perjantai 18. heinäkuuta 2014

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.

torstai 10. heinäkuuta 2014

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.

torstai 5. kesäkuuta 2014

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.


keskiviikko 4. kesäkuuta 2014

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.




maanantai 26. toukokuuta 2014

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.

ESTCube-1 erikoisnumero

Proceedings of Estonian Academy of Sciences (englanninkielinen vertaisarvioitu tieteellinen julkaisusarja jota julkaisee Viron tiedeakatemia) on julkaissut ESTCube-1 -teemanumeron jossa on yhdeksän ESTCube- ja sähköpurjeaiheista artikkelia. Artikkelien kirjoittajat ovat pääosin satelliitin rakentaneita virolaisia ja suomalaisia tutkijoita ja niiden aiheet käsittelevät ESTCube:n sähköpurjekoetta sekä satelliitin alijärjestelmiä kuten päätietokonetta, tehojärjestelmää, asennonsäätöjärjestelmää ja kamerajärjestelmää. Mukana on myös sähköpurjeen sovelluksia luotaava artikkeli.