Digitoday

Valikko

Suomalainen aurinkopurje toteutumassa

Suomen avaruustutkimuksen merkittävimpiin keksintöihin lukeutuva sähkökäyttöinen aurinkopurje on edennyt toteutusvaiheeseen, Ilmatieteen laitos kertoo. Teknologia saattaa muuttaa radikaalistikin avaruudessa kulkemista.


Ajatus aurinkopurjeista on lähemmäs sata vuotta vanha. Mutta Ilmatieteen laitoksen tutkija ajatteli asian täysin uudella tavalla.

- Tässä on kysymys uudesta fysikaalisesta periaatteesta. Idea on se, että sähkökentän avulla tartutaan kiinni aurinkotuuleen, Ilmatieteen laitoksen tutkija Pekka Janhunen kuvailee keksintöään.

Vanha ajatus aurinkopurjeesta perustuu Auringon valon aiheuttaman säteilypaineen hyödyntämiseen näkyvän alumiinisen purjeen avulla.

Janhusen idea on käyttää hämähäkkimäisesti aluksesta ulos tunkevia ohuita ja sähköllä korkeaan jännitteeseen varattuja lankoja aurinkotuulen valjastamiseksi. Purjetta käyttävä avaruusalus ei siten tarvitse lainkaan polttoainetta.

Aurinkotuuli on Auringosta lähtevä jatkuva plasmavirtaus, jonka ominaisuuksien muutokset aiheuttavat muun muassa revontulia ja magneettisia myrskyjä. Janhusen laitteen pääosiin lukeutuu pitkien metallilankojen ohella aurinkosähköllä toimiva elektronitykki, joka pitää langat positiivisesti varattuina. Aurinkotuuli kohdistaa lankoihin ja alukseen heikon, mutta jatkuvan työntövoiman.

Nykyisin avaruusalukset käyttävät enenevästi ionimoottoreita, jotka ovat perinteisiä kemiallisia raketteja tehokkaampia. Tyypilliset nopeudet ovat noin kymmenen kilometriä sekunnissa. Sähköpurje kiihtyy hitaasti, mutta maksiminopeus esimerkiksi Marsiin lennettäessä voisi olla jopa 50 kilometriä sekunnissa, Janhunen hahmottaa.

- Sähköpurjetta voi luonnehtia luonnolliseksi ionimoottoriksi, jossa käytettävät ionit ovat peräisin Auringosta aluksen oman varaston sijaan, Janhunen kertoo. Keksintö siis esimerkiksi keventäisi aluksen lähtöpainoa, mikä on merkittävä etu ottaen huomioon tyypillisen luotainlaukaisun hinnan.

Janhunen ei ole ajatellut purjetta käytettävän miehitettyihin lentoihin.

Ilmatieteen laitoksen mukaan sähköpurje on kaksivuotisen historiansa aikana kehittynyt nopeasti keksinnöstä toteutusvaiheeseen ja se on herättänyt paljon kansainvälistä kiinnostusta. Järjestötasolla Euroopan Avaruusjärjestö ESA on ollut kiinnostunut ja lisäksi yksittäiset tutkijat Yhdysvaltain avaruushallinto Nasasta ovat kyselleet keksinnöstä.

- En ole toistaiseksi yrittänyt varsinaisesti myydä tätä Nasalle, vaikka se onkin mahdollisuuksien rajoissa. Mutta tällä hetkellä olen halukas työskentelemään ESAn kanssa yhteistyössä, tutkija Pekka Janhunen kertoo.

Sähköpurjetta ja sen sovelluksia on kehitetty pääasiassa Ilmatieteen laitoksessa, mutta avaruuspurjeen osia kehitetään myös Helsingin yliopistossa, Saksassa, Ruotsissa, Venäjällä ja Italiassa.

- Millään osa-alueella ei ole toistaiseksi törmätty suuriin ongelmiin, joten myös ensimmäistä testilentoa on jo suunniteltu.

Suurimmat kysymykset liittyvät siihen, onnistutaanko erittäin ohuista metallilangoista tehtyä liekaa kelaamaan rullalle häiriöttä ja turvallisesti niin, että se myös avaruudessa sitten rullautuisi takaisin ulos ilman takkuilua. Langat kun ovat aluksen laukaisuvaiheessa virvelikelan kokoisilla rullilla, eivätkä sojota valmiiksi ulospäin.

- Sähköpurjetta ei ole vielä osoitettu toimivaksi käytännössä. Tietokonesimulaation avulla on mallinnettu aika hyvin aluksen mekaaniset manööverit ja pyörimiset, mutta sellaista simulaatiota, jossa olisi mukana kaikki yksityiskohdat, ei ole vielä olemassa.

Mahdollisimman vähän lankoja sisältävä testialus voitaisiin saattaa avaruuteen ehkä kolmessa vuodessa, mutta tie taivaaseen on vielä kiinni. Lennon kustannusarvio on noin viisi miljoonaa euroa, mihin nykyisten rahoittajien rahkeet eivät riitä.

