tekniikka | Tiedetuubi

Yli kaksi viikkoa sitten salaperäisesti kadonnut Malesian Airlinesin Boeing 777 sekä sen 239 matkustajaa ja miehistön jäsentä ovat nähtävästi syöksyneet Intian valtamereen yli 2000 km päähän Australian länsirannikosta.

Vaikka konetta on ennätetty nimittää jo mysteerikoneeksi ja toivoa sen ihmeellisestä löytymisestä joltain lentokentältä on elätelty, oli hyvin selvää, että suuri matkustajakone ei voi noin vain kadota.

Avain koneen liikkeiden selvittämiseen tuli koneesta teknisiä tietoja välittävän ACARS-laitteiston ja siihen yhteydessä olleen Inmarsat 3F1 -satelliitin välisistä lyhyistä yhteysmuodostuksista, vaikka varsinaista tietoa näiden yhteyksien aikana ei välittynytkään. Vaikka koneen ACARS-laitteisto oli joko tietoisesti sammutettu tai jonkin syyn vuoksi kytkeytynyt pois päältä, oli satelliitti siihen lyhyesti yhteydessä kerran tunnissa.

Aluksi näistä yhteyksistä voitiin laskea vain koneen etäisyys satelliitista ja määrittää sen perusteella kaksi kaarevaa käyrää Maan pinnalla, jotka veivät katoamispaikan tuntumasta luoteeseen Aasian yli kohti Afganistania ja lounaaseen meren päälle paikkaan, mistä nyt on löydetty paljon romua kellumasta.

Toistaiseksi romusta on vain rakeisia satelliittikuvia ja pikaisia näköhavaintoja, mutta todennäköisesti vuorokauden kuluessa niitä on päästy jo tutkimaan paikan päältä, kun laivat ennättävät kaukaiselle alueelle.

Ensin kiinalainen Iljushin IL-76 -etsintäkone havaitsi kappaleita meren pinnalla lauantain ja sunnuntain välisenä yönä Suomen aikaa, ja sen jälkeen australialainen P3 Orion löysi kaksi mahdollisesti kiinnostavaa kohdetta hieman eri paikasta, mutta samalta alueelta.

Tänään julkistettiin Inmarsatin tekemät lisätutkimukset lyhyistä signaaleista, ja niiden mukaan kone oli viimeisten yhteyksien aikana meren päällä menossa kohti kenties maapallon syrjäisintä merialuetta. Tieto oli niin varma, että malesialaiset vahvistivat koneen syöksyneen Intian valtamereen.

Nyt edessä onkin koneen kappaleiden ja sitten sen hylyn löytäminen. Ongelmana on meren syvyys (yli kolme kilometriä) ja syöksypaikan etäisyys (noin 2500 km lähteen Australiasta). Alueella vallitsee yleensä tuulinen ja myrskyisä sää, minkä lisäksi löytämistä hankaloittaa se, että tuon merialueen merivirtauksista ei ole kuin ylimalkaista tietoa.

Jos jotain hyvää etsinnästä siis on, tulee alueelta nyt paljon uutta tutkimustietoa.

Hankalaa etsimistä

Vaikka yleensä ajatellaan, että Maata kiertävistä kaukokartoitus- ja vakoilusatelliiteista voidaan havaita melkein kaikki mitä maapallon pinnalla tapahtuu, on todellisuus edelleen aivan toinen. Kun etukäteen halutaan kuvata jotain tiettyä paikkaa, onnistuu se helposti, mutta jos jälkikäteen halutaan kuvia tietystä paikasta, pitää vain kahlata läpi valtava määrä kuvia ja vain toivoa, että satelliitti on kuvannut juuri halutun kohdan.

Siinä missä mantereilta esimerkiksi rakennusten löytäminen on suhteellisen helppoa, ei myrskyävän meren pinnalta epämääräisten, mahdollisesti osittain upoksissa olevien kappaleiden löytäminen ole helppoa.

Lentokoneista etsiminen ei ole paljoakaan helpompaa, sillä mitä korkeammalla ollaan, sitä vaikeampaa pienten kappaleiden näkeminen on. Jo liikennelentokoneesta matkalentokorkeudesta katsottuna ison laivan näkeminen tyynellä merenpinnalla vaatii harjaantumista. Mikäli taas lennetään matalammalla, voidaan katsoa kerrallaan alas vain hyvin pientä aluetta.

Tutkasta tai erilaisista etsintälaitteista ei juuri ole iloa lentokoneesta tulleiden osien ja kappaleiden etsinnässä; paras väline on ihmisen silmä.

Tyypillisiä mereen syöksyneestä koneesta pinnalle kellumaan jääneitä kappaleita ovat istuimen pehmusteet, koneen ontot komposiittimateriaaleista tehdyt osat (kuten peräsin) ja pelastusliivit. Voi olla, että myös matkustajat ovat ennättäneet laittaa liivit päälleen ja kelluvat kuolleina niiden varassa.

Koneen hylyn löytäminen meren pohjasta on myös hankalaa ja aikaa vievää, mutta varmasti se onnistuu. Mikäli sen hätälähettimet ovat edelleen voimissaan – mikä on vielä mahdollista – se saatetaan paikantaa hyvällä onnella nopeastikin. Muussa tapauksessa hylky pitää vain etsiä määrätietoisesti pohjasta kaikuluotaimilla.

Tässä auttavat robottiluotaimet, jotka sahaavat pohjan lähellä automaattisesti ohjelmoitua reittiä pitkin ja tulevat välillä pintaan ladattavaksi ja tuomaan tietojaan. Koko eteläisen Suomen kokoisen alueen haravoiminen parin sadan metrin siivuina kestää mahdollisesti vuoden päivät, ellei pitempäänkin.

Todennäköisesti apuun hälytetään norjalaisen Kongsberg-yhtiön tekemä Remus 6000 -sukellusrobotti, joka pystyy luotaamaan pohjaa jopa kuuden kilometrin syvyydessä. Kuva siitä on alla.

Miten AF447 löytyi?

Kyseessä on jo toinen kerta, kun matkustajakoneen hylkyä etsitään syvältä meren pohjasta. Edellisen kerran näin tehtiin kun vuonna 2009 Atlantiin syöksynyttä Air France Airbus A330 -konetta luodattiin parin vuoden ajan – mutta lopulta koneen mustat laatikot saatiin tuotua pinnalle ja tutkittavaksi. Niiden avulla onnettomuus saatiin lopulta selvitettyä.

Nyt tehtävästä tulee vielä vaikeampi, mutta epäilemättä MH370:n tapaus voidaan selvittää.

AF447:n etsintään käytettiin kolmea Remus 6000 -sukellusrobottia. Ne ovat torpedolta näyttäviä laitteita, jotka voivat toimia 22 tuntia veden alla ja kulkevat sukelluksissa noin 10 kilometriä tunnissa. Laitteen massa on noin 850 kiloa.

Ne voivat skannata allaan olevaa merenpohjaa kaikuluotaimella noin 600 metrin leveydeltä. Tutkimisesta teki vaikeaa se, että merenpohja ei ollut tasaista, vaan siinä oli kilometrin korkeuseroja ja tämän "vuoristoisen" pohjan merivirrat olivat paitsi yllättäviä, niin toisinaan myös voimakkaita.

Virtauksia koitettiin määrittää poijujen avulla etukäteen, mutta ne eivät antaneet mitään yksiselitteistä kuvaa.

Pitkälti merivirtojen epämääräisyyden vuoksi AF447:n etsintä meni ensin ohitse koneesta. Noin vuoden ajan etsijät skannasivat väärää aluetta meren pohjasta, ennen kuin hylyn todennäköinen sijaintipaikka määritettiin uudelleen parempien tietojen perusteella. Se olikin suoraan putoamispaikan alla.

Nyt malesialaiskoneen onnettomuustutkijat ovat ottaneet opiksi, ja koittavat selvittää merivirtojen olemusta jo nyt paitsi kelluvien osien löytämiseksi, niin myös etsinnän helpottamiseksi. Merenpohja on kuitenkin nyt tasaisempaa kuin Atlantin puolivälissä.

Kun Air Francen koneen hylyn uusi todennäköinen paikka oli saatu selville, työ eteni nopeasti. Vain parin viikon etsinnän jälkeen koneen hylky löytyi mutaisesta merenpohjasta vedenalaisten vuorten välisestä kanjonista noin 3,2 kilometrin syvyydestä. Kaikuluotaimen lisäksi Remusissa oli kamera, mikä ottikin pian kuvia koneen osista (kuva yllä).

Koneen mustien laatikkojen irrottamiseen ja pinnalle tuomiseen tarvittiin jo erilaisia robotteja. Ne, kuten Remuskin, oli lainattu syvänmeren öljynporaajilta, joille toiminta kilometrienkin syvyydessä on rutiinia.

Kuvat: Kongsberg, Australian ilmavoimat RAAF ja Ranskan siviili-ilmailuviranomainen BEA.

Jari Mäkinen

Alla olevan jutun julkaisun jälkeen koneesta on tullut uutta tietoa ja siitä kerrotaan uudessa artikkelissa Malesialaiskoneen etsintä voi alkaa.

On kulunut 10 päivää siitä, kun Malaysia Airlinesin Boeing 777 katosi yllättäen matkallaan Kuala Lumpurista Pekingiin mukanaan 239 matkustajaa ja miehistön jäsentä. Teknisen vian tai sään sijaan syypää näyttää olleen ohjaamossa.

Viimeisen runsaan viikon aikana lentokoneen vaiheista on tullut paljon uutta