Uudelleenkäytettävä raketti yrittää jälleen

Lento testaa ensimmäistä kertaa mullistavaa tekniikkaa, jonka avulla kantoraketin ensimmäinen vaihe palaa takaisin Maahan.

Ulkomaat
SpaceX-yhtiön raketin lähtölaskenta keskeytettiin.
Raketin lähtölaskennasta oli jäljellä enää alle kaksi minuuttia, kun tekninen vika aiheutti laukaisun keskeytyksen.Reuters-TV

SpaceX-yhtiön Falcon 9 -kantoraketti oli tarkoitus laukaista avaruuteen viime tiistaina. Sen kyytiläisenä on miehittämätön Dragon-rahtialus, jonta tehtävänä on kuljettaa 2,3 tonnia tavaraa Kansainväliselle avaruusasemalle.

Syynä lähtölaskennan keskeyttämiseen vain vähän ennen laukaisua oli raketin toisen vaiheen rakettimoottorin ohjauksessa havaittu mahdollinen vika, jota oli jo korjattu aikaisemmin. Tietokoneiden havaitsema poikkeava mittausarvo olisi johtanut automaattiseen lähdön keskeyttämiseen, joten lennojohtajat pysäyttivät kellon itse vain minuutti ja 21 sekuntia ennen suunniteltua lähtöaikaa.

Nyt Yhdysvaltain avaruushallinto Nasan tilauksesta tehtävä lento pyritään saamaan matkaan lauantaina klo 11.47 Suomen aikaa.

Alun perin laukaisu oli tarkoitus tehdä jo joulukuun 19. päivänä, mutta sitä lykättiin joululomien ylitse. Ennen laukaisua tehty moottorien koekäyttö keskeytyi ja raketin toisessa vaiheessa havaittiin kaksi pientä vikaa, jotka piti korjata ennen uutta yritystä. Falcon 9:n moottoreita haluttiin myös testata uudelleen ennen varsinaista laukaisua. Koska avaruusasemalle voidaan lähettää nykytekniikalla aluksia vain tiettyinä tarkasti määrättyinä hetkinä, siirtyi laukaisu tammikuun alkuun.

Falcon 9:n tuleva lento on merkittävä siksi, että se testaa ensimmäistä kertaa mullistavaa tekniikkaa, jonka avulla kantoraketin ensimmäinen vaihe palaa takaisin Maahan. Tällä haavaa kaikki satelliitteja, luotaimia ja avaruualuksia lähettävät raketit ovat käytännössä kokonaan kertakäyttöisiä, joten osien uudelleenkäyttäminen auttaisi leikkaamaan olennaisesti avaruuteen lentämisen kustannuksia.

Kyseessä on myös ensimmäinen Nasan rahtilento avaruusasemalle sitten viime lokakuussa tapahtuneen onnettomuuden, jolloin Orbital Sciences -yhtiön Cygnus-alus ja sen paritonninen rahtikuorma tuhoutuivat niitä kyytineen Antares-kantoraketin moottorin räjähdettyä välittömästi laukaisun jälkeen.

Venäläiset Progress-alukset ovat toimittaneet tarvikkeita asemalle myös sen jälkeen, joten asemalla olevat kuusi astronauttia eivät ole olleet pulassa. Avaruusasemalla on myös kuukausien varastot happea, vettä, ruokaa sekä polttoainetta.

Sekä Orbital Sciences että SpaceX tekevät rahtilentoja avaruusasemalle Nasan tilauksesta. Niiden ja venäläisen miehittämättömän Progressin lisäksi asemaa huolletaan japanilaisella miehittämöttömällä HTV-rahtialuksella sekä miehitetyllä venäläisellä Sojuz-aluksella.

Laskeutuminen on vaikeaa

SpaceX-yhtiö on Tesla-sähköautoistakin tunnetun nettimiljardööri Elon Muskin perustama avaruusyhtiö, jonka tavoitteena alusta alkaen on ollut kehittää kantoraketteja, joilla avaruuteen lentämisen hintaa voitaisiin leikata olennaisesti.

Yhtiön ensimmäinen kantoraketti oli pieni Falcon 1, joka teki ensilentonsa maaliskuussa 2006. Raketti toimi kunnolla vasta neljännella laukaisyrityksellä, mutta se auttoi yhtiötä kehittämään suuremman version raketistaan: tämä on nyt käytössä oleva Falcon 9.

Numero 9 tulee siitä, että raketin ensimmäisessä vaiheessa on yhdeksän moottoria. Suuri moottorien määrä johtuu paitsi siitä, että pienempityöntövoimainen rakettimoottori on helpompi kehittää ja edullisempi kuin suuri moottori, niin myös siitä, että nyt jopa kaksi moottoreista voi rikkoontua lennon aikana ilman, että raketti putoaa Maahan. Muilla raketeilla yleensä moottorin rikkoontuminen tarkoittaa kantoraketin ja sen hyötykuorman tuhoutumista.

Dragon-alusta kiinnitetään rakettiin konehallissa.
Teknikot liittivät Dragon-alusta Falcon 9 -rakettiin SpaceX-yhtiön tiloissa.NASA

Moottorit on suunniteltu monikertakäyttöisiksi, sillä Musk on kertonut alusta alkaen tavoittelevansa uudelleenkäytettävää kantorakettia. Käytännössä tämä tarkoittaa toistaiseksi vain raketin ensimmäistä vaihetta, joka on sen suurin ja kallein osa; Falcon 9:n tapauksessa se on 42 metriä korkea ja 3,7 metriä halkaisijaltaan oleva lieriö, jonka massa ilman polttoainetta on noin 18 tonnia ja jonka sisälle mahtuu 385 tonnia polttoainetta ja nestemäistä happea. Rakettimoottorit ovat sen alaosassa.

Ensimmäisen vaiheen tehtävänä on viedä yksi tai useampi ylempi vaihe sekä raketin kärjessä oleva hyötykuorma korkealle ilmakehässä, mistä ne pääsevät ponnistamaan Maata kiertävälle radalle. Ensimmäinen vaihe irtoaa ja putoaa alas mereen – näin raketti ei joudu kantamaan turhaa massaa mukanaan.

SpaceX on tutkinut erilaisia tapoja tuoda ensimmäinen vaihe ehjänä alas jo pitkään ja on päätynyt käyttämään futuristiselta vaikuttavaa menetelmää, missä vaiheen omat rakettimoottorit käyttävät ylijäämäpolttoainetta ja toimivat jarrujaketteina. Kun raketin kylkeen asennetaan ennen laskeutumista avattavat jalat, voi se laskeutua alas helikopterin tapaan pystysuoraan aivan kuten tieteiselokuvissa. Yhtiö on testannut tekniikkaa ensin pienellä ja sitten täysikokoisella koeraketilla.

Lisäksi edellisillä lennoilla oikeat, avaruuteen satelliitteja vieneet Falcon 9 -raketit ovat testanneet maahanpaluun eri vaiheita. Olennaisinta on moninkertaisella äänen nopeudella ilmakehään putoavan rakettivaiheen – epäaerodynaamisen metallilieriön – lennon hallitseminen ja hidastaminen ennen ilmakehän alaosiin saapumista. Sen jälkeen tapahtuva tarkkuuslaskeutuminen on niin ikään vaikeaa, mutta yhtiö uskaltaa nyt koittaa tätä.

Laskeutuminen tapahtuu Atlantin valtamerellä olevalle jalkapallokentän kokoiselle kauko-ohjatulle lavetille. Öljynporauslautoista lainatut moottorit pystyvät pitämään sen satelliittinavigoinnin avustamana oikeassa paikassa ja asennossa kolmen metrin tarkkuudella voimakkaassakin merenkäynnissä. Koska rakettivaiheen painopiste on hyvin alhaalla raskaiden moottorien vuoksi, pysyy vaihe jalkojensa varassa lavetilla. Kuljetuksen ajaksi jalat kuitenkin hitsataan kiinni metallipintaan.

Lennon jälkeen vaihe tarkistetaan ja huolletaan ennen uutta käyttöä.

Satelliittilaukaisut halvemmiksi

Nykyisin rahdin kuljettaminen Maata kiertävälle radalle maksaa noin 8 500 euroa kilogrammalta riippuen kantoraketista ja siitä, kuinka hyvin sen koko kapasiteetti saadaan laukaisussa käyttöön.

Kalleimpia ovat 1960-luvulta peräisin olevat amerikkalaiset Delta- ja Atlas-kantoraketit, ja edullisin on uuden sukupolven Falcon 9. Sen kilohinta avaruuteen on noin 3 500 euroa, ja mikäli ensimmäisiä vaiheita voidaan käyttää uudelleen suunnitellulla tavalla noin 40 kertaa, putoaa hinta Elon Muskin mukaan jopa noin 950 euroon kilogrammalta.

Näin suuri hintaero kilpailijoihin vaikuttaa varmasti satelliittilaukaisuiden kilpailutilanteeseen. Jo nyt Falcon 9 on saanut eurooppalaiset hankalaan tilanteeseen Ariane 5:n jatkosuunnitelmien kanssa. Nykyisellä, jo toistakymmentä vuotta vanhalla euroraketin versiolla kustannustaso on noin 8 800 euroa/kg, ja sen suunnitteilla ollut parannettu versio olisi nipistänyt hinnasta vain vähän.

Siksi viime vuoden joulukuussa olleessa Euroopan avaruusjärjestön jäsenvaltioiden ministeritason kokouksessa päätettiin tehdä raketista kokonaan uusi malli, nykyistä hieman pienempi ja edullisempi Ariane 6. Sekään ei pääse uudelleenkäytettävän Falcon 9:n hintatasoon, joten on mahdollista, että myös eurooppalaissuunnitelmiin tulee vielä muutoksia, mikäli SpaceX onnistuu laskeutumisessaan lauantaina.

Mahdollisuus onnistumiseen on Muskin mukaan vielä alle 50 %. Hän ja yhtiönsä ovat jo aiemmin osoittaneet, ettei heillä ole aikomustakaan antaa periksi, mikäli ensimmäinen yritys ei onnistuisi.

Muskilla on tulevaisuudelle vielä suurempiakin suunnitelmia: Falcon 9:stä on tekeillä voimakkaampi versio ja yhtiön Dragon-aluksen uusi versio on todennäköisesti seuraava amerikkalaisten käytössä oleva miehitetty avaruusalus.

Niin jättiraketti kuin miehitetty aluskin sopivat hyvin hänen haaveeseensa lähteä toden teolla asuttamaan Mars-planeettaa. Lauantain rakettilasketumiskoe saattaa olla siten myös askel eteenpäin kohti siirtokuntaa punaisen planeetan pinnalla.

Jari Mäkinen
kirjoittaja on Ranskassa asuva tieteeseen erikoistunut toimittaja