ESAn kanssa on käyty epävirallisia keskusteluja testilennosta, mutta järjestöllä ei välttämättä ole kovin paljon kokemusta näin pienten hankkeiden toteuttamisesta tehokkaasti, Janhunen miettii. Hän spekuloi yhtenä vaihtoehtona muutaman Euroopan maan välistä projektia esimerkiksi akselilla Suomi-Saksa-Ruotsi. Toisaalta on mahdollista, että sähköpurje pääsee avaruuteen jonkin kaupallisen toimijan kyydissä.

Liekojen valmistus on tärkein jäljellä oleva työ. Testilentoakin varten tarvittaisiin kymmenen kilometriä liekaa, jonka valmistamiseen tarvittavaa tuotantolinjaa ei ole vielä olemassa.

Toteutuessaan sähköpurje voisi paitsi mahdollistaa entistä nopeammat ja halvemmat luotainlennot, myös näytellä roolia Nasan suurissa suunnitelmissa viedä ihminen Marsiin muutaman vuosikymmenen sisällä.

Sähköpurje kun saattaisi mahdollistaa esimerkiksi asteroidien resurssien taloudellisen hyödyntämisen muun muassa rakettipolttoaineeksi, jota voitaisiin sitten käyttää miehitetyillä lennoilla. Toisaalta teknologian avulla Marsiin voitaisiin kuljettaa ennalta esimerkiksi paikannussatelliitteja avustamaan myöhempää ihmislentoa.

Janhunen uskoo, että keksintö saattaa auttaa myös ilmastonsuojelussa.

- Sähköpurje voisi halventaa kaikkea avaruustoimintaa ja edesauttaa esimerkiksi suurten mikroaaltosiirtoa käyttävien aurinkovoimasatelliittien rakentamista sähköntuotantoa ajatellen kilpailukykyiseen hintaan.

- Avaruuden jatkuvassa auringonpaisteessa olevilla aurinkovoimasatelliiteilla vältettäisiin energian varastointitarve yön, pilvisen sään ja talven yli, mikä olisi tärkeä etu verrattuna maanpäälliseen aurinkoenergiaan erityisesti täällä kaukana pohjoisessa.

Sähköpurjeen suomalaisia rahoittajia ovat Suomen Akatemia, Keksintösäätiö sekä Vilho, Yrjö ja Kalle Väisälän sekä Runar Bäckströmin ja Magnus Ehrnroothin rahastot.

Ja sähköpurjeella pystytään myös jarruttamaan eri tavoin purjeen antamaa voimaa muokaten. Mutta kauempana auringosta laitteella ei voida enää jarruttaa muun muassa, koska tähtemme vaikutus pienenee liikaa.

Kommentit

    Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Trump tölväisi heti demokraattien uutta puheenjohtajaa – sai tymäkän vastauksen

    2. 2

      Joel, 24, voitti melkoiset häärahat televisiossa – kisa katkesi huippukysymykseen

    3. 3

      4 eri mitoilla varustettua miestä avautuu seksielämästään: ”Teen parhaani sillä, mitä minulla on”

    4. 4

      Kuvat: Vähäpukeinen Salkkarit-kaunotar räväytti fetissihenkisenä – esiintyi sidottuna suorassa Putous-lähetyksessä

    5. 5

      Väentungos aiheutti ikävän tilanteen MM-Lahden iltakisoissa – osa katsojista sai pahoinvointikohtauksia eikä päässyt katsomoon

    6. 6

      91-vuotiaan miehen jääkaapista löytyi sodanaikaisia kranaatteja – poliisi tyhjensi vanhainkodin

    7. 7

      Putous-yllätys raivostutti suosikkihahmojaan äänestäneen somekansan – kukaan ei pudonnutkaan: ”Haiskahtaa epäilyttävältä”

    8. 8

      Janne Ahonen, 39, koki jotakin ainutkertaista ilmalentonsa aikana

    9. 9

      Lahden MM-ruuhkaan juuttunut Satu, 43, pettyi – istui kisajärjestäjien bussissa, kun Krista hiihti hopeaa: ”Kokemus olisi ollut antoisampi kotisohvalta”

    10. 10

      Trump ei osallistu Valkoisen talon kirjeenvaihtajien illalliselle

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Sipoolaisen perheenäidin automatka katkesi karulla tavalla Vantaalle – kuului ”järjetön pamaus”

    2. 2

      Muistatko suomalaisen Pets-duon kohublondit? Katosivat julkisuudesta ja muuttivat elämänsä suunnan täysin – tältä Tiina ja Sini näyttävät nyt

    3. 3

      Lestadiolaisperheessä kasvanut Johannes, 41, kertoo perheväkivallasta – isä rankaisi tv:n katsomisesta kumiletkulla

