Satelliittien heittäjäksi ennätysiso lentokone

Stratolaunchin jalkapallokentän kokoiset siivet toimivat rakettien laukaisualustana 11 kilometrin korkeudessa. Koneella on tärkeä osa kaupallisten avaruuslentojen markkinoilla. Niiden ansiosta satelliittien lähettäminen arkistuu.

Stratolaunchin jalkapallokentän kokoiset siivet toimivat rakettien laukaisualustana 11 kilometrin korkeudessa. Koneella on tärkeä osa kaupallisten avaruuslentojen markkinoilla. Niiden ansiosta satelliittien lähettäminen arkistuu.

Stratolaunch Systems Corp.

Kun aurinko nousee aamulla, valtava lentokone kiihdyttää kiitotiellä aavikolla Kaliforniassa.

Laskeutumistelineen 28 pyörän irrotessa maasta Stratolaunch Systems -yritys tekee historiaa: kaikkien aikojen suurin lentokone on noussut siivilleen ensimmäistä kertaa.

Lentokone on nimeltään Model 351, mutta sitä kutsutaan Rociksi Tuhannen ja yhden yön tarinoista tutun myyttisen jättiläislinnun mukaan. Kun kone palaa 2,5 tunnin lennon jälkeen Mojaven avaruuskeskukseen, riemulla ei ole rajaa.

Katso, miten Rock nousee siivilleen:

Sen lisäksi, että Stratolaunch on rikkonut ennätyksen, onnistunut neitsytmatka 13. huhtikuuta 2019 tekee koneesta vakavasti otettavan ehdokkaan tulevaisuuden satelliittikuljetusten hoitajaksi.

Rocin tehtävänä on palvella lentävänä laukaisualustana raketeille. Se voi viedä kerralla kolme kantorakettia taivaalle kahden runkonsa välissä ja lähettää ne satelliitit kyydissään kohti ilmakehän korkeampia kerroksia.

Stratolaunchin siipiväli vastaa 11:tä cessna 182 -pienkonetta.

Stratolaunchin toimintamallin on tarkoitus tehdä satelliittien laukaisemisesta yhtä helppoa kuin lentolippujen ostamisesta verkkokaupasta. Yritys ei kuitenkaan ole yksin markkinoilla.

Etenkin sen jälkeen, kun Yhdysvaltojen avaruussukkulaohjelma romutettiin vuonna 2011, kaupalliset toimijat ovat tähdänneet nopeampaan, halvempaan ja helpompaan satelliittien laukaisuun.

Ne puolestaan tasoittavat tietä paremmalle internetille, uutta luoville tieteellisille kokeille ja esimerkiksi metsien hakkuiden ja pakolaisvirtojen jatkuvalle havainnoinnille.

Suihkumoottorit, hiilikuitu ja mahtisiivet pitävät ilmassa

/ 3

Keskisiipi toimii laukaisualustana

Vahvistetulta keskisiiveltä kone voi päästää 226 tonnin kuorman tai laukaista kolme Pegasus XL -rakettia, jotka painavat 23 tonnia. Sijainti runkojen välissä tasapainottaa konetta.

1

Hiilikuitu keventää ja vahvistaa

Stratolaunch koostuu ontoista, lujista hiilikuituosista, joita vahvistaa kuusikulmainen kennorakenne. Siivet ovat maailman suurin hiilikuitukonstruktio. Sitä tukee neljä 62-metristä palkkia.

2

Siivet varmistavat nostovoiman

Lentokone lentää siipien aikaansaaman nostovoiman varassa. Määrä kaksinkertaistuu, kun siipien pinta-ala kaksinkertaistuu. 117 metrin siipiväli nostaa Stratolaunchin 590 tonnia.

3
© Vulcan Aerospace/NASA

Vaikka Stratolaunch onkin ainutlaatuinen markkinoilla, ennätyskone voi odottaa saavansa kovan vastuksen avaruuskilpailussa.

Pullonkaulat hidastavat menoa

Sen jälkeen, kun Neuvostoliitto lähetti raketilla vuonna 1957 maailman ensimmäisen satelliitin, Sputnikin, kiertämään maapalloa Baikonurin avaruuskeskuksesta, ilmaan ja maahan on syntynyt liikenneruuhkia.

