400 henkilöä ruokailee ravintolassa, juo drinkkejä baarissa ja yöpyy luksushuoneissa – ollessaan valtavassa pyörässä, joka pyörii 45 kilometrin tuntinopeutta vastaavaa vauhtia.
Pyörimistä ei kuitenkaan havaitse, sillä pyörä sijaitsee avaruudessa 500 kilometrin päässä Maasta. Kyseessä on läpimitaltaan 200-metrinen pyörivä avaruusasema, joka linkoaa vieraat pyörän ulkolaidalle ja jäljittelee näin painovoimaa.
Akselinsa ympäri kiertävä avaruushotelli on tarkoitus avata vuonna 2027, ja noin neljä miljoonaa euroa maksavan matkan sinne voi tilata vaikka heti.
Voyager Station -nimisellä rakennushankkeella on kuitenkin myös muita kuin avaruusturismiin liittyviä tavoitteita. Sen avulla kerätään tietoa keinotekoisen painovoiman pitkäaikaisvaikutuksista ihmiskehoon.
Uudesta pyörivästä avaruusasemasta tulee 50 kertaa niin suuri kuin ISS.
Tutkijat ja avaruusjärjestöt aikovat nimittäin soveltaa tekniikkaa muilla avaruusasemilla – ja pitkillä lennoilla Aurinkokunnan ulko-osiin.
Jättiläispyörä lyö ISS:n laudalta
Vuonna 1903 venäläinen avaruuslentojen edelläkävijä Konstantin Tsiolkovski ideoi avaruusaseman, joka pyöriessään saa aikaan keinotekoisen painovoiman. Ajatus on siitä lähtien kiehtonut tutkijoita. Kuuluisa saksalainen raketti-insinööri Wernher von Braun, jonka johdolla kehitettiin Saturn V -kuuraketti, esitti vuonna 1952 oman versionsa Tsiolkovskin avaruusasemasta: pyörivä pyörä, jonka läpimitta on 75 metriä.
Kun kilpajuoksu Kuuhun työllisti von Braunia 1960-luvulla, avaruusaseman kehittäminen joutui Nasassa hyllylle.
Maineikas rakettitutkija Wernher von Braun, jonka johdolla kehitettiin Saturn V -kuuraketti, esitti vuonna 1952 visionsa pyörivästä avaruusasemasta, jonka läpimitta on 75 metriä.
Von Braunin konseptia ei ollut kuitenkaan heitetty roskiin. Vuonna 1975 avaruusjärjestö järjesti kesätyöpajan tulevaisuuden avaruusasemien tiimoilta, ja siinä otettiin esiin päivitetty versio von Braunin hahmotelmasta. Munkkirinkilän muotoinen Stanfordin torus mahdollistaisi tuhansien asukkaiden siirtokunnan.
Nyt kun Tsiolkovskin idea on jo toistasataa vuotta vanha, yksityinen avaruusalan yritys Orbital Assembly Corporation aikoo toteuttaa sen käytännössä. OAC alkaa rakentaa pyörivää Voyager Station -nimistä avaruusasemaa vuonna 2025, ja siitä tulee läpimitaltaan peräti 200-metrinen.
Valmiissa avaruusasemassa on asumiseen sopivaa tilaa noin 51 000 kuutiometriä. Siten se on noin 50 kertaa niin suuri kuin ISS.
Pyörivä avaruusasema kiertää Maata noin 500 kilometrin korkeudessa rataa, joka takaa, että se on aina auringonvalossa ja voi sen ansiosta saada tarvitsemansa sähkön aurinkopaneeleista.
ISS:n tavoin Voyager Station kootaan avaruudessa pala palalta. Sen jälkeen, kun materiaalit on viety Maan painovoimakentän ulkopuolelle, mikään ei periaatteessa rajoita sitä, kuinka mittavasti voidaan rakentaa. Avuksi tarvitaan vain jokusia robotteja.
Stanfordin torus -suunnitelman mukaan avaruusasemaa valaisee suuri peili, joka heijastaa auringonsäteitä.
