”Hyvä, ettei tarvitse olla kyydissä!” parkaisee varmasti moni seuratessaan New Mexicon taivaalle singotun koeohjuksen pyörryttävää menoa. Satelliittien ei tarvitse pelätä äkillistä huimauskohtausta, joten niitä voidaan hyvinkin lingota avaruuteen tulevaisuudessa.
Yhdysvaltalaisyhtiö SpinLaunch haluaa korvata kalliit, saastuttavat kantoraketit valtavalla sähkökäyttöisellä lingolla.
Pyörivä käsi heittää pienoissatelliitteja kuljettavan aluksen ilmakehän ulkopuolelle. Lentonopeus nousee 8 000 kilometriin tunnissa.
VIDEO: Pyörähdä taivaalle
SpinLaunchin koeammus kuvasi lähtönsä Spaceport America -laukaisukeskuksesta, joka sijaitsee New Mexicossa.
SpinLaunch
Laukaisualustaa on jo testattu, ja seuraavaksi aiotaan kokeilla satelliitin lähettämistä. Kokeen odotetaan paljastavan, kestävätkö laitteet niihin kohdistuvaa rasitusta, ja viitoittavan tietä ilmastoystävällisemmille avaruuslennoille.
Pikku satelliitit havainnoivat Maata
Viime vuosina pienten satelliittien määrä on kasvanut rajusti. Vuonna 2018 niitä lähetettiin avaruuteen alle sata, mutta vuonna 2021 laukaisuja oli yli 1 400. Ja käyrä jatkaa jyrkkää nousuaan, sillä pelkästään yksityisyritykset kaavailevat ottavansa käyttöön noin 100 000 tietoliikennesatelliittia. Nämä 200–300 kilon painoiset kiertolaiset mahdollistavat nopeat internetyhteydet kaikkialla.
Lisäksi Maata alkavat kiertää tuhannet uudet vain pari kiloa painavat nanosatelliitit, joiden koko on 10 x 10 x 10 senttiä. Ne tekevät erilaisia mittauksia avaruudessa.
Esimerkiksi Planet Labs -niminen yritys on lähettänyt jo satoja nanosatelliitteja matalalle kiertoradalle. Ne kuvaavat maanpintaa alle neljän metrin tarkkuudella. Erotuskyky tarkoittaa käytännössä sitä, että jokainen kuvapiste vastaa neljää metriä maastossa.
Tavoitteena on luoda verkko, joka kaukokartoittaa tarkasti koko planeetan. Satelliitit voivat kuvata reaaliaikaisesti luonnonmullistuksia, seurata jäätiköiden sulamista, tarkkailla kaupunkien – joissain tapauksissa hallitsematonta – kehitystä ja paljastaa esimerkiksi sademetsien laittomia hakkuita.
Avaruuteen lingottavat nuolimaiset ammukset voivat kuljettaa esimerkiksi CubeSatin kaltaisia kuutiomaisia nanosatelliitteja.
Nanosatelliitteja on viety avaruuteen isoa satelliittia kuljettavan kantoraketin kyydissä, kun lastiruumassa on ollut niillekin tilaa. Koska kuljetusvaihtoehtoa kaivataan, linkoratkaisua kehitetään määrätietoisesti.
Käyttövoimana vihreä sähkö
Yhdysvaltalaisyhtiö SpinLaunchin läpimitaltaan 33-metrisen lingon heittimenä toimii putki, jonka suu on 50,4 metriä maanpinnan yläpuolella.
Yhdeksässä ensimmäisessä testissä koemallia käytettiin vajaateholla, joka vastasi vain viidesosaa maksimista. Laite on suunniteltu sinkoamaan kolme metriä pitkä ammus niin, että se lentää ilmakehässä 8 000 kilometrin tuntinopeudella.
SpinLaunchin tavoitteena on aloittaa vuonna 2025 laukaisutoiminta lingolla, jonka läpimitta on 100 metriä. Sen pitäisi pystyä heittämään kymmenen metriä pitkä ammus jopa 61 kilometrin korkeuteen. Siellä satelliitti irtoaa ammuksesta ja käynnistää rakettimoottorin, joka kuljettaa sen 200–400 kilometrin päähän maanpinnasta ja auttaa sitä asettumaan oikealle kiertoradalle.
Satelliitit linkoutuvat avaruuteen
1. Satelliitti kuormataan
Nuolimaisen kymmenen metriä pitkän ammuksen hylsy on kotelo, johon voidaan lastata 200 kiloa painava satelliitti tai kahdeksan pienoissatelliittia sekä rakettimoottori. Ammus siirretään linkoon kiskoja pitkin.
2. Ammus paikalleen
Lingon hiilikuituvarren tarttumaelin kiinnittyy ammukseen. Toisessa päässä on vakauttava vastapaino. Linkoon luodaan pumppaamalla tyhjiö varren pyörimisliikettä vastustavan ilmanvastuksen poistamiseksi.
3. Vauhti kiihtyy
Sähkömoottori alkaa pyörittää vartta. Kun nopeus on 8 000 kilometriä tunnissa, ammus ja vastapaino irrotetaan. Vastapaino paiskautuu maalla täytettyyn säiliöön, ja ammus lentää ulos lingon yläosan putkesta.
4. Rakettimoottori käynnistyy
Kun ammus on 61 kilometrin korkeudessa, Maa vaikuttaa siihen vähemmän painovoimallaan. Hylsy avautuu, ja satelliitti irtoaa. Rakettimoottori lennättää satelliitin 28 200 kilometrin tuntinopeudella kiertoradalle.
SpinLaunchin arvion mukaan jättilinko tarvitsee vain 25 prosenttia siitä energiamäärästä, jonka perinteinen kantoraketti kuluttaa. Siksi laukaisun hinnaksi tulee kymmenesosa nykyisestä.
Satelliittien täytyy kuitenkin olla erittäin kestäviä, sillä linkoamisen aikana niihin kohdistuu gravitaatiovaikutus, joka on 10 000 kertaa niin suuri kuin painovoima maanpinnalla. Ihminen ei kestä tällaista pyöritystä, joten uutta tietä avaruuteen voivat käyttää ainoastaan satelliitit.
10 000 g on kiihtyvyys, joka kohdistuu ammukseen viimeisellä kierroksella. Ihminen ei kestä tällaista linkousta.
SpinLaunch kaavailee lennättävänsä vuonna 2025 isolla lingolla vähintään viisi ammusta. Kyydissä on 40 nanosatelliittia tai viisi kevyttä tietoliikennesatelliittia, jotka siirtyvät yläilmakehästä Maata kiertävälle radalle.
Laukaisuista tekee ympäristöystävällisempiä se, että linko toimii aurinkosähköllä. Lisäksi toiminnassa sovelletaan sähkäautoista tuttua jarrutusenergian talteenottomenetelmää. Linko lataa akustoa laukaisun jälkeen: koska ammuksen matkaan heittänyt käsivarsi jatkaa pyörimistään, kierros kierrokselta hidastuvalla liikkeellä voidaan tuottaa sähköä käytettäväksi seuraavassa laukaisussa.
Kilpailijana avaruustykki
SpinLaunch ei ole ainoa avaruuskuljetusten vihertämiseen tähtäävä yritys. Sen pahimmalta kilpailijalta vaikuttaa Green Launch -niminen yhtiö, joka kehittää pitkäputkiseen avaruustykkiin perustuvaa nanosatelliittien laukaisujärjestelmää. Koska polttoaineena on kokoon puristettu vedyn ja hapen seos, avaruustykistä ei vapaudu ympäristöön muuta kuin vesihöyryä.
Vetytykki alkaa jyskiä
Kun tieteiskirjoistaan tunnettu Jules Verne katseli pitkäputkista tykkiä, hän ajatteli, että sillä voitaisiin ampua myös raketteja avaruuteen. Yhdysvaltalaisyritys Green Launch on kehittänyt hänen ideaansa eteenpäin ja suunnitellut avaruustykin, jossa on 16,5 metriä pitkä putki. Sillä on mahdollista ampua ammus 30 kilometrin korkeuteen. Tarvittava paukku saadaan aikaan kokoon puristettavalla seoksella, jossa on vedyn lisäksi vähän happea. Räjähdys on kolme kertaa niin voimakas kuin käytettäessä ruutia.
Seuraavana tavoitteena on läpäistä ilmakehä ja saavuttaa 100 kilometrin korkeudessa kulkeva avaruuden raja. Matkalla on tarkoitus ottaa tutkimusnäytteitä.
Hanke tähtää säännölliseen laukaisutoimintaan, joka mahdollistaa nanosatelliittien lähettämisen vaikka joka päivä. Satelliitti siirtyy ilmakehän ja avaruuden välitilasta 300 kilometrin korkeudessa kulkevalle kiertoradalle oman rakettimoottorin avulla.
Vaikka avaruustykillä ei ole vielä ammuttu 30 kilometriä korkeammalle, Green Launch katsoo luottavaisesti tulevaisuuteen ja uskoo, että ammukset saadaan nousemaan ilmakehän ja avaruuden rajalle. Jos kehitystyö etenee suunnitelmien mukaan, uutta tapaa kuljettaa nanosatelliitteja kiertoradalle ei tarvitse odottaa enää kauan.
Siinä tapauksessa, että linko ja avaruustykki lunastavat odotukset ja mahdollistavat satelliittien kuljettamisen avaruuteen, kalliiden ja ympäristöä kuormittavien kantorakettien käyttö vähenee. Vihreä vaihtoehto säästäisi siis myös rahaa.
