Sähköpurjekolumni 27.3.2018
Miehitetty avaruuslento tuo monille ensiksi mieleen painottomuuden. Keinopainovoimaa olisi kuitenkin hyvä käyttää, sillä oikeastaan kaikki avaruuslentämisen terveyshaitat säteilyä ja psykologisia tekijöitä lukuunottamatta johtuvat painottomuudesta. Kansainvälisellä avaruusasemalla keinopainovoimaa ei käytetty, koska tarkoituksena oli tehdä kokeita painottomuudessa.
Robert Zubrin on ehdottanut että Mars-lennolla miehistömoduuli ja vastapainona toimiva propulsiomoduuli voisivat kiertää toisiaan yhdistettynä muutaman sadan metrin pituisella liealla tai puolijäykällä palkilla. Tällöin pyörimissäde on riittävän iso laadukkaaseen keinopainovoimaan. Lieka tai palkki lisää massaa jonkin verran, mutta keinopainovoiman ansiosta miehistö pääsee perille toimintakykyisenä ja terveenä. Massaa voi toisaalta myös säästyä miehstömoduulissa, koska nollapainovoiman vaatimia erikoisjärjestelyjä kuten ankaraa kuntosalitreeniä ei tarvita. Miehitettyä kahden toisiaan kiertävän moduulin systeemiä voisi kokeilla matalalla kiertoradalla. Se olisi tapa saada selville kuinka hyvin tai huonosti ihminen sopeutuisi Marsin kolmasosa- tai Kuun kuudesosapainovoimaan.
Kahdella massalla toteutettu keinopainovoima sopii muutaman hengen Mars-matkaan, mutta koon kasvaessa geometriaa kannattaa muuttaa. Professori Gerard O'Neill opiskelijoineen tutki Princetonin yliopistossa 1970-luvulla kilometrien kokoisia pyöriviä sylintereitä, joiden sisäpinnalla asuu kymmeniä tuhansia ihmisiä. Seinät ovat metrien paksuiset, jotta ne kestävät keskipakoisvoiman sekä sisällä olevan ilmanpaineen ja antavat maankaltaisen säteilysuojan. Rakennusmateriaalit saadaan asteroideilta, ja O'Neill ehdotti auringonvalon heijastamista sisään isoilla peileillä joiden liike matkii vuorokausirytmiä. Nykyään asteroidien materiaalit voisi rahdata sähköpurjealuksilla, ja valaiseminen onnistuisi hajautetusti ilman suurten liikkuvien osien aiheuttamaa luotettavuushuolta.
Sylinterit ovat massamielessä miljoona kertaa tehokkaampi tapa tuottaa elinpinta-alaa kuin planeetat. Maassa jalkojemme alla on tuhansia kilometrejä sulaa kiveä, mutta habitaatin seinäpaksuudeksi riittää muutama metri. Aurinkokunnassa on paljon planeettaa pienempiä kappaleita, joilta raaka-aineiden nostaminen on helppoa. Materia riittäisi niin suureen määrään habitaatteja että niiden yhteenlaskettu elinpinta-ala ylittäisi planeettojen pinta-alan moninkertaisesti, jopa monituhatkertaisesti, jos Kuiperin vyöhyke otetaan mukaan. Ja lisäksi on Oortin pilvi, jonka ulko-osat lyövät kättä naapuriaurinkokuntien kanssa.
Habitaatissa on oltava suljettu ekosysteemi, jossa aineet kiertävät täydellisesti. Risteilyalus on esimerkki ympäristöstä, jossa olisi kaupallista motiivia kierrättää aineita nykyistä enemmän, ja samalla - tietoisesti tai ei - harjoitella avaruudessa asumista. Suljetun kierron tekniikoita voidaan soveltaa tietysti myös Maan kaupunkeihin. Planeetan pinnalla tosin vuodenaikojen ja sään vaihtelu tuo omat lisähaasteensa.
Keinotekoiset vapaan avaruuden sylinterit on ymmärtääkseni todennäköisin tapa, jolla ihminen ja elämä voisivat laajasti levitä Maan ulkopuolelle. Kuten aina elämän tapauksessa, leviämisen motiivina on parempi elämänlaatu ja uusi elintila, eli asiat jotka ihmisyhteisön tapauksessa ilmenevät abstraktimmin talouden kasvuna.
tiistai 27. maaliskuuta 2018
tiistai 30. tammikuuta 2018
Sähköpurjekolumni 45
Sähköpurjekolumni 30.1.2018
Edellisessä kolumnissa tuli haukuttua ESA:n lyttyyn koska he eivät tutkineet ehdotustamme CDF:ssä vaikka ensin niin sanoivat. CDF on ESA:n Concurrent Design Facility, se on työskentelymenetelmä jossa 10-20 ESA:n insinöörin tiimi suunnittelee avaruusaluksen prototyypin muutaman viikon aikana. CDF:llä on varta varten suunniteltu fyysinen tila ja softaympäristö ESTEC:ssä. Nyt täytyy vetää tylytykset takaisin, koska saamieni tietojen mukaan asteroidikiertoajelun CDF onkin käynnissä juuri tällä hetkellä. En tiedä mistä nämä käännökset johtuvat, tai ehkä kyse on ollut tiedonkulun takkuamisesta. Joka tapauksessa asteroidipullat ovat ESA:n uunissa. Missä kunnossa ne ovat kun pelti vedetään ulos, se jää nähtäväksi.