Pyörivälle avaruusasemalle mahtuu 140 000
Vuonna 1975 Nasa järjesti työpajan, jonka aiheena olivat tulevaisuuden avaruusasemat. Tutkijat visioivat Stanfordin toruksena tunnetun valtavan pyörivän avaruussiirtokunnan, jonka valaisemisesta huolehtisi erillinen aurinkopeili. Läpimitaltaan 1 800-metrisen avaruusaseman pitäisi pyörähtää ympäri kerran minuutissa, jotta syntyvä keinotekoinen painovoima vastaisi painovoimaa Maassa.
Pyörivän avaruushotellin rakentavan robottiryhmän tähti on Structural Truss Assembly Robot (STAR). Robotti kokoaa sen metallihäkin, joka muodostaa valtavan pyörän ulkokehän.
STAR toimii aurinkovoimalla ja liittää robottivarrella toisiinsa onttoja, kaarevia alumiini- ja litiumpalkkeja, joista avaruusaseman yli 600 metriä pitkä rengas koostuu.
Kun rengas on jäykistetty koko matkalta, aletaan rakentaa kahta ensimmäistä hissikuilua avaruusalusten telakointimoduulista ulkokehälle. Kun hissit ovat paikallaan, telakointimoduuli voi ottaa vastaan avaruusaluksia Maasta ja ulkokehälle päästään rakentamaan ensimmäiset asuinmoduulit. Tämän jälkeen astronauttien on mahdollista oleskella asemalla ja osallistua rakennustöihin. Ja silloin tapahtuu ihmeitä.
Kiertoliike pitää jalat lattialla
Kaksi vastakkaista kahdeksan rakettimoottorin sarjaa käynnistetään, jotta ne nostavat Voyager Stationin pyörimisnopeuden 1,2 kierrokseen minuutissa. Moottorien tehtävänä on paitsi nopeuttaa ja hidastaa aseman liikettä myös estää sitä kallistelemasta ja menettämästä ratakorkeutta. Putoamisvaara johtuu siitä, että ilmakehä vaikuttaa jatkuvasti hieman asemaan.
Kaikki avaruusasemasuunnitelmat, joihin ei sisälly kiertoliikettä, ovat lähinnä ajanhukkaa. John Blincow, lentäjä ja yrittäjä
Kun valtava pyörä pyörii, hotellivieraat sinkoutuvat ulospäin täsmälleen samalla tavalla kuin pyykki pesukoneessa linkouksen aikana. Ulospäin sinkoutuminen on kuitenkin sekä pyykin että astronauttien tapauksessa näennäistä.
Todellisuudessa pyörimisliike puristaa sisäänpäin estämällä jatkuvasti ulos lentämistä.
Periaatetta voidaan havainnollistaa tilanteella, jossa avaruusalus yhtäkkiä lakkaa pyörimästä. Silloin astronautit liikkuvat edelleen pysähtymistä edeltäneellä nopeudella ja jatkavat matkaansa suoraan eteenpäin, kunnes osuvat ensin lattiaan ja sitten törmäävät seiniin ja kattoon. Niin kauan kuin lattia pyörimisen voimasta painaa ”ylöspäin”, siis kohti aseman keskipistettä, vieraat pysyvät tukevasti tolpillaan.
Voyager Station varustetaan ilmalukoilla, jotta turistit voivat tehdä kävelyjä sen ulkopuolella avaruuspuvuissa.
Pyöriminen saa aikaan keinotekoisen painovoiman
Avaruushotelli Voyager Stationin keinotekoisen painovoiman saa aikaan sama ilmiö, joka sinkoaa pyykkiä ulospäin, kun pesukone linkoaa.
1. Asema pyörii
Rakettimoottorit työntävät renkaan muotoista avaruusasemaa, kunnes se pyörii nopeudella, joka vastaa noin 45:tä kilometriä tunnissa. Avaruushotellin vieras saavuttaa saman nopeuden.
2. Lattia painaa kohti keskustaa
Ilman esteitä liikkeessä oleva hotellivieras jatkaisi matkaansa suoraan avaruuteen, ellei jalkojen alla oleva lattia olisi tiellä ja painaisi niin sanotulla keskihakuvoimalla häntä kohti aseman keskipistettä.
3. Keinotekoinen painovoima syntyy
Lattian ylöspäin työntävä paine tuntuu siltä kuin lattia vetäisi alaspäin omalla painovoimallaan. Voima vastaan suunnilleen Kuun painovoimaa, joka on noin 1/6 Maan painovoimasta.
Näin pyöriminen saa aikaan vaikutelman painovoimasta, joka vetää ihmisiä kohti lattiaa. Siinä tapauksessa, että joku sattuisi läikyttämään juomaa, kaikki huomaisivat kuitenkin, että jokin on hullusti: neste putoaisi nimittäin kaarevasti avaruusaseman kiertoliikkeen vuoksi.
Pyöriminen vastaa suoraviivaisessa liikkeessä noin 45 kilometrin tuntinopeutta. Se saa aikaan jokseenkin sellaisen ”painovoiman”, jollaisena Apollo-astronautit kokivat Kuun painovoiman.
Keinotekoinen painovoima voimistuu sitä mukaa kuin vieraat loittonevat aseman keskipisteestä. Kun he saapuvat keskellä olevaan telakointimoduuliin, he ovat painottomia, mutta siirtyessään kohti ulkokehää he tuntevat jalkojensa pysyvän aina vain paremmin lattiassa.
Voyager Station voisi periaatteessa pyöriä nopeammin ja siten tuottaa vahvemman vaikutelman painovoimasta, mutta silloin vaarana on vieraiden pahoinvointi.
Tutustu 1970-luvun villeihin avaruusvisioihin
Nasan kuuluisa vuoden 1975 työpaja tulevaisuuden avaruusasemien tiimoilta oli aikaansa edellä. Katso, mitä kaikkea silloin ideoitiin, täältä.
Kun ”painovoima” on paikallaan, vieraat voivat kierrellä avaruusasemalla, käydä suihkussa, syödä ravintolassa tai pelata koripalloa oleskelualueella – ja nauttia siitä, että he ovat kuusi kertaa kevyempiä donkatessaan.
OAC mainostaa baarin vesiputousta, jossa vesi virtaa luonnonvastaisesti lattialta kattoon kaarevasti. Vieraiden ei tarvitse myöskään käyttää portaita, vaan he voivat leijailla parvekkeelta alempaan kerrokseen heikon painovoiman ansiosta.
Painovoimakokeita rotilla
Voyager Stationin keinotekoista painovoimaa ei ole tarkoitettu vain hotellivieraille.
Asemalla on myös mahdollista tutkia, kuinka ihmiskeho reagoi pitkällä aikavälillä ”jättiläislingossa” oleskeluun, ja selvittää, ehkäiseekö keinotekoinen painovoima niitä muutoksia, joita ISS:n astronauteilla on havaittu. Niitä ovat esimerkiksi lihasmassan menettäminen ja näön huononeminen.
Tutkijoiden huolena on se, että pyöriminen aiheuttaa tasapainoaistin häiriöitä, huimausta ja pahoinvointia.
ISS:llä on jo tehty ”linkoamisen” vaikutuksia selvittäviä tutkimuksia kasveilla ja rotilla. Lisäksi maapallolla koehenkilöt ovat tehneet painottomuuslentoja, joilla lentokone lentää kaarevaa rataa ylös ja alas ja antaa heille mahdollisuuden kokea kerralla 20–30 sekuntia kestävän painottomuuden.
Keinotekoisen painovoiman pitkäaikaisvaikutuksista ihmiskehoon kaivataan kuitenkin lisää tietoa. Koska kyse on kuukausien tai jopa vuosien oleskelusta, pyörivä avaruusasema tulee tarpeeseen.
Samaa pyörimisperiaatetta voidaan todennäköisesti noudattaa avaruusaluksissa, joissa astronauteille halutaan luoda keinotekoinen painovoima.
Asialla voi olla ratkaiseva merkitys kuukausia kestävillä Mars-lennoilla tai vielä pitemmillä matkoilla Aurinkokunnan ulko-osiin.
Esimerkiksi SpaceX:n perustaja Elon Musk on ehdottanut, että kaksi yrityksen uutta Starship-nimistä alusta liitetään toisiinsa kaapelilla ja niiden annetaan pyöriä keinotekoisen painovoiman aikaansaamiseksi pitkillä matkoilla.
Voyager Station saattaa hyvinkin olla se hanke, joka osoittaa yli 100 vuotta sen jälkeen, kun Tsiolkovski esitti ideansa, että tulevaisuudessa avaruuslennoilla pyöritään.