    4. 4

      MTV:n 24-vuotias teiniäiti odottaa jo kolmatta lastaan – lapsen isä mysteeri, ex-mies julkaisi tylyn viestin

    5. 5

      Cheek teki sukupaljastuksen – Wikipedia-sivu meni välittömästi uusiksi

    6. 6

      Janne Ahonen, 39, koki jotakin ainutkertaista ilmalentonsa aikana

    7. 7

      Rannalle ajautui outo ”karvamöykky” Filippiineillä – villit spekulaatiot alkuperästä alkoivat välittömästi

    8. 8

      Olli Lindholm löysi Vain elämää -ohjelmasta yllättävän ystävän: ”Michael Monroe sanoi, että pyöri sen seurassa”

    9. 9

      Pariskunta putosi jäihin Espoossa: Sukeltajat etsivät turhaan yli tunnin – sitten tuli helpottava tieto

    10. 10

      Tarkista ja kuuntele: Mikä oli Suomen listaykkösenä, kun sinä synnyit?

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Julkkiksilta sataa tukea rumaksi haukutulle Maria Veitolalle – Rakel Liekiltä tyhjentävä kommentti

    2. 2

      Helsinkiläinen Nina, 44, avautuu isäpuolen järkyttävistä teoista: ”Äiti katseli vierestä, mutta ei koskaan puuttunut”

    3. 3

      Kummisetä antoi 10-vuotiaalle tyttärelle lahjarahaa – Kela rokotti koko perheeltä 341,52 euroa/kk

    4. 4

      Traaginen onnettomuus Helsingissä – työkoneen kauha osui kävelijään, nainen kuoli vammoihinsa

    5. 5

      Stubb opetti Trumpille faktoja Ruotsista – viesti sytytti kiivaan keskustelun

    6. 6

      Tarkista ja kuuntele: Mikä oli Suomen listaykkösenä, kun sinä synnyit?

    7. 7

      Yleinen virhe wc-pöntöllä: Tästä syystä pyttyyn jää helposti ”jarrutusjäljet”

    8. 8

      Anu Saagim haukkui Maria Veitolaa rumaksi suorassa lähetyksessä – Veitola harmistui studioyleisön reaktiosta: ”Yleisö nauraa ja taputtaa”

    9. 9

      Nokialla pahoinpidelty 17-vuotias tyttö on kuollut

    10. 10

      Donald Trumpilta outo viittaus Ruotsiin: ”Katsokaa, mitä tapahtui eilen illalla Ruotsissa – kuka olisi uskonut?”

    11. Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Trump tölväisi heti demokraattien uutta puheenjohtajaa – sai tymäkän vastauksen

    2. 2

      Joel, 24, voitti melkoiset häärahat televisiossa – kisa katkesi huippukysymykseen

    3. 3

      4 eri mitoilla varustettua miestä avautuu seksielämästään: ”Teen parhaani sillä, mitä minulla on”

    4. 4

      Kuvat: Vähäpukeinen Salkkarit-kaunotar räväytti fetissihenkisenä – esiintyi sidottuna suorassa Putous-lähetyksessä

    5. 5

      Väentungos aiheutti ikävän tilanteen MM-Lahden iltakisoissa – osa katsojista sai pahoinvointikohtauksia eikä päässyt katsomoon

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Sipoolaisen perheenäidin automatka katkesi karulla tavalla Vantaalle – kuului ”järjetön pamaus”

    2. 2

      Muistatko suomalaisen Pets-duon kohublondit? Katosivat julkisuudesta ja muuttivat elämänsä suunnan täysin – tältä Tiina ja Sini näyttävät nyt

    3. 3

      Lestadiolaisperheessä kasvanut Johannes, 41, kertoo perheväkivallasta – isä rankaisi tv:n katsomisesta kumiletkulla

    4. 4

      MTV:n 24-vuotias teiniäiti odottaa jo kolmatta lastaan – lapsen isä mysteeri, ex-mies julkaisi tylyn viestin

    5. 5

      Cheek teki sukupaljastuksen – Wikipedia-sivu meni välittömästi uusiksi

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Julkkiksilta sataa tukea rumaksi haukutulle Maria Veitolalle – Rakel Liekiltä tyhjentävä kommentti

    2. 2

      Helsinkiläinen Nina, 44, avautuu isäpuolen järkyttävistä teoista: ”Äiti katseli vierestä, mutta ei koskaan puuttunut”

    3. 3

      Kummisetä antoi 10-vuotiaalle tyttärelle lahjarahaa – Kela rokotti koko perheeltä 341,52 euroa/kk

    4. 4

      Traaginen onnettomuus Helsingissä – työkoneen kauha osui kävelijään, nainen kuoli vammoihinsa

    5. 5

      Stubb opetti Trumpille faktoja Ruotsista – viesti sytytti kiivaan keskustelun

    6. Näytä lisää