NASA MSFC (Marshall Space Flight Center, eli Wernher von Braunin aikoinaan johtama iso laboratorio Alabamassa, jossa kuuraketit kehitettiin) on tahollaan saanut valmiiksi sähköpurje-efektin voimakkuusmittauksensa plasmakammiossa. Ne tulokset jotka näin viittasivat siihen suuntaan että sähköpurje-efekti olisi pikemminkin aiemmin arvioitu isompi kuin pienempi. NASA pyysi minulta kommentteja liittyen koetulosten analysoimiseen, joita annoin. Arvelisin että ellei jotain odottamatonta satu, NASA julkaisee tulokset lähikuukausien aikana.
Tammikuun alusta aloitti Suomen Akatemian rahoittama Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikkö, jonka yksi osa sähköpurjetiimi on. Sähköpurje ja plasmajarruhan ovat kestävää avaruustoimintaa parhaimmillaan, koska plasmajarru estää kiertorataromun syntymistä ja sähköpurje on perinteisiin menetelmiin verrattuna todella halpa, nopea ja ympäristöystävällinen tapa päästä aurinkokuntaan. Huippuyksikköä vetää Minna Palmroth Helsingin yliopistosta. Hänen tiiminsä kehittää 6-ulotteista niinsanottua Vlasov-simulaatiomallia avaruusplasmalle ja erityisesti Maan magnetosfäärille. Vahvasti rinnakkaistettu supertietokoneessa pyörivä koodi liittyy lähiavaruuden säteily-ympäristön mallintamiseen. Säteilymallinnuksella on paljonkin tekemistä kestävän kehityksen kanssa, koska jos satelliitin säteilysuojaus on turhan järeä, se kasvattaa massaa joka lisää kustannuksia ja kiertorataromua, jos taas liian heiveröinen, satelliitin elektroniikka voi hajota ennen aikojaan jolloin satelliitti jää romuksi. Huippuyksikössä on lisäksi mukana Aalto-yliopisto rakentamassa cubesatteja sekä Turun yliopisto joka rakentaa pieniä säteilynilmaisimia. Huippuyksikön rahoitukseen kuuluu myös cubesattien laukaisurahaa, mikä on erityisen tervetullutta ja Suomen Akatemian historiassa varmaankin ensimmäinen kerta. Huippuyksikkö jatkuu vähintään 5 ja todennäköisesti 8 vuotta. Tämä rahoituksen pitkäjänteisyys on sekin mukava juttu. Vaikka kuinka yritämme tehdä asioita nopeasti ja kehitämme tekniikoita kuten sähköpurje jotka nopeuttavat matka-aikoja, avaruustoiminta on silti edelleen hitaammin etenevää kuin maanpintasovellusten kehittyminen.
Edellisessä kolumnissa tuli haukuttua ESA:n lyttyyn koska he eivät tutkineet ehdotustamme CDF:ssä vaikka ensin niin sanoivat. CDF on ESA:n Concurrent Design Facility, se on työskentelymenetelmä jossa 10-20 ESA:n insinöörin tiimi suunnittelee avaruusaluksen prototyypin muutaman viikon aikana. CDF:llä on varta varten suunniteltu fyysinen tila ja softaympäristö ESTEC:ssä. Nyt täytyy vetää tylytykset takaisin, koska saamieni tietojen mukaan asteroidikiertoajelun CDF onkin käynnissä juuri tällä hetkellä. En tiedä mistä nämä käännökset johtuvat, tai ehkä kyse on ollut tiedonkulun takkuamisesta. Joka tapauksessa asteroidipullat ovat ESA:n uunissa. Missä kunnossa ne ovat kun pelti vedetään ulos, se jää nähtäväksi.
NASA MSFC (Marshall Space Flight Center, eli Wernher von Braunin aikoinaan johtama iso laboratorio Alabamassa, jossa kuuraketit kehitettiin) on tahollaan saanut valmiiksi sähköpurje-efektin voimakkuusmittauksensa plasmakammiossa. Ne tulokset jotka näin viittasivat siihen suuntaan että sähköpurje-efekti olisi pikemminkin aiemmin arvioitu isompi kuin pienempi. NASA pyysi minulta kommentteja liittyen koetulosten analysoimiseen, joita annoin. Arvelisin että ellei jotain odottamatonta satu, NASA julkaisee tulokset lähikuukausien aikana.
