Pian avaruuteen lähdetään mereltä

Avaruuslentoyritykset tähyävät merille. Porauslautoista tehdään raketinlaukaisualustoja, sillä lento mereltä on turvallisempaa ja halvempaa kuin mantereelta. Tulevaisuudessa raketilla ehkä lennetään myös Atlatin yli.

Avaruuslentoyritykset tähyävät merille. Porauslautoista tehdään raketinlaukaisualustoja, sillä lento mereltä on turvallisempaa ja halvempaa kuin mantereelta. Tulevaisuudessa raketilla ehkä lennetään myös Atlatin yli.

Claus Lunau

Kun 29 rakettimoottoria käynnistyy ja 120 metrin korkuinen avaruusraketti alkaa nousta, meteli on melkoinen. Vielä neljän kilometrin päässä laukaisualustasta desibelitaso on niin korkea, että ilman suojaimia edessä on kuulovaurio.

Onneksi kukaan ei ole vaaravyöhykkeellä. Laukaisualusta nimittäin on merellä kaukana rannikosta. Raketti lähtee kelluvasta avaruuskeskuksesta, jonka henkilökunta on saattoaluksessa kymmenen kilometrin päässä.

Edellä kuvattu on yhdysvaltalaisen SpaceX-yrityksen visio siitä, miten sen Starship-avaruusalus ja muutkin raketit tulevaisuudessa aloittavat lentonsa. Avaruuslentokeskuksia ei kuitenkaan viedä merille vain meluhaittojen minimoimiseksi.

Kelluvilla avaruuslentokeskuksilla tavoitellaan entistä parempaa turvallisuutta, suurempia hyötykuormia ja vähempää byrokratiaa. Tulevaisuudessa yhä useampi satelliitti ja avaruusluotain lähteekin matkaan mereltä. Monet avaruuslentoyritykset suunnittelevat kelluvia avaruuskeskuksia tai ovat jo alkaneet muokata laivoja tai öljynporauslauttoja laukaisualustoiksi.

Yksityisten avaruuslentoyritysten lisäksi ainakin Kiinan valtion avaruushallinto tutkii merelle sijoitettavia laukaisualustoja. Kelluville alustoille voi myös laskeutua, jolloin avaruusaluksia voidaan käyttää moneen lentoon.

Sea Launch boreplatform
© Sea Launch

Sea Launch: Edelläkävijällä uudet omistajat

Sea Launch on kansainvälinen yritys, jonka kelluvalta Odyssey-alustalta jo tehty 30 lentoa 60-metriä pitkällä Zenit-3SL-kantoraketilla. Yritys on nyt venäläisessä omistuksessa. Tulevaisuudessa Odyssey ehkä käyttää venäläistä Sojuz 7 -rakettia.

Opsending til soes
© Tang Ke/AP/Ritzau Scanpix

De Bo 3: Rahtilaivasta tuli laukaisualusta

Kiinalainen De Bo 3 -avaruuskeskus on rakennettu rahtilaivasta. Sen kantoraketti on 21 metriä pitkä Chang Zheng-11H. Sillä on jo viety kaksi satelliittia Maata kiertävälle radalle. Raketti saa vauhtia kaasulla ennen kuin rakettimoottori käynnistyy.

Starship boreplatform
© Tony Webster

SpaceX: Super Heavy nousee porauslautalta

Yhdysvaltalaisyritys SpaceX on muuttamassa kahta porauslauttaa laukaisualustoiksi. Sen avaruusalus Starship on tarkoitus lähettää matkaan Super Heavy -kantoraketilla. Käytyään kiertoradalla Starship palaa laukaisualustalle.

Jacklyn faerge
© Jess Merrill/Alamy/Imageselect

Blue Origin: Saksan-lautasta laskeutumisalusta

Yhdysvaltalaisen Blue Originin raketti New Glenn lähtee matkaan Floridan mantereelta vuoden 2022 lopulla. Kun 57,7 metriä pitkä ensimmäinen vaihe on tehnyt tehtävänsä, se laskeutuu Jacklyn-alustalle. Jacklyn kuljetti rahtia Göteborgin ja Trademünden välillä.

Vähän kaukaisemmissa visioissa kelluvilta lentokentiltä nousee raketteja, jotka korvaavat nykyiset lentokoneet mannerten välisillä reiteillä.

Sea Launch näytti tietä

Idea mereltä lähtevistä avaruuslennoista on peräisin avaruusajan alkuajoilta. Jo vuonna 1963 yhdysvaltalainen Robert Truax visioi avaruusraketin, joka olisi lähetetty matkaan mereltä. Hän antoi sille nimen Sea Dragon eli merilohikäärme.