Tätä nykyä toimii 21 rakettien laukaisuasemaa, ja suurin osa niistä sijaitsee USA:ssa ja Venäjällä.

Asemia on perustettu rannikolle lähelle päiväntasaajaa, missä raketteja siivittää lähdössä Maan nopein pyörimisliike.

Lisäksi laukaisut vaativat ihanteellisen sään 10–20 kilometrin säteellä. Pienetkin merkit ukkosesta, kuten ilman sähkövaraus tai alasimen muotoinen kuuropilvi, voivat johtaa lähetyksen peruuttamiseen.

Sala­man­isku saattaa vahingoittaa raketin sähkölaitteita ja sotkea täydellisesti laukaisun.

Toistuvien peruutusten takia paikasta kantoraketissa joudutaan käymään ankaraa kamppailua ja maksamaan maltaita – pitkistä odotusajoista huolimatta. Tilanne on vaikea etenkin pienille yksityisyrityksille ja tutkimusorganisaatioille.

Fakta – Stratolaunch

Koko:

73 metriä pitkä, siivenkärkien väli 117 metriä.

Paino:

589.670 kiloa maksimi-kuormalla, eli noin sata norsua.

Huippunopeus:

853 km/h.

Tehtävä:

Satelliitteja kuljettavien rakettien laukaisu 11 km:ssä.

Pitkään raketteja lähettivät pelkästään valtiolliset avaruusjärjestöt, mutta jo jonkin aikaa yksityiset toimijat ovat vahvistaneet asemaansa alalla.

Stratolaunchin ja Virginin kaltaiset yhtiöt ovat löytäneet markkinaraon ja katsovat, että pullonkaulojen poistamisessa piilee menestymisen mahdollisuus.

Ongelman ratkaisu on kuljetus- eli nostokone, joka nousee tavalliselta kiitotieltä, lentää pilvien yläpuolelle ja laukaisee siellä raketit ilman salamaniskun vaaraa.

Stratolaunchin jättiläiskone Roc, jossa on kuusi moottoria, on suunniteltu kuljettamaan raketteja 11 kilometrin korkeuteen maanpinnasta.

Siipiväliltään 117-metrinen kaksirunkoinen jättiläinen jättää varjoonsa kaikki muut suuret lentokoneet.

Esimerkiksi isoimman matkustajakoneen, Airbus A380:n, siipiväli on 87 metriä.

Satelliittien määrä kasvaa rajusti

Jo 5,5 kilometrin korkeudessa ilman tiheys on pienentynyt puoleen, mistä seuraa, että raketit altistuvat pienemmälle vastukselle. Teoriassa nostokone voi sen ansiosta säästää noin 24 prosenttia polttoainetta, kun se lähettää raketin matalalle kiertoradalle.

Rocin valtti on se, että sen vahvistettu keskisiipi voi kuljettaa kolme niin sanottua Pegasus-kantorakettia, joista jokaiseen on mahdollista lastata 454 kilon kuorma.

Raketit voidaan laukaista eri korkeuksiin ja suuntiin, ja ne lentävät 400 kilometriä avaruudessa. Pegasus valittiin tehtävään ennen kaikkea luotettavuutensa vuoksi.

Vuodesta 1990 käytössä ollutta rakettityyppiä on käytetty 94 kertaa, ja se on osoittautunut varmimmaksi yksityiseksi pienten satelliittien kantoraketiksi.

© Shutterstock & Lotte fredslund

Moottorityyppi käyttää energiaa tehokkaasti

Puhallin työntää ilmaa suihkumoottorin läpi ja ohi. Moottorissa kompressori eli ahdin puristaa ilmaa kokoon, ennen kuin sen ja polttoaineen seos sytytetään ja yhdistetään toiseen ilmavirtaan.

Menetelmä säästää polttoainetta ja vähentää melua. Jokainen moottori tuottaa 25 tonnin painevoiman.

Satelliitit näyttelevät aina vain tärkeämpää osaa ihmisten arjessa. Pikku avaruusalukset välittävät viihdettä, estävät autoilijoita eksymästä ja seuraavat säätä.