Tammikuun alusta aloitti Suomen Akatemian rahoittama Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikkö, jonka yksi osa sähköpurjetiimi on. Sähköpurje ja plasmajarruhan ovat kestävää avaruustoimintaa parhaimmillaan, koska plasmajarru estää kiertorataromun syntymistä ja sähköpurje on perinteisiin menetelmiin verrattuna todella halpa, nopea ja ympäristöystävällinen tapa päästä aurinkokuntaan. Huippuyksikköä vetää Minna Palmroth Helsingin yliopistosta. Hänen tiiminsä kehittää 6-ulotteista niinsanottua Vlasov-simulaatiomallia avaruusplasmalle ja erityisesti Maan magnetosfäärille. Vahvasti rinnakkaistettu supertietokoneessa pyörivä koodi liittyy lähiavaruuden säteily-ympäristön mallintamiseen. Säteilymallinnuksella on paljonkin tekemistä kestävän kehityksen kanssa, koska jos satelliitin säteilysuojaus on turhan järeä, se kasvattaa massaa joka lisää kustannuksia ja kiertorataromua, jos taas liian heiveröinen, satelliitin elektroniikka voi hajota ennen aikojaan jolloin satelliitti jää romuksi. Huippuyksikössä on lisäksi mukana Aalto-yliopisto rakentamassa cubesatteja sekä Turun yliopisto joka rakentaa pieniä säteilynilmaisimia. Huippuyksikön rahoitukseen kuuluu myös cubesattien laukaisurahaa, mikä on erityisen tervetullutta ja Suomen Akatemian historiassa varmaankin ensimmäinen kerta. Huippuyksikkö jatkuu vähintään 5 ja todennäköisesti 8 vuotta. Tämä rahoituksen pitkäjänteisyys on sekin mukava juttu. Vaikka kuinka yritämme tehdä asioita nopeasti ja kehitämme tekniikoita kuten sähköpurje jotka nopeuttavat matka-aikoja, avaruustoiminta on silti edelleen hitaammin etenevää kuin maanpintasovellusten kehittyminen.
perjantai 15. joulukuuta 2017
Suomi vuonna 2050
Pekka kutsuttiin 15.12 Iltasanomien järjestämään tulevaisuuspaneeliin keskustelemaan avaruustutkimuksen tulevaisuudesta Esko Valtaojan kanssa: "Avaruustutkimuksen kiehtovista näkymistä kertovat Ilmatieteen laitoksen tutkimuspäällikkö Pekka Janhunen ja avaruustähtitieteen professori emeritus Esko Valtaoja. Keskustelun teemana on muun muassa planeettatutkimus: löytyykö aurinkokunnasta lähivuosikymmeninä elämää? Milloin ihminen astuu Marsin pinnalle?"
Tallenne tilaisuudesta löytyy kokonaisuudessaan tästä linkistä. Pekan ja Eskon osuus löytyy videon keskivaiheilta, kannattaa katsoa!
Samaan aikaan Iltasanomat julkaisi "Suomi 2050" erikoisliitteen, jossa sähköpurje on komeasti esillä useamman aukeaman voimin!
Tallenne tilaisuudesta löytyy kokonaisuudessaan tästä linkistä. Pekan ja Eskon osuus löytyy videon keskivaiheilta, kannattaa katsoa!
Samaan aikaan Iltasanomat julkaisi "Suomi 2050" erikoisliitteen, jossa sähköpurje on komeasti esillä useamman aukeaman voimin!
 |
| Grafiikan sähköpurjeyhteys on hieman mystinen - ilmeisesti tulevaisuudessa lääkärit hoitavat avaruusautojen korjaukset. :-) |
 |
| Szamesin upea sähköpurjekuvaus on jälleen hienosti esillä lähes aukeaman kokoisena. |
keskiviikko 29. marraskuuta 2017
Suomi 100 ja 100 innovaatiota Suomesta
Suomi täyttää kohta 100 vuotta, sen kunniaksi tämä sähköpurjeblogin sadas päivitys myös vahvasti Suomi 100 hengessä! Juhlavuoden kunniaksi sadasta suomalaisesta innovaatiosta kertova Ilkka Taipaleen toimittama kirja päätettiin kääntää viroksi! Käännöksen puuhamiehenä toimi entinen Viron Suomen suurlähettiläs Mart Tarmak, joka halusi mukaan ehdottomasti myös sähköpurjeen, onhan sillä vahvoja yhteyksiä Eestiin ESTCube satelliittien hyötykuormien kehittelytyön ja myöhemmin tutkijavierailuiden kautta. Kirja "100 Soome Innovatsiooni" julkaistiin 29.11. Sen sivuilta löytyvät niin Joulupukki, sauna, jokamiehen oikeudet, kuin Linuxkin - tälle siis lukusuositus, mikäli vain kieli taipuu viroonkin!