Visioiden mukaan Sea Dragon olisi ollut niin iso – 150 metriä pitkä ja 25 metriä leveä – että se olisi voinut vielä Maata kiertävälle radalle kokonaisen avaruusaseman yhdellä lennolla. Merikohikäärme oli rakennettu telakalla samaan tapaan kuin sukellusveneet, ja se olisi lähtenyt matkaan ilman erillistä laukaisualustaa. Se olisi kellunut nokka ylöpäin ja noussut suoraan merenpinnalta.

Sea Dragonin muotoilu on yksinkertainen, mutta valtava koko teki sen toteuttamisesta liian vaikeaa. Niinpä jättiläisraketti ei koskaan edennyt piirustuksia pidemmälle.

Rumraketter til havs

Jo vuonna 1962 yhdysvaltalainen avaruusinsinööri ideoi 150-metrisen avaruusaluksen, Sea Dragonin, jonka piti nousta ilmaan suoraan merestä. Ideaa ei toteutettu. Kuvassa vertailukohtan Saturn V -kantoraketti.

© AstroBidules

Ajatus jäi hautumaan pitkäksi aikaa. 1990-luvun lopulla sen herätti henkiin monikansallinen Sea Launch -yritys. Vuosina 1999-2014 se teki 32 onnistunutta avaruuslentoa päiväntasaajalla keskellä Tyyntämertä kelluvalta laukaisualustalta.

Odyssey-nimiseltä lautalta vietiin Maata kiertävälle radalle satelliitteja 60-metrisellä venäläisellä Zenit-3SL-kantoraketilla.

Raketit rakennettiin venäläis-ukrainalais-yhdysvaltalaisen yhteistyönä. Odyssey-lautan ja saattoalus Sea Launch Commanderin rakensi norjalainen laivanrakennusyhtiö Kværner. Saattoaluksessa koottiin raketit lähtövalmiiksi ja valvottiin laukaisua.

Kun raketti voidaan lähettää juuri oikealta leveysasteelta, säästetään rahaa ja voidaan ottaa mukaan suurempi lasti.

Nykyään Sea Launchin omistaa venäläinen lentoyhtiö S7 ja Odyssey ja Sea Launch Commander ovat telakalla Tyynenmeren rannikolla Slavjankassa Vladivostokin lähellä. Kantoraketin odotetaan valmistuvan aikaisintaan vuonna 2024.

Oli Sea Launchin tulevaisuus millainen tahansa, se on jo nyt alansa edelläkävijä. Nyttemmin Kiina ja maailman suurin yksityinen avaruuslentoyhtiö yhdysvaltalainen SpaceX selvästi jatkavat Space Launchin viitoittamalla tiellä. Kun laukaisualusta voidaan viedä vesitse juuri oikealle leveysasteelle, voidaan polttoainekuluissa säästää isoja summia.

Halvinta ja helpointa on laukaista raketit kuivalta maalta. Merellä kelluvat laukaisualustat ovat kuitenkin turvallisempia ja niistä voidaan lähettää isompia raketteja kuin maista.

Starship rumraket
© SpaceX

Maista: Lyhyemmät kuljetusmatkat

Turvallisuus: Jos raketin lähtö epäonnistuu ja raketti räjähtää, sen kappaleita voi pudota asutuille alueille. Myös irronneet käytetyt raketin vaiheet voivat pudota ihmisten päälle.

Tehokkuus: Optimaaliset laukaisupaikat eivät ole mantereilla. Siksi rakettiin tarvitaan ylimääräistä polttoainetta, jotta ne pääsevät lasteineen oikealle radalle.

Logistiikka: Yleensä raketti kootaan lähellä laukaisualustaa, jotta kuljetuskustannukset ovat mahdollisimman pienet. Myös polttoaineen kuljetusmatka on lyhyt.

Kustannukset: On halvempaa rakentaa laukaisualusta ja valvomo kuivalle maalle kuin kelluva laukaisuasema. Kelluva rakettiasema tarvitsee myös saattoaluksen.

Rumhavn
© Twitter/@Kendall_Dirks

Mereltä: Suurempi hyötykuorma

Turvallisuus: Ei vaaraa ihmisille. Jos raketti räjähtää nousussa, vaaravyöhykkeessä on vain laukaisualusta, jolla ei ole ihmisiä. Irtoavat rakettivaiheet putoavat mereen.

Tehokkuus: Laukaisualusta voidaan vielä juuri siihen pisteeseen, josta raketti pääsee helpoiten oikealle radalle. Kun kyytiin ei tarvita ylimääräistä polttoainetta, hyötykuorma voi olla isompi.

Logistiikka: Raketti pitää viedä laivalla laukaisualustan luo ja nostaa paikoilleen tai raketti pitää lastata alustalle jo satamassa.

Kustannukset: Täysin automatisoidun laukaisualustan ja erikoisvalmisteisen saatto- ja valvomoaluksen rakentaminen on kallista.