Etenkin tietoliikennejärjestelmien ja -verkkojen kehityksessä avaruuden merkitys kasvaa kasvamistaan.

Maata kiertää nykyään arviolta 1 700 satelliittia, mutta määrä on ripeässä kasvussa.

Esimerkiksi avaruusyhtiö SpaceX päästi 60 uutta satelliittia yhdellä laukaisulla kesäkuussa 2019 ja kaavailee lähettävänsä yli tuhat satelliittia takaamaan kaikkialle salamannopean, laserpohjaisen internetin.

Stratolaunchin suurin kilpailija on Virgin Orbitin muunnettu jumbojet Cosmic Girl, joka on tehnyt koelentoja niin, että sen siiven alle on kiinnitetty 21-metrinen LauncherOne-raketti.

© Virginorbit.com

Ilmakehään ilmestyvät parvet koostuvat pienistä satelliiteista, jotka kiertävät maapalloa matalilla radoilla noin 160:n ja 2 000 kilometrin korkeudessa.

Kaikki satelliitit ovat jääkaappia pienempiä. Valtaosa uusista tulokkaista on mikroaaltouunin kokoisia, kun ennen vanhaan satelliitit saattoivat hyvinkin olla linja-auton mitoissa.

Valtiot puuhaavat taustalla

SpaceX ei ole suinkaan ainoa Stratolaunchin kilpailija. Nasa aikoo lähettää ICON-satelliitin Stargaze-nostokoneen kuljettamalla Pegasus-raketilla, ja Kiinan avaruusjärjestö kehittää tiettävästi sotilaskuljetuskoneesta laukaistavaa rakettia, jolla voidaan lähettää 200 kilon painoinen satelliitti.

Nasan ICON-satelliitin vievä kantoraketti lähtee lentokoneesta.

© NASA

Brittimiljardööri Richard Bransonin yhtiö Virgin Orbit teki marraskuussa 2018 koelennon muunnetulla Boeing 747 -koneella, jonka toisen siiven alle oli kiinnitetty 2,6 tonnia painava raketti.

Tämä lähtee 2 800 kilometrin tuntinopeudella viemään pieniä satelliitteja kiertoradalle jo lähivuosina.

Virgin Orbit on keskittynyt kehittämään uusia satelliittien laukaisujärjestelmiä ja solminut sopimuksia Britannian puolustusministeriön ja Euroopan avaruusjärjestön kanssa.

Satelliitit saavat ponnahduslaudan

Sekä yritykset että valtiolliset avaruusjärjestöt kehittävät nostokoneita, jotka lentävät poltto­ainetta kuluttavan alailmakehän yläpuolelle ja voivat kuljettaa satelliitteja.

Polttoainetalous ei ole ainoa kannustin: esimerkiksi lähetys onnistuu varmemmin ja nopeammin ilman laukaisukeskusten sääriskejä ja ruuhkia.

© Shutterstock

Nosto leikkaa raketin laukaisukustannuksia

Koska nostokone voi lähettää raketteja usein, kalliin tyhjäkäynnin määrä vähenee. Laskelmien mukaan Stratolaunch säästää 3,2 miljoonaa euroa lähetettäessä kolme kuuden kilon satelliittia yhdessä.

© Shutterstock

Lentävä laukaisualusta estää onnettomuuksia

Sääolosuhteet, kuten myrskytuuli ja salamariski, pakottavat usein lykkäämään raketin laukaisua. Lentävä laukaisualusta nousee pilvipeitteen yläpuolelle siihen ilmakehän osaan, jossa sääilmiöitä ei esiinny.

© Shutterstock

Uudet satelliitit saadaan nopeammin avaruuteen

Kuljetuskoneilla voidaan viedä uusia tutkimuslaitteita pian kiertoradalle, mikä saattaa nopeuttaa tieteellisen tiedon hankkimista. Esimerkiksi paremmat kaukokartoitusvälineet edistävät Maan havainnointia.

Satelliiteilla käytävä avaruuskilpa on vasta alussa. Jos nostokoneet vastaavat perinteisen rakettien laukaisun haasteeseen, vaikkapa koulut, start-up-yritykset ja rikkaat voivat lähettää omia satelliittejaan.