Tai Suomen Tallinnan suurlähetystön sanoin:
"Mis on ühist nõudekuivatuskapil ja sünnitoetuspakil? Need on Soome innovatsioonid. Soome sajandaks sünnipäevaks on tehtud eestikeelne väljaanne Ilkka Taipaleni koostatud raamatust. Selle tõlkijaid on sada, nad on eri elualadelt ning kõigil on Soome ja tõgituga mingi seos. Talgutööle osales mh Eiki Nestor, Mart Meri, Matti Maasikas, Rein Veidemann, Siim Kallas, Barbi Pilvre, Taavi Rõivas, Henrik Hololei. Eesti poolt talgutöö korraldas endine Eesti Helsingi suursaadik Mart Tarmak."
Tai Suomen Tallinnan suurlähetystön sanoin:
"Mis on ühist nõudekuivatuskapil ja sünnitoetuspakil? Need on Soome innovatsioonid. Soome sajandaks sünnipäevaks on tehtud eestikeelne väljaanne Ilkka Taipaleni koostatud raamatust. Selle tõlkijaid on sada, nad on eri elualadelt ning kõigil on Soome ja tõgituga mingi seos. Talgutööle osales mh Eiki Nestor, Mart Meri, Matti Maasikas, Rein Veidemann, Siim Kallas, Barbi Pilvre, Taavi Rõivas, Henrik Hololei. Eesti poolt talgutöö korraldas endine Eesti Helsingi suursaadik Mart Tarmak."
 |
| 100 Soome innovatsiooni - kirjoja suoraan painosta! |
 |
| Mart Tarmak, entinen Viron Suomen suurlähettiläs Mart Tarmak käänsi sähköpurjetta koskevan luvun suomesta viroksi. Kuva: Viron Suomen suurlähetystö |
 |
| Kirja tuntuu käteen hienolta - kannen kuvituksessa on valoista ideaa! |
 |
| Molotovin cocktailista heti seuraavana: sähköpurje! |
 |
| Elektriline päikesetuulepuri |
lauantai 18. marraskuuta 2017
Insinööriyden rajoilla: EU-US Frontiers of Engineering
 |
| UC Davisin insinööriopintojen rehtorilla Jennifer Curtisilla on hyppysissään varsin edistyksellinen opinahjo, jossa oli mahtavaa vierailla! Kävin heti ensimmäisellä tauolla ostamassa nurkan takaa matkamuistomyymälästä UC Davisin urheilujoukkueen kannatuslippiksen. Go Aggies!!! |
 |
| Konferenssin osallistujat yhteiskuvassa. Edustettuina avaruusteknologioiden ja aurinkopaneeleiden lisäksi olivat myös kuvantamistekniikat ja neuroengineering. |
 |
Aiheluettolen
alkua - sähköpurjepuhe pääsi aloittamaan koko konferenssin heti
rehtoreiden ja järjestäjien tervetuliaissanojen jälkeen. Tämä
osoittautui todella hyväksi paikaksi, sillä lähes joka tauolla sain
vastailla yhä uusiin sähköpurjeteknologiaa koskeviin kysymyksiin. Ohjelma löytyy kokonaisuudessaan täältä.
|
 |
| UC Davisin kampus oli todella hieno ja sinne oli kerätty erilaisia upeita puita eripuolelta maailmaa. |
 |
| UC Kampuksen raittia |
 |
| Kampuksen tutustumiskierroksen oppaamme oli aivan loistava! |
 |
| Sydän se on insinöörilläkin, ainakin 3D printattuna! Vierailu koulun kone- ja tuunailupajaan oli varsin mukava - opiskelijoilla on loistavat olosuhteet koneistuksen ja kaikenlaisen rakentelun opetteluun, sekä harrastukseen. |
 |
| UC Davisissa voi opiskella mm. viinin viljelemistä ja tekemistä. Vierailimme heidän viinilabrassaan ja kävimme maistamassa rypäleiden laadun suoraan puskista. Vaikka viinikurssi onkin yksi yliopiston suosituimmista, häviää se silti suosiossa kahvikurssille, jolle osallistuu tuhansia opiskelijoita vuosittain! |
 |
| Kaliforniassa asuu villiaasipopulaatio, jolle ei kuitenkaan kuivassa luonnossa riitä tarpeeksi syötävää. Aaseja sitten pyydystetään ja eläinlääkisopiskelijat voivat ottaa itselleen aasista kesytysprojektin. Kesytetyt ja käsittelyyn totuttautuneet aasit adoptoidaan omiin uusiin koteihinsa nimellisellä 125 dollarin hinnalla. Paikallinen kandikollega Laura esitteli minulle oman kesytysprojektinsa ja kertoi, kuinka kuvassa näkyvät pitkäkorvat olivat kolmessa päivässä muuttuneet paniikissa ihmistä pakenevista pelokkaista otuksista kosketusta sietäviksi, vaikka toki vielä aroiksi, kotiaasinaluiksi. |