Ei ole yhdentekevää, mistä avaruusraketti lähtee matkaan. Raketti tarvitsee kunnollisen alkuvauhdin. Kun raketin pitää päästä kiertoradalle parin sadan kilometrin korkeuteen, lähdössä nopeuden pitää olla yli 27 000 kilometriä tunnissa. Kiihdytykseen käytetään avuksi Maan pyörimisliikettä.

Maan pyörimisestä vauhtia

Vaikka sitä ei huomaa, me kaikki Maan pinnalla olevat pyörimme melkoista vauhtia. Pohjoismaissa Maan pyörimisliike vie meitä yli 900 kilometriä tunnissa. Päiväntasaajalla maanpinta on kauimpana Maan akselista ja siksi pyörähdys akselin ympäri kestää pisimpään. Siksi myös pinnan liike on siellä nopeinta, Kun ihminen seisoo paikallaan päiväntasaajalla, hän liikkuu 1 674 kilometriä tunnissa.

1 674 km/h. Niin nopeasti Maan pinta pyörii päiväntasaajalla. Se antaa raketille vauhtia lähdössä.

Kun raketti lähtee päiväntasaajalta, sillä on siis 1 674 kilometrin tuntinopeus jo ennen kuin moottorit käynnistetään. Sitä varten tosin raketti pitää ensin saada liikkumaan samaan suuntaan kuin Maan pinta. Siksi raketit laukaistaan lähes aina kohti itää.

Suurin hyöty päiväntasaajalta lähtemisestä on silloin, kun raketilla lähetetään luotain kauas Aurinkokuntaan ja tarvitaan kova lähtönopeus, tai kun pitää lähettää satelliitti juuri päiväntasaajan päällä kiertävälle radalle.

Muun muassa tietoliikennesatelliitit ja sääsatellitit kiertävät niin sanotulla geostationaarisella radalla 35 786 kilometriä päiväntasaajan yläpuolella. Myös matalammalla päiväntasaajan yläpuolella kiertää satelliitteja. Ne kannattaa lähettää päiväntasaajalta, jolloin Maan kiertoliike auttaa niin, että raketti pystyy nostamaan isomman lastin kuin muualla.

Putoava rakettiromu tappaa

Mahdollisuus valita juuri sopiva raketin laukaisupaikka, jolla saadaan satelliitti kerralla oikealle radalle, on vain yksi syy kelluvien laukaisualustojen suosioon. Myös turvallisuus on tärkeä tekijä. Jos kävisi niin, että raketti räjähtää nousussa, merellä vaaravyöhykkeessä ei ole ihmisiä, sillä laukaisualustalla ei ole henkilökuntaa.

Raketeksplosion

Jos laukaisu epäonnistuu ja raketti putoaa maahan, se voi vahingoittaa ihmisiä ja omaisuutta. Kuvassa yhdysvaltalaisen Firefly Aerospacen epäonninen raketti.

© Reuters/Gene Blevins/Ritzau Scanpix

Jos laukaisualusta on mantereella, myös nousun aikana normaalisti irtoavat raketin vaiheet ovat riski. Kun vaiheen polttoaine on käytetty loppuun, vaihe irtoaa. Aina se ei putoa sinne, mihin on laskettu.

Näin on käynyt muun muassa Kiinassa, jossa rakettien laukaisualustat ovat syvällä sisämaassa. Rakettien osia on pudonnut asutuille alueille, eikä tapaturmilta ole vältytty. Vuonna 1996 Chang Zheng-3B-kantoraketti eksyi radaltaan ja putosi maalaiskylään. Ainakin kuusi ihmistä sai surmansa.

Nyt Kiina on siirtämässä laukaisuasemia merelle. Ensimmäinen koelento suhteellisen pienellä Chang Zheng-11H-raketilla tehtiin kesäkuussa 2019, ja sen jälkeen koelentoja on tehty lisää.

Forlist raketdel

Vuonna 2013 kiinalaisen raketin kappaleet tuhosivat kaksi taloa yli sadan kilometrin päässä laukaisupaikasta Keski- Kiinassa.

© AFP/Ritzau Scanpix

Haiyangin kaupunkiin Kiinan rannikolla rakennetaan keskusta, jossa kootaan ja testataan kelluvilta alustoilta laukaistavia raketteja.

Porauslautta saa uuden elämän

Ainakin aluksi kiinalaiset aikovat käyttää laukaisualustoina muunnettuja rahtilaivoja. Isot raketit tarvitsevat kuitenkin isomman ja vakaamman lähtöalustan. SpaceX on hankkinut kaksi öljynporauslauttaa, jotka se aikoo muuttaa avaruuslentoasemiksi.

Niin sanotut puoliuppolautat, joita voidaan sekä hinata että liikutella oman moottorin voimin, on suunniteltu hyvin vakaiksi. Lautan rakenteet seisovat veden alla olevien suurten ponttonien päällä. Tällainen lautta pysyy hyvin paikoillaan suhteellisen kovassakin aallokossa.

SpaceX on jo hankkinut täysautomaattisia proomuja ja kelluvia alustoja, joille sen Falcon 9 -raketit voivat laskeutua. Ajatuksena on, että raketin vaiheet käytön jälkeen laskeutuvat kelluville alustoille ja käytetään uudestaan. Nyt ne useimmiten vajoavat mereen.

Boreplatform

Yhdysvaltalainen SpaceX käyttää jo nyt kelluvia alustoja, joiden Falcon 9 -raketin uudelleenkäytettävät osat laskeutuvat. Laukaisualustat yritys aikoo rakentaa porauslautoista.

© SpaceX

SpaceX kehittelee myös isoja alustoja, joilta sen Starship-raketti voi nousta ja joille se voi laskeutua avaruudessä käynnin jälkeen. Starship on nyt testausvaiheessa.

Starshipin täytyy tosin ensin osoittaa selviävänsä kuivalta maalta tehtävistä lennoista. Pitkän aikavälin suunnitelmissa SpaceX kuitenkin tähtää merelle.

Jos Starship koelennoilla todetaan turvalliseksi, sitä ei käytetä pelkästään satelliittien kuljettamiseen kiertoradalle vaan sillä voidaan kyyditä avaruuteen myös matkustajia.

On myös mahdollista, että Starshipin kyytiin pääsee lähempänä Maan pintaa. SpaceX suunnittelee nimittäin käyttäjävänsä Starshipiä mannerten välisiin lentoihin. Lentomatka esimerkiksi Atlantin yli sujuisi 25-kertaisella äänen nopeudella.

Jos SpaceX:n suunnitelma toteutuvat, mannerten väliset lennot tehdään tulevaisuudessa Starship-raketilla. Kun oikaistaan avaruuden kautta, mitä tahansa kohde maailmassa on alle tunnin lentomatkan päässä. Matkustusmukavuudesta voi tosin joutua vähän tinkimään.

© SpaceX

1. Lento alkaa laivamatkalla

Matkustajat kuljetetaan kaupungin edustalla kelluvalle lentokentälle laivalla tai lautalla. Lentokenttä on niin kaukana merellä, että meteli ei häiritse kaupungin asukkaita. Starshipin kyytiin mahtuu noin tuhat matkustajaa.

© SpaceX

2. Painottomuuselämys kaupan päälle

Kymmenen minuuttia lähdön jälkeen Starship on avaruudessa ja lentää 27 000 kilometrin tuntinopeudella. Moottorit sammutetaan, ja matkustajat voivat hetken nauttia avaruusnäkymistä ja painottomuudesta. Sitten palataan ilmakehään. Lämpökilpi suojaa alusta.

© SpaceX

3. Rakettimoottorilla pehmeä laskeutuminen

Kun määränpää lähestyy, rakettimoottorit käynnistetään taas. Niillä jarrutetaan niin, että Starship pystyy laskeutumaan pehmeästi. Myös laskeutumisalusta on merellä, Matkustajat viedään laivalla maihin ja Starship valmistetaan uutta lentoa varten.

SpaceX:n visioissa suurten rannikkokaupunkien edustalla on kelluva lentokenttä rakettimatkoja varten. Starshipillä esimerkiksi lento Lontoosta Sydneyyn taittuu alle tunnissa. Ensin tosin raketit pitää saada yhtä turvallisiksi kuin lentokoneet. Melu on joka tapauksessa niin kova, että korvaturvat ovat pakollinen varuste matkustamossa.

Säännölliset reittilennot raketilla mantereelta toiselle ovat vielä kaukana tulevaisuudessa, mutta kelluvat avaruuslentoasemat ovat todellisuutta jo nyt.

Atlantin yli puolessa tunnissa

Lentomatkan kestoon pitää laskea myös siirtyminen lentokentälle, joka voi olla kaukana keskustasta. Merellä kelluville rakettilentokentille on usein vielä pidempi matka. Itse lento on pian ohi: kaikki kohteet ovat alle tunnin matkan päässä.

LONTOO-NEW YORK
Välimatka: 5 555 km.
Kesto reittilennolla: 7 h, 55 min.
Starshipillä: 29 min.

LONTOO-LOS ANGELES
Välimatka: 8 781 km.
Kesto reittilennolla: 10 h, 30 min.
Starshipillä: 32 min.

LONTOO-HONGKONG
Välimatka: 9 648 km.
Kesto reittilennolla: 11 h, 50 min.
Starshipillä: 34 min.

NEW YORK-LOS ANGELES
Välimatka: 3 983 km.
Kesto reittilennolla: 5 h, 25 min.
Starshipillä: 25 min.