi Neuvostoliiton Venus-ohjelma ylsi hyvin korkeisiin saavutuksiin, vaikka useat sarjan luotaimista toisaalta myös epäonnistuivat. Tässä ei ole mitään uutta tai mystistä, ja esimerkiksi maanpäällisessä liike-elämässä järkevä suhtautuminen riskeihin on useimmille itsestään selvää. Samat todennäköisyyslait pätevät avaruustoiminnassakin.

Avaruuden purjelaiva

Sähköpurje on jo innoittanut muusikoitakin biisien tekoon. IVB pääkaupunkiseudulta on julkaissut varsin koskettavan "Avaruuden purjelaiva"-balladin, jonka voi kuunnella Mikseristä: http://www.mikseri.net/artists/ivb/avaruuden-purjelaiva/565815/
"Tämä biisi sai alkunsa siitä kun me puhuttiin treenikämpällä avaruuspurjeesta" kertoo yhtyeen kitaristi Tuomas Mennola. Myös biisin uudella videolla nähdään sähköpurjemateriaalia:

Ensimmäinen E-sail väitös: aiheena sähköpurjeliean valmistus

Henri Seppänen väittelee tiistaina 10.3. klo 12 osoitteessa Siltavuorenpenger 1A, auditorio A132 (eli entisen fysiikan laitoksen sali 1; tuossa vanhassa tiilirakennuksessa toimii nykyään yliopiston psykologian laitos). Vastaväittäjänä toimii Jörg Wallaschek. Väitöskirjan aihe "Ultrasonically manufactured space tether" liittyy sähköpurjeliean valmistukseen. Henrin johdolla valmistettiin vuonna 2012 maailman ensimmäinen 1 km pituinen sähköpurjelieka Helsingin yliopiston Elektroniikan tutkimuslaboratoriossa.

Kyseessä on samalla ensimmäinen, mutta tuskin viimeinen, sähköpurjeaiheinen väitös!

Sähköpurjetiimi toivottaa Henrille tsemppiä väitökseen!

Henri Seppänen valmiina väitökseen!

 ---

Henri Seppänen will defend his PhD thesis "Ultrasonically manufactured space tether" on Tuesday March 10th 2015, at noon in lecture hall Psychologicum Auditorio A132 (ent sali 1) at the University of Helsinki, Siltavuorenpenger 1A. The invited faculty opponent is Professor Jörg Wallaschek.

Henri Seppänen is the original Mr. Tether Factory, he was at helm when the world's first 1 km long E-sail tether was successfully produced as part of the ESAIL FP7 project in 2012.

Good luck Henri!!

Sähköpurjekolumni 33

Sähköpurjekolumni 7.2.2015

ESTCube-1:ssä on kaksi postimerkin kokoista ja melkein yhtä litteää 500 voltin elektronitykkiä. Tykissä on katodi jonka nanografiittipinnassa olevien terävien grafeeniharjanteiden kohdalla sähkökenttä vahvistuu niin isoksi että harjanteista irtoaa elektroneja. Sähkökentän muodostaa hyvin lähellä katodia oleva metallinen anodiverkko. Tämä melko eksoottinen rakenne valittiin, koska ESTCube-1:n kokoisessa 1-U satelliitin tehobudjetti ei riitä perinteisen hehkukatodin käyttämiseen. Tykit rakensi Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorio.

ESTCube:n elektronitykkejä koekäytettiin tammikuussa. Ensimmäinen tykki ei antanut mitään elonmerkkiä eikä kuluttanut lainkaan tehoa. Todennäköisesti tykin liitin on irronnut laukaisutärinän takia. Toinen tykki sen sijaan toimi. Sitä käytettiin kolmeen otteeseen radan eri kohdissa. Neljännellä yrityksellä tykki ei kuitenkaan enää toiminut vaan näytti menneen oikosulkuun. Oikosulun syynä saattaa olla esimerkiksi mikrometeoroidi joka on osunut anodiverkkoon ja repäissyt sitä niin että jokin irtonainen metallilanka koskettaa vieressä olevaa katodia.

Nyt tiedetään että Jyväskylän kylmäkatoditykki voi toimia avaruudessa ja kestää suojaamattomana ainakin 20 kuukauden ajan LEO-radan atomaarisen hapen kemiallista rasitusta. Tämä on hyvä uutinen ainakin Aalto-satelliitin kannalta, johon tulee neljä samantapaista elektronitykkiä. Aalto-1:n tykeissä käytetään kaksinkertaista eli yhden kilovoltin jännitettä. Tämä vähentää oikosulun riskiä, koska katodin ja anodin välinen etäisyys on kaksinkertainen.

NASA on kiinnostunut sähköpurjeesta ja on alkanut puhua aurinkotuulitestimissiosta ja sähköpurjeen käytöstä heliopausin läpi lentämiseen. Marshall Space Flight Centerin Bruce Wiegmann piti sähköpurjeesta 29.1.2015 NIAC-kokouksessa puolen tunnin pituisen esitelmän. Yleisönä oli mm. NASA:n pääteknologi Ellen Stofan ja SETI:stä ja Draken yhtälöstä tunnettu Frank Drake. En ollut tuossa Floridan NIAC-kokouksessa paikalla, mutta vierailin Marshallissa joulukuussa. Olen heidän NIAC-hankkeessaan mukana ulkoisena asiantuntijana. Brucen esitelmän voi katsoa videona aiemmasta sähköpurjeblogituksesta.