 |
| Myös Davisin kampuksen lihanaudoilla oli varsin mukavat olot isossa yhteistarhassa. Niiden elämä päättyy kampuksen omalla teurastamolla ja lihaa saa ostaa viereisestä kampuspuodista. |
 |
| Pitihän se maailman parhaaksi rankattu eläinlääkiskin käydä katsastamassa. Siinä se on: UC Davisin opetuseläinsairaala! |
 |
| Poislentäessä ihmetystä herättivät lukuisat tulvivat pellot Sacramenton ympäristössä. Ilmeisesti osa on riisinviljelyn takia veden peitossa, mutta kovasateisten jaksojen aikana peltoja käytetään varaventtiileinä jokien ja asuinalueiden tulvimista estämään. |
maanantai 30. lokakuuta 2017
Sähköpurjekolumni 44
Sähköpurjekolumni 30.10.2017
Pari kolumnia sitten kerroin että ESA:n tiedeohjelma valitsi helmikuussa 2017 sähköpurjeeseen perustuvan Multi asteroid touring -ehdotuksemme jatkokehitykseen "Call for new ideas" -kutsusta. Ehdotuksessamme 50 piensatelliitin parvi lennätetään yksiliekaisilla sähköpurjeilla tekemään asteroidien ohilentoja niin että saadaan lähikuvia 300 asteroidista. Nyt kuitenkin ESA sotkeutui pasmoissaan ja selvittääkin jotakin aivan muuta, eli yhden asteroidin tutkimista tutkalla. Sellaisellekin toki löytyy tiedeyhteisöstä tukea, kun kysytään sopivilta henkilöiltä. Mutta on outoa että ensin kootaan 27-jäseninen professoriraati iteroimaan ja valitsemaan 26 saapuneesta ehdotuksesta kolme parasta, sitten yhden niistä eli sen ainoan aurinkokuntaehdotuksen kohdalla aihe korvataankin yllättäen mustalla hevosella, joka ei sitäpaitsi ole mikään uusi idea koska lensi jo Rosettassa.
ESA:han toisaalta rahoittaa sähköpurjeen avulla tehtävän asteroidimission tutkimustamme jo 2016 alusta alkaen. Nyt oli kyse siitä että ESA:n Concurrent Design Facility -tiimi olisi myös osaltaan katsonut teknistä toteutettavuutta noin neljän viikon ajan.
Löytyisiköhän järkevyyttä muualta maailmankaikkeudesta? SETI-hankkeet ovat etsineet radioviestejä, mutta mitään ei ole toistaiseksi löytynyt. Samaan aikaan oma radiovuotomme on pienentynyt, kun yleisradiotyyppiset voimakkaat lähettimet vähenevät ja heikkotehoiset kännykät ja WLAN-verkot yleistyvät. Jos muukalaiset tekevät samoin, niiltä ei vuoda radiosignaaleita.
On teoriassa mahdollista että muukalaiset suuntaisivat radioviestin tarkoituksella meille. En pidä sitä kuitenkaan todennäköisenä, koska samalla he tulisivat paljastaneeksi meille oman olinpaikkansa, eikä myöskään todennäköisyys että vastaisimme jotain ymmärrettävää olisi kovin korkea. Nimittäin ehkä emme huomanneet viestiä tai olimme varovaisia ja päätimme olla vaiti. Parhaassakin tapauksessa pitkä kommunikaatioviive tekisi dialogista hitaan.
Jos on mahdollista tehdä tähtienvälisiä luotaimia, niiden käyttäminen tuntuu radiota houkuttelevammalta vaihtoehdolta. Näin pohti kaukonäköinen herra Bracewell vuonna 1960. Luotain ei paljasta lähettäjänsä olinpaikkaa ja se voi vuorovaikuttaa löytämiensä älykkäiden olentojen kanssa lähietäisyydeltä käyttäen tekoälyään. Toisin kuin radioviestissä, vuorovaikutus voi olla hienotunteisempaa: lähettäjä voi säätää vaikuttaako operaatio kohdelajin maailmankuvaan vähän, paljon tai ei ollenkaan.
Entä motivaatio? Muukalaiset halunnevat olla selvillä galaksin muista teknisistä lajeista - kenties uteliaisuuttaan, ja koska varuillaanolo on järkevää. Vapaatahtoisten lajien käytöksen ennustaminen on vaikeampaa kuin luonnonilmiöiden, joten ne voivat olla uhka, toisaalta ehkä myös mahdollisuus.
Suuri matkanopeus ei ole välttämätön, mutta tähtienvälisen älyluotaimen on oltava pitkäikäinen ja itseään korjaava, jotta se selviytyy matkasta ja jaksaa valvoa kohteensa kehitystä kauan. Mikään luonnonlaki ei kai varsinaisesti estä sellaisen rakentamista. Jos vanhat sivilisaatiot osaavat kaiken mahdollisen, niin ehkä silloin myös tuon. Vanha sivilisaatio on toisaalta se minkä todennäköisimmin tapaamme. Olisihan nimittäin harvinainen sattuma, jos joku naapuri olisi teknistynyt juuri samalla vuosituhannella kuin me.
Voi olla jopa todennäköistä että jos galaksissa on yksikin pitkäikäinen tekninen laji, se on ulottanut havaintoverkkonsa meidänkin aurinkokuntaamme jo miljoonia tai miljardeja vuosia sitten. Siinä tapauksessa paikallinen päivystävä älyluotain lienee jo noteerannut ihmislajin teknistymisen, ja tieto siitä leviää nyt valon nopeudella pitkin galaksin kattavaa linkkiasemaverkkoa.
Entä Fermin paradoksi: jos yksikin vanha sivilisaatio on olemassa, miksei se olisi lisääntynyt ja täyttänyt galaksia? Mikseivät ne asuta myös Maata ja miksei Dysonin palloja näy? No, Maata ne eivät asuta varmaankaan siksi että tekninen laji ei viihdy luonnonkatastrofien ja sään pieksemillä planeetoilla, vaan keinotekoisilla avaruusasemilla joita voi rakentaa mihin tahansa missä on pienkappaleita raaka-aineeksi. Avaruusasemat eivät myöskään tarvitse tähteä, vaan ainoastaan vetyä tai muuta ydinpolttoainetta jota voi kuluttaa omaan tahtiin. Kiinnostavia paikkoja muukalaisille saattavat olla esimerkiksi epäonnistuneita tähtiä ympäröivät aurinkokunnat. Pimeän epäonnistuneen tähden yläilmakehästä voi napata vetyä ellipsiradalla olevalla aluksella. Kun galaksin viimeinen punainen kääpiötähti on sammunut joskus kymmenien tuhansien miljardien vuosien kuluttua, epäonnistuneita tähtiä hyödyntävä sivilisaatio on vasta elinkaarensa alkumetreillä.
Pari kolumnia sitten kerroin että ESA:n tiedeohjelma valitsi helmikuussa 2017 sähköpurjeeseen perustuvan Multi asteroid touring -ehdotuksemme jatkokehitykseen "Call for new ideas" -kutsusta. Ehdotuksessamme 50 piensatelliitin parvi lennätetään yksiliekaisilla sähköpurjeilla tekemään asteroidien ohilentoja niin että saadaan lähikuvia 300 asteroidista. Nyt kuitenkin ESA sotkeutui pasmoissaan ja selvittääkin jotakin aivan muuta, eli yhden asteroidin tutkimista tutkalla. Sellaisellekin toki löytyy tiedeyhteisöstä tukea, kun kysytään sopivilta henkilöiltä. Mutta on outoa että ensin kootaan 27-jäseninen professoriraati iteroimaan ja valitsemaan 26 saapuneesta ehdotuksesta kolme parasta, sitten yhden niistä eli sen ainoan aurinkokuntaehdotuksen kohdalla aihe korvataankin yllättäen mustalla hevosella, joka ei sitäpaitsi ole mikään uusi idea koska lensi jo Rosettassa.
ESA:han toisaalta rahoittaa sähköpurjeen avulla tehtävän asteroidimission tutkimustamme jo 2016 alusta alkaen. Nyt oli kyse siitä että ESA:n Concurrent Design Facility -tiimi olisi myös osaltaan katsonut teknistä toteutettavuutta noin neljän viikon ajan.
Löytyisiköhän järkevyyttä muualta maailmankaikkeudesta? SETI-hankkeet ovat etsineet radioviestejä, mutta mitään ei ole toistaiseksi löytynyt. Samaan aikaan oma radiovuotomme on pienentynyt, kun yleisradiotyyppiset voimakkaat lähettimet vähenevät ja heikkotehoiset kännykät ja WLAN-verkot yleistyvät. Jos muukalaiset tekevät samoin, niiltä ei vuoda radiosignaaleita.
On teoriassa mahdollista että muukalaiset suuntaisivat radioviestin tarkoituksella meille. En pidä sitä kuitenkaan todennäköisenä, koska samalla he tulisivat paljastaneeksi meille oman olinpaikkansa, eikä myöskään todennäköisyys että vastaisimme jotain ymmärrettävää olisi kovin korkea. Nimittäin ehkä emme huomanneet viestiä tai olimme varovaisia ja päätimme olla vaiti. Parhaassakin tapauksessa pitkä kommunikaatioviive tekisi dialogista hitaan.
Jos on mahdollista tehdä tähtienvälisiä luotaimia, niiden käyttäminen tuntuu radiota houkuttelevammalta vaihtoehdolta. Näin pohti kaukonäköinen herra Bracewell vuonna 1960. Luotain ei paljasta lähettäjänsä olinpaikkaa ja se voi vuorovaikuttaa löytämiensä älykkäiden olentojen kanssa lähietäisyydeltä käyttäen tekoälyään. Toisin kuin radioviestissä, vuorovaikutus voi olla hienotunteisempaa: lähettäjä voi säätää vaikuttaako operaatio kohdelajin maailmankuvaan vähän, paljon tai ei ollenkaan.
Entä motivaatio? Muukalaiset halunnevat olla selvillä galaksin muista teknisistä lajeista - kenties uteliaisuuttaan, ja koska varuillaanolo on järkevää. Vapaatahtoisten lajien käytöksen ennustaminen on vaikeampaa kuin luonnonilmiöiden, joten ne voivat olla uhka, toisaalta ehkä myös mahdollisuus.
Suuri matkanopeus ei ole välttämätön, mutta tähtienvälisen älyluotaimen on oltava pitkäikäinen ja itseään korjaava, jotta se selviytyy matkasta ja jaksaa valvoa kohteensa kehitystä kauan. Mikään luonnonlaki ei kai varsinaisesti estä sellaisen rakentamista. Jos vanhat sivilisaatiot osaavat kaiken mahdollisen, niin ehkä silloin myös tuon. Vanha sivilisaatio on toisaalta se minkä todennäköisimmin tapaamme. Olisihan nimittäin harvinainen sattuma, jos joku naapuri olisi teknistynyt juuri samalla vuosituhannella kuin me.
Voi olla jopa todennäköistä että jos galaksissa on yksikin pitkäikäinen tekninen laji, se on ulottanut havaintoverkkonsa meidänkin aurinkokuntaamme jo miljoonia tai miljardeja vuosia sitten. Siinä tapauksessa paikallinen päivystävä älyluotain lienee jo noteerannut ihmislajin teknistymisen, ja tieto siitä leviää nyt valon nopeudella pitkin galaksin kattavaa linkkiasemaverkkoa.
Entä Fermin paradoksi: jos yksikin vanha sivilisaatio on olemassa, miksei se olisi lisääntynyt ja täyttänyt galaksia? Mikseivät ne asuta myös Maata ja miksei Dysonin palloja näy? No, Maata ne eivät asuta varmaankaan siksi että tekninen laji ei viihdy luonnonkatastrofien ja sään pieksemillä planeetoilla, vaan keinotekoisilla avaruusasemilla joita voi rakentaa mihin tahansa missä on pienkappaleita raaka-aineeksi. Avaruusasemat eivät myöskään tarvitse tähteä, vaan ainoastaan vetyä tai muuta ydinpolttoainetta jota voi kuluttaa omaan tahtiin. Kiinnostavia paikkoja muukalaisille saattavat olla esimerkiksi epäonnistuneita tähtiä ympäröivät aurinkokunnat. Pimeän epäonnistuneen tähden yläilmakehästä voi napata vetyä ellipsiradalla olevalla aluksella. Kun galaksin viimeinen punainen kääpiötähti on sammunut joskus kymmenien tuhansien miljardien vuosien kuluttua, epäonnistuneita tähtiä hyödyntävä sivilisaatio on vasta elinkaarensa alkumetreillä.
 |
| NASA:n PSOJ318.5-22 juliste "Where the nightlife never ends" |
torstai 31. elokuuta 2017
Sähköpurjekolumni 43
Sähköpurjekolumni 31.8.2017
Sähköpurjeella Kuuhun meneminen on vähän kuin menisi lentäen Malmilta Helsinki-Vantaalle. Mutta yksi haaste kuututkimuksessa on että Kuuta kiertävät radat tuppaavat olemaan epästabiileja koska Kuun painovoimakenttä on niin kuoppainen. Kuuta kiertävät alukset tarvitsevat jatkuvaa propulsiota radan ylläpitoon, ja sähköpurje voisi soveltua siihen. Kuun lähellä painovoimagradientti voi tosin häiritä pyörivää moniliekaista sähköpurjetakilaa, mutta jos alus on pienehkö, voidaan käyttää yksiliekaista laitetta jossa lieka roikkuu pystysuorassa painovoimagradientin avulla. Eli samanlainen järjestely kuin perusplasmajarrussa.
Magneettikenttää Kuulla ei juuri ole, joten sähköpurjeen tarvitsema aurinkotuuli pääsee Kuun pintaan asti. Yöpuoli on tosin aurinkotuulen katveessa, mutta ratakorjauksiin riittää päiväpuolenkin propulsio. Ratakierroksellaan Kuu viettää 2/3 ajasta aurinkotuulessa ja loput Maan magnetosfäärin sisällä, jossa plasmavirtaus on erilaista. Tuo reilun viikon mittainen magnetosfäärikatve ei ole radan ylläpidon kannalta vielä ongelma.
ESA pyysi viime vuonna ehdotuksia Kuuta kiertäviksi cubesateiksi, ja laadimme suunnitelman jossa 3-U cubesat kuvaa Kuun pimeän puolen mikrometeorivälähdyksiä ja ylläpitää matalaa kiertorataansa yksiliekaisen sähköpurjeen avulla. Ehdotustamme ei valittu, mutta sen sijaan he valitsivat toisen jossa oli sama tiedepäämäärä, eli Kuun pinnan käyttäminen mikrometeoroididetektorina. Siinä rata oli korkeampi koska sähköpurjetta ei ollut käytössä ja kamera ja alus vastaavasti paljon painavampia kuin meillä.
Kuu on toisaalta houkutteleva ja toisaalta vaikea paikka toimia. Kuu on ainoa taivaankappale joka on niin lähellä että Maasta käsin voidaan teleoperoida robottia siedettävällä kahden sekunnin viiveellä. Siinä mielessä se olisi hyvä paikka harjoitella esimerkiksi asteroidien kaivostoimintaa. Mutta suuri lämpötilaero päivän ja yön välillä sekä yön pitkä kesto ovat haasteita varsinkin pienille laskeutujille. Myös liikennöinti Kuuhun on kallista, koska laskeutuminen ja nousu vaativat kemiallisen raketin ja Kuusta on vaikea löytää polttoainetta tankattavaksi. Napojen huippukylmissä auringottomissa kraattereissa vesijäätä tosin ilmeisesti on. Uusille keksinnöille olisi tilausta kuuasioissa.
Sähköpurjeella Kuuhun meneminen on vähän kuin menisi lentäen Malmilta Helsinki-Vantaalle. Mutta yksi haaste kuututkimuksessa on että Kuuta kiertävät radat tuppaavat olemaan epästabiileja koska Kuun painovoimakenttä on niin kuoppainen. Kuuta kiertävät alukset tarvitsevat jatkuvaa propulsiota radan ylläpitoon, ja sähköpurje voisi soveltua siihen. Kuun lähellä painovoimagradientti voi tosin häiritä pyörivää moniliekaista sähköpurjetakilaa, mutta jos alus on pienehkö, voidaan käyttää yksiliekaista laitetta jossa lieka roikkuu pystysuorassa painovoimagradientin avulla. Eli samanlainen järjestely kuin perusplasmajarrussa.
Magneettikenttää Kuulla ei juuri ole, joten sähköpurjeen tarvitsema aurinkotuuli pääsee Kuun pintaan asti. Yöpuoli on tosin aurinkotuulen katveessa, mutta ratakorjauksiin riittää päiväpuolenkin propulsio. Ratakierroksellaan Kuu viettää 2/3 ajasta aurinkotuulessa ja loput Maan magnetosfäärin sisällä, jossa plasmavirtaus on erilaista. Tuo reilun viikon mittainen magnetosfäärikatve ei ole radan ylläpidon kannalta vielä ongelma.
ESA pyysi viime vuonna ehdotuksia Kuuta kiertäviksi cubesateiksi, ja laadimme suunnitelman jossa 3-U cubesat kuvaa Kuun pimeän puolen mikrometeorivälähdyksiä ja ylläpitää matalaa kiertorataansa yksiliekaisen sähköpurjeen avulla. Ehdotustamme ei valittu, mutta sen sijaan he valitsivat toisen jossa oli sama tiedepäämäärä, eli Kuun pinnan käyttäminen mikrometeoroididetektorina. Siinä rata oli korkeampi koska sähköpurjetta ei ollut käytössä ja kamera ja alus vastaavasti paljon painavampia kuin meillä.
Kuu on toisaalta houkutteleva ja toisaalta vaikea paikka toimia. Kuu on ainoa taivaankappale joka on niin lähellä että Maasta käsin voidaan teleoperoida robottia siedettävällä kahden sekunnin viiveellä. Siinä mielessä se olisi hyvä paikka harjoitella esimerkiksi asteroidien kaivostoimintaa. Mutta suuri lämpötilaero päivän ja yön välillä sekä yön pitkä kesto ovat haasteita varsinkin pienille laskeutujille. Myös liikennöinti Kuuhun on kallista, koska laskeutuminen ja nousu vaativat kemiallisen raketin ja Kuusta on vaikea löytää polttoainetta tankattavaksi. Napojen huippukylmissä auringottomissa kraattereissa vesijäätä tosin ilmeisesti on. Uusille keksinnöille olisi tilausta kuuasioissa.
Tilaa:
Blogitekstit (Atom)