Kohti TRL 7:ää

ESAn delegaatteja varten tehty sähköpurje-esite.

Liekojen valmistus on edennyt Helsingin yliopiston Elektroniikan tutkimuslaboratoriossa. Nyt valmiina on käsin tehty 30 cm pätkä ja jatkuvaan tuotantoon kykenevän liekatehtaan suunnitelmat ovat melko pitkällä.  Työ ei ole missään mielessä helppoa, mutta vaikeita periaatteellisia ongelmia ei ole ilmaantunut. EU ei sitten lopulta rahoittanut meitä vaan jäimme roikkumaan varasijalle, mutta saksalaisten ja ruotsalaisten partnereidemme kanssa on nyt joka tapauksessa sovittu liekarullien ja liekojen suunta-anturien kehittämisen aloittamisesta.
Sähköpurjeesta pidettiin ensimmäinen kansainvälinen kokous ESA/ESTEC:ssä 19. toukokuuta. ESA:n edustajat laativat päätelmän jossa todetaan että sähköpurjepropulsiolle ei ole ylivoimaisia tieteellisiä tai teknisiä esteitä eli show-stoppereita, että tekniikka olisi hyödyllinen avaruuslentojen kannalta ja että Ilmatieteen laitoksen johtamaa kansainvälistä konsortiota kehotetaan viemään testilennon valmisteluja eteenpäin (http://www.electric-sailing.fi/ESTEC2008). Euroopan avaruusjärjestö pitää siis sähköpurjetta toteuttamiskelpoisena.

TRL asteikko. Lähde: Wikipedia

Avaruusjärjestöt kuvaavat tekniikoiden kypsyystasoa yhdeksänportaisella Technical Readiness Level -asteikolla. Toimintaperiaatteesta (TRL 1) tehdään karkea suunnitelma (2), jonka toimivuus osoitetaan laskelmin ja kokein (3).  Rakennetaan prototyyppi (4) ja avaruuskelpoisista osista lopullista muistuttava malli (5). Malli testataan avaruutta ja kantorakettilaukaisua matkivissa oloissa (6) ja avaruudessa (7). Lopullinen laite rakennetaan laukaisuvalmiiksi (8) ja lennätetään (9).  Kaikkia tasoja ei tarvitse orjallisesti käydä läpi, työt voidaan aina luokitella jollekin TRL-tasolle kuuluvaksi.









Pääosa sähköpurjetyöstä tehdään tällä hetkellä tasolla TRL 4. Tärkein tavoite tällä tasolla on liean automaattisen valmistuksen ja luotettavan kelauksen osoittaminen.  Kun nämä on saavutettu, polku tasolle TRL 7 eli Maan kiertoradalla tapahtuvaan testilentoon (noin 8 kappaletta yhden kilometrin liekoja) on suoraviivainen. Testilennon kokonaisbudjetti on noin 5-6 miljoonaa jos mukaan lasketaan kaikki kulut eli myös satelliitin rungon, laukaisun ja operointipalvelun ostaminen vapailta markkinoilta. Täysikokoista sähköpurjetta varten liekarullia tarvitaan 50-100, kussakin noin 20 km pituinen lieka, mutta muuten laitteistot eivät ole kovin erilaisia.

Pekka Janhunen

Miten kiertoradalle nousemista voisi helpottaa?

 Kiertoradalle nouseminen on kaiken avaruustoiminnan perusta. Kuten tunnettua, nykyään temppu tehdään kertakäyttöisillä raketeilla, minkä takia laukaisukustannus LEO-radalle on noin 5000 eur/kg. Myös avaruussukkulan ensimmäinen vaihe on kertakäyttöinen päämoottoreita lukuunottamatta.

Ei-kertakäyttöisiä kantoraketteja ja avaruuslentokoneita on kaavailtu jo 1960-luvulta alkaen. Usein on asetettu tavoitteeksi lentoliikenteen kaltainen toiminta ja 10-100 -kertainen hinnanalennus. Vieläkään uudelleenkäytettävä kantoraketti ei kuitenkaan sisälly avaruusjärjestöjen lähivuosikymmenen tavoitteisiin. Miten tämä on mahdollista, vaikka tekniikka muuten on kehittynyt valtavasti 40 vuodessa?

Kiertoradalle nousu on aina ollut vain nipin napin mahdollista. Vain kemiallinen raketti pystyy tuottamaan suuren lyhytaikaisen työntövoiman joka jaksaa nostaa raketin taivaalle. Jotta pakosuihkun nopeus olisi mahdollisimman suuri, reaktiotuotteen molekyylipainon pitäisi olla mahdollisimman pieni, mikä rajaa mahdolliset vaihtoehdot muutamaan kevyimpään alkuaineeseen. Harvinaisia tai myrkyllisiä aineita on turha miettiä sen enempää, joten tutut hiilivedyt ja nestemäinen vety poltettuna nestehapen kanssa ovat päävaihtoehdot. Uusia kemiallisia polttoaineita ei ole keksitty sitten avaruusajan alkuaikojen. Nestevedyn pakosuihkun nopeus on kaikkein suurin, mutta aineen pieni tiheys lisää polttoainesäiliön massaa suhteessa sisältöön. Nestevedynkin pakosuihkun nopeus on kuitenkin vain vajaa puolet kiertoradalle pääsyyn tarvittavasta nopeudesta, kun ilmanvastus ja painovoimahäviöt (=se että raketti joutuu kannattelemaan itseään nousun alussa) otetaan huomioon. Tästä syystä raketin lähtöpainosta aina ylivoimaisesti suurin osa on polttoainetta. Raketin tyhjäpainostakin varsinaisen kiertoradalle nousevan hyötykuorman osuus on melko pieni. Melkein kaikissa kantoraketeissa käytetään monivaiheisuutta vähentämään kiertoradalle nousevaa turhaa massaa. Ensimmäinen vaihe tarvitsee eniten työntövoimaa, mitä on vaikea saada kevyestä nestevedystä tekemättä putkista ja pumpuista isoja ja painavia. Tästä syystä ensimmäiset vaiheet käyttävät hiilivetypolttoainetta vaikka ylemmät vaiheet polttaisivatkin nestevetyä. Ylemmissä vaiheissa tärkeintä ei ole tilan- vaan painonsäästö. Ensimmäisessä vaiheessa tärkeintä taas on suuri työntövoima niin että raketti pääsee mahdollisimman nopeasti matkaan ja välttyy turhan pitkään kannattelemasta itseään Maan painovoimaa vastaan.

Vaikka näin onkin, eikö kustannuksia saataisi alenemaan yksinkertaisesti tekemällä kantoraketista uudelleenkäytettävä? Ongelma on siinä että uudelleenkäytettävyys lisää aina kantoraketin massaa (siivet, laskutelineet, laskuvarjot tms.) ja siten vähentää jo ennestään pientä hyötykuormaa. Toinen vaikea ongelma on monivaiheisuuden yhdistäminen uudelleenkäytettävyyteen. Kertakäyttöinen raketti on helppo tehdä monivaiheiseksi pinoamalla sikarinmuotoiset vaiheet päällekkäin (ylimmän kärki on muotoiltu aerodynaamiseksi), mutta sikarinmuotoista pötkylää on vaikea palauttaa takaisin Maahan rikkomatta sitä. Tiputtaminen laskuvarjolla mereen aiheuttaa korroosiota rakettimoottoreissa, tiputtaminen laskuvarjolla maa-alueelle taas vaatii laajaa suoja-aluetta, lisää rikkimenon vaaraa koska maastoa on monenlaista ja tekee kotiinkuljetuksesta hankalan.

Monien mielestä ainoa todella taloudellinen ja järkevä tapa on palauttaa rakettivaiheet lentokonemaisesti kiitoradalle. (Onneksi tämä hoituu nykyään autopilotilla: jotain hyötyä mikroelektroniikan kehityksestä sentään on!) Tämä vaatii siipiä ja aerodynaamista nokkaa, joten lentokonemaiset rakettivaiheet on sijoitettava seläkkäin, vierekkäin tai pienempi isomman sisään. Sijoittaminen seläkkäin tai vierekkäin on kaiketi mahdollista, mutta vaiheiden erottaminen toisistaan hallitusti ilmakehässä kun molemmat lentävät moninkertaisella äänennopeudella on aerodynaamisesti vaikeasti suunniteltava ja helposti katastrofaalisesti pieleen menevä toimenpide. Pienemmän vaiheen sijoittaminen isomman sisään on yksi vaihtoehto, mutta se lisää rakenteen massaa, varsinkin kun pienempi (ylempi) vaihe käyttäisi mieluusti tilaa vievää nestevetyä. Jos molemmat vaiheet joutuvat tästä syystä käyttämään tiheämpää hiilivetypolttoainetta, kaksi vaihetta ei oikein tahdo riittää järkevänkokoisen hyötykuorman nostamiseen kiertoradalle. Suo siellä, vetelä täällä.

Usein ajatellaan että kaksivaiheisen uudelleenkäytettävän systeemin ongelmat ovat niin suuria että siivekäs yksivaiheinen vaihtoehto on parempi (ns. single stage to orbit, SSTO): pystysuora tai vaakasuora lähtö, nousu kiertoradalle, hyötykuorman irroitus, paluu Maahan ja laskeutuminen kiertoradalle. Jotta homma onnistuisi ilman kaksivaiheisuuden tuomaa huomattavaa etua (siis ilman että turhaa kuormaa heitetään matkan varrella pois), aluksen pitää olla erittäin kevytrakenteinen jotta mukaan mahtuisi edes pieni hyötykuorma. NASA:n X-33 -projektissa 1990-luvulla yritettiin toteuttaa uudelleenkäytettävä SSTO. Kuten muistetaan, projekti ei onnistunut: hyötykuorma meni lähes nollille jolloin aluksen suunnittelun jatkamisessa ei ollut enää järkeä.

NASA:n X-33 Lähde: Wikipedia

Pienehkökin parannus edes jossain osa-alueessa saattaisi tehdä uudelleenkäytettävän SSTO:n mahdolliseksi järkevänkokoisella hyötykuormalla. Tämän seurauksena kiertoradalle nousu halpenisi kertoimella kymmenen tai sata, mistä voisi aiheutua suunnaton avaruusbuumi kun mm. voimayhtiöt kilvan ryntäisivät rakentamaan puhdasta ja halpaa energiaa tuottavia aurinkovoimasatelliitteja. Mitä sitten voidaan parantaa? Nestevedyn tiheyttä voidaan hieman kasvattaa jäähdyttämällä sitä sohjoksi. Kiinteään vetyyn voidaan yrittää ympätä vapaita atomeja (vetyä, booria, hiiltä tai metalleja) energiatiheyden kasvattamiseksi. Myös nestemäistä otsonia on yritetty käyttää hapettimena, sen energiasisältö poltettaessa kun on hieman suurempi kuin tavallisen hapen. Niinsanottu ilmakärkimoottori (aerospike engine) voisi pienentää rakettimoottorin häviöitä lennon alkuvaiheessa tiheässä ilmakehässä. Venäläiset ovat kehittäneet prototyyppiasteelle moottorin joka käyttää lennon alussa hiilivetypolttoainetta ja loppuvaiheessa nestevetyä.

X-33:n ilmakärkimoottori testipenkissä. Lähde: Wikipedia

Kemiallisen raketin lisäksi muitakin keinoja nousta kiertoradalle periaatteessa on. Fissiokäyttöinen nestevetyä kuumentava raketti on teknisesti mahdollinen rakentaa. Vedyn pienen molekyylipainon takia ydinraketin vetysuihkun nopeus on noin kaksinkertainen kemiallisen raketin pakosuihkuun nähden, joten raketti jaksaa melko helposti nousta kiertoradalle yksivaiheisena. Sen työntövoima riittää nipin napin pystysuoraan nousuun Maasta. Mutta ydinraketin vetysuihku on lievästi radioaktiivinen, ja jos esim. laskeutuminen menee pieleen, vastaa se pientä ydinonnettomuutta. Ydinkäyttöinen sukkula ei siitä syystä näytä houkuttelevalta tai todennäköiseltä, vaikka se periaatteessa muuten voisikin ratkaista kiertoradalle nousun ongelman.

Jos Maata kiertäisi pitkä, kärrynpyöränä pyörivä lieka, sen alapää liikkuisi aina Maata kohti osoittaessaan Maahan nähden hitaammin kuin kiertoratanopeus, esim. 1.5 km/s hitaammin. Yksivaiheinen alus voisi nousta Maasta ja tartuttaa hyötykuormansa liean kärkeen. Aluksen rata olisi vähän kuin mannertenvälisen ohjuksen. Nopeusvaatimuksen pienentyminen tekee aluksen massabudjetin suunnitelun aitoa kiertorata-alusta paljon helpommaksi. Ajoituksen olisi kuitenkin oltava prikulleen kohdallaan, koska lieka pyörii ja osoittaa Maata kohti vain tietyllä hetkellä. Lisäksi lieka joutuisi lentämään korkeudella jossa on paljon avaruusromua. Jos lieka katkeaisi, sen ylempi pää sinkoutuisi elliptiselle radalle ja muodostaisi sinne varsin ikävän avaruusromun joka leikkaisi tielle osuvat satelliitit kahtia kuin viikate. Edelleen pyörivä lieka pilkkoutuisi törmäyksissä lyhyempiin osiin jotka uhkaisivat yhä uusia satelliitteja. Pitkien, vahvojen liekojen sijoittaminen lähiavaruuteen ei olisi välttämättä viisas teko. Sama ongelma koskee myös avaruushissiä. Avaruushissi tosin kuulunee muistakin syistä vielä pitkään tieteiskuvitelmien osastoon.

Sähköpurjekolumneissa on esitetty miten asteroideilta voitaisiin rahdata sähköpurjealuksilla vettä Maan kiertoradalle ja tehdä siitä siellä rakettipolttoainetta (vetyä ja happea), joko tehtaassa kylmätankkeihin tai sitten aurinkosähköllä itse elektrolyysiraketissa siten että vety ja happi poltetaan saman tien tai säilötään väliaikaisesti kaasusäiliöihin ja poltetaan isommissa erissä. Tämä voisi halventaa hyötykuormien nostamista LEO-radalta ylemmäs ja takaisin. Mutta itse kiertoradalle nousun ongelmaan siitä ei kaiketi olisi apua?

Jos LEO-radalla on halvalla saatavissa asteroidiperäistä rakettipolttoainetta, erityinen yhteysraketti voisi tankata sitä, jarruttaa, napata Maasta nostetun ballistisen hyötykuorman ja kiihdyttää uudestaan LEO-radalle hyötykuorma mukanaan. Toisin sanoen yhteysalus tekisi saman tempun mitä edellä selostettu pyörivä lieka mutta ilman liekaan liittyviä vaaroja. Tämä on tietääkseni uusi ajatus eli Avaruusluotain (Suomen avaruustutkimusseuran jäsenlehti) julkaisee sen ensimmäisenä. Jotta hyötykuorma ja yhteysalus kohtaisivat, ajoituksen olisi oltava kohdallaan, mutta sitä vartenhan on olemassa navigointisatelliitit. Nykyään sotilaat pystyvät osumaan ohjuksella muutaman metrin kokoiseen satelliittiin, ei tämän pitäisi olla kovin paljon sitä vaikeampaa. Ajatus voi kuullostaa ensin turhan suoraviivaiselta ja mielikuvituksettomalta, mutta tarkemmin katsottuna se voisi yhtä kaikki ratkaista kiertoradalle nousun ongelman lievittämällä Maasta nousevan aluksen nopeusvaatimusta esimerkiksi 1.5 km/s. Yksivaiheisen Maasta nousevan avaruuslentokoneen lähtöpainosta silloin noin 80% voisi olla polttoainetta, 10% avaruuslentokoneen omaa massaa ja 10% hyötykuormaa. Esimerkiksi lähtöpaino normaalin liikennekoneen luokkaa 200 tonnia, omapaino 20 tonnia ja hyötykuorma samoin 20 tonnia. 50 kertaa nykyistä halvemmalla, hintaan 100 eur/kg laukaisuyhtiö nettoaisi jokaisesta lennosta miljoonan, ja toisella miljoonalla se ostaisi yhteysrakettipalvelun asteroidikaivosfirmalta. Jos lennettäisiin kerran päivässä, avaruuslentokone saisi maksaa miljardin ja silti maksaisi itsensä takaisin kolmessa vuodessa. Avaruusturisti pulittaisi lennosta kiertoradalle 30000 euroa.

Pekka Janhunen

Aurinkoa ja vettä

Sähköpurjekolumni 17.1.2008

Aurinko, vesi ja ravinteet ovat elämän perusedellytykset. Missä vain on niitä kolmea, elämä rönsyilee, jos yksikin puuttuu, on autiota.  Aurinkoa ja vettä käytetään myös tämän artikkelissa "Sähköpurje, aurinkovoimasatelliitit ja energiantuotanto", joka julkaistiin alunperin Arkhimedes-lehdessä viime kesänä.

Sähköpurjeilla voitaisiin hakea asteroideilta vettä, josta tehtäisiin kiertoradalla rakettipolttoainetta (vetyä ja happea). Jos jäisiä asteroideja on lähellä Maata, rahtaus kannattaisi perinteisemmälläkin tekniikalla. Joka tapauksessa näin vältyttäisiin laukaisemasta polttoainetta Maasta, mikä halventaisi avaruustoimintaa. Tätä infrastuktuuria voisi käyttää moneen tarkoitukseen, mutta erityisesti aurinkovoimasatelliittien rakentamiseen. Aurinkovoimasatelliitit ovat nykyisellään noin sata kertaa liian kalliita, näin saataisiin hinnasta pois parhaimmillaan kaksi kolmasosaa. Alennusprosentti ei siis vielä riitä, lisäksi pitää halventaa kiertoradalle nousemista. Yksityiset laukaisufirmat uskovat että nykyinen 5000 euron kilohinta halpenee tekijällä kymmenen jos palvelut tilataan heiltä ja volyymi on riittävän iso. Näiden parannusten jälkeen satelliittisähkö olisi siis enää kolme kertaa kalliimpaa kuin sähkö nykyisin.

Aurinkovoimasatelliitti ei kärsi pilvisestä säästä! Kuva: Wikipedia

Fissio, fuusio, maanpäällinen aurinkovoima ja aurinkovoimasatelliitti. Siinä ovat tulevaisuuden energiavaihtoehdot. Aurinkovoimasatelliitin pääkustannus on laukaisu, mutta kun laite on radallaan, se on kuin voimaverkkoinsinöörin unelma: tasainen teho yöt ja päivät, vuoden ympäri.

Jos kisa käydään aurinkovoiman versioiden välillä, pohjoinen Suomi tulee olemaan se maa jossa satellittisähkö voisi olla ensimmäisenä kilpailukykyistä. Suomen kannattaisi havahtua aurinkovoimasatelliitteihin myös siksi että niitä on toistaiseksi kaavailtu vain geostationaariselle radalle. Pohjoisten alueiden kannalta hyviä, nykyisten paikannussatelliittien tyyppisiä ratoja ei ole suunnitelmissa näkynyt, joten asia odottaa tekijäänsä.

Pekka Janhunen

Pitkäkantoisempia aurinkotuuliennusteita

Sähköpurjekolumni 23.11.2007

Paitsi liikkumiseen aurinkokunnassa, sähköpurjetta voisi käyttää myös paikoillaan pysyttelemiseen esimerkiksi Maan ja Auringon välillä. Nykyisin aurinkotuulta mitataan Maan ja Auringon väliseen Lagrangen L1 -pisteeseen sijoitetuilla satelliiteilla (SOHO ja ACE). Järjestely toimii, mutta aurinkotuulelta (nopeus keskimäärin 450 km/s) kestää vain noin tunti kulkea Lagrangen L1-pisteestä Maahan. Tämä tarkoittaa sitä että L1-pisteeseen sijoitetulla satelliitilla avaruussäätä voidaan ennustaa maksimissaan vain 1 tunti eteenpäin, mikä on monia sovelluksia ajatellen hieman lyhyt varoitusaika. Sähköpurjeen antaman jatkuvan työntövoiman avulla aurinkotuulta monitoroiva satelliitti voisi kuitenkin pysytellä myös muualla kuin Lagrangen pisteessä, esimerkiksi kahden tunnin varoitusajan päässä Maasta. Alus kiertää silloin Aurinkoa radalla jonka kiertoaika on säädetty samaksi kuin Maan kiertoaika, mutta Auringosta mitattu etäisyys on pienempi kuin Maan. Eräs käytännön yksityiskohta on että koska aktiivisen sähköpurjeen korkea jännite häiritsisi aurinkotuulen mittausta, propulsiota ja aurinkotuulimittausta pitää vuorotella esimerkiksi viiden minuutin syklissä. Tämä ei ole ongelma, sillä sähköpurjeen langat menettävät varauksensa jo noin puolessa minuutissa elektronitykin poiskytkemisen jälkeen. Jos jostain syystä haluttaisiin ehdottomasti päästä jatkuvaan mittaukseen, mittauspää voitaisiin asettaa 100-200 m pituisen eristävän liean päähän jolloin sähköpurjeen jännite ei sitä enää häiritsisi, mutta avaruussääsovelluksiin viiden minuutin taukoja sisältävä mittaussarja käy yhtä hyvin.

Kahden kappaleen systeemin Lagrangen pisteet (vihreät pisteet). Keltaisella merkitty suurempi kappale voi olla esimerkiksi Aurinko, sinisellä merkitty pienempi Maa. Lähde: Wikipedia.

Suomen Akatemia päätti syyskuussa tukea vuosien 2008-2011 aikana sähköpurjeen tieteellisten sovellusten tutkimista merkittävällä summalla, mikä antaa meille tukevan selkänojan varsinaisen laiterakennusrahoituksen saamiseksi jostain muualta.  Olemme myös jo saaneet kesäkuussa jätetyn ison EU-hakemuksemme (11 laitosta kuudesta eri maasta jota Ilmatieteen laitos johtaa) evaluaatioraportin, jonka mukaan hakemuksemme arvioitiin niin hyväksi että pääsimme loppusuoralle niiden hakemusten joukkoon jotka mahdollisesti tullaan rahoittamaan. Tätä kirjoitettaessa lopullista päätöstä siitä mitkä hankkeet EU tulee rahoittamaan ei ole vielä saatu (alkuperäisen aikataulun mukaan päätöksen piti saapua lokakuussa). Toivotaan että sanonta "hiljaa hyvä tulee" pitää EU-päätöksenteossa tässä tapauksessa paikkansa.

Pekka Janhunen

Sähköpurjeen langat hyvin hallussa

Tämä kolumni on julkaistu Avaruusluotaimessa 3/2007 ja sen taitettu PDF versio on ladattavissa Suomen Avaruustutkimusseuran sivuilta.

Kuten tunnettua, sähköpurjeen tärkeimmän osan muodostavat pitkät, johtavat liekat. Mikrometeoroidien takia lieaksi ei kelpaa yksittäinen metallilanka, vaan lieka pitää rakentaa liittämällä toisiinsa useita ohuita, noin 20 mikrometrin paksuisia lankoja siten että tuloksena on vähän voimalinjatolppaa muistuttava ristikkorakenne. Helsingin yliopiston Fysikaalisten tieteiden laitoksen Elektroniikan tutkimuslaboratio (ETLA) onnistui heinäkuunssa yrityksissä liittää ohuita lankoja yhteen ultraäänihitsaamalla. Ultraäänihitsaus eli ultraäänibondaus on laajasti käytetty tekniikka, mutta aiemmin sen avulla on liitetty lankoja metallialustaan, ei lankoja toisiinsa.  Tässä mielessä kyse on pienoisesta läpimurrosta jolle saattaa olla monia muitakin sovelluksia. Toimenpiteen automatisoinnin kaavailu on jo hyvässä vauhdissa sekin. Vaikka vaihtoehtoisiakin liittämismenetelmiä (laserhitsaus, juottaminen ja liimaus) voidaan vielä selvittää, enää ei tarvitse epäillä etteikö liekojen rakentaminen onnistuisi, koska ainakin yksi menetelmä toimii ja tuottaa toistettavasti riittävän vahvoja liitoksia. Tärkeää on sekin että ultraäänimenetelmä soveltuu hyvin sarjatuotantoon ja on periaatteessa halpa. Esimerkiksi ETLA:n bondauskoneella on tehty kaikkiaan jo miljoonia lanka-alusta -liitoksia mm. erilaisia CERN:in hiukkasilmaisimia varten. On tietysti mahdollista että työn automatisoinnissa törmätään erilaisiin ongelmiin, mutta on vaikea nähdä miten ne voisivat enää muodostua liekarakentamisen esteiksi.

Kaksi metallilankaa on nyt onnistuttu ensikertaa yhdistämään ultraäänibondauksella

Rahoitusrintamalta ei mitään uutta, ETLA:n uraauurtava työ rahoitettiin aiemmin saaduista Väisälän säätiön ja Runar Bäckströmin säätiön apurahoista. Lokakuussa odotellaan päätöstä isosta EU-hakemuksesta jossa on mukana 11 laitosta kuudesta eri maasta. Jos se menee läpi, on sähköpurjeen rahoitus pitkälti turvattu.

Pekka Janhunen

Aurinkovoimasatelliiteista energiaratkaisu?

Tämä kolumni on julkaistu Avaruusluotaimessa 2/2007 ja sen taitettu PDF versio on ladattavissa Suomen Avaruustutkimusseuran sivuilta.

Italialaiset ovat saaneet ratalaskunsa valmiiksi ja niiden tulokset sisältävä käsikirjoitus on lähetetty Journal of Spacecraft and Rockets -lehteen. Tutkimuksessa laskettiin optimaalisia matka-aikoja eri kohteille sisäaurinkokunnassa erilaisille sähköpurjekokoonpanoille ja hyötykuormille. Pitkän tähtäimen sovellusten miettimistä on muutenkin jatkettu ja piakkoin aiheesta ilmestyy suomenkielinen artikkeli.

Osallistuin huhtikuussa Bostonissa avaruusalan tulevaisuutta käsittelevään symposiumiin ("Future of space exploration: solutions to earthly problems?"). Aurinkovoimasatelliitit olivat vahvasti esillä, erityisen merkittävänä pidin sitä että kokous alkoi tunnin mittaisella, erinomaisen asiapitoisella videoesityksellä jonka piti Intian presidentti Abdul Kalam. Hän näki aurinkovoimasatelliitit ja niiden tuottaman sähköenergian tärkeänä tekijänä maansa tulevaisuudelle mm. siksi että jos energiaa on riittävästi, merivedestä voitaisiin silloin valmistaa suolatonta juoma- ja käyttövettä. Kun ajatusten takana on 800-miljoonaisen maan presidentti ja entinen maansa avaruusohjelman johtaja, niitä ei radikaalisuudestaan huolimatta kannata sivuuttaa kevyesti.

NASAn Suntower, lähde Wikipedia

Sähköpurjeen tekninen kehitys on viime numeron jälkeen edennyt erityisesti lentosimulaattorin ohjelmoinnin osalta.  Paljon aikaa on kulunut rahoitushakemusten tekoon ja toiminnan justeeraamiseen rahoituspäätösten aikatauluun sopivaksi. ESA ilmaisi kolmisen kuukautta sitten periaatteellisen halunsa rahoittaa hanketta, mutta konkreettisen hakemuksen tasolle ei ole vielä päästy. TEKES teki kielteisen rahoituspäätöksen huhtikuun lopussa, mikä tietysti vaikeuttaa teknisen kehitystyön tekemistä Suomessa. Tällä hetkellä toimitaan periaatteessa nollabudjetilla, koska aiemmat säätiörahat on käytetty. Meitä työllistää erityisesti EU-hakemus jonka jättöpäivä on 19.6. ja jossa on mukana useita maita.

Pekka Janhunen

Sähköpurjeen kuulumisia

Tämä juttu on julkaistu Avaruusluotaimessa 1/2007 ja sen taitettu PDF versio on ladattavissa Suomen Avaruustutkimusseuran sivuilta.

Viime numerossa olleen sähköpurjeuutisen jälkeen on aiheen tiimoilla tapahtunut melko paljon. Elektronitykin suunnittelu on edennyt ja näyttää ainakin massa-arvojen puolesta hyvältä. Kuten muualla tässä numerossa kerrotaan, lankamateriaalien selvitystyössä on löydetty firma joka pystyy toimittamaan tarvittavan ohutta ja yllättävän vahvaa metallilankaa. Työn on tarkoitus jatkua lankaliitosten tutkimuksella: hitsausta tai juottamista joko laserilla tai ultraäänellä, ja sen olisi lopulta tapahduttava automaattisesti ja nopeasti, koska täysikokoisessa sähköpurjeessa on lankaliitoksia jopa yli 100 miljoonaa. Sähköpurjeen "lentosimulaattorin" ohjelmointityö on alkamassa, samoin ratalaskut joissa selvitetään kulkuaikoja, hyötykuormia ja laukaisuikkunoiden ajallisia kestoja erilaisille asteroidi- ym. missioille.  Rahoituksen haku on täydessä käynnissä ja sen tuloksista voi parhaassa tapauksessa olla jotain kerrottavaa ensi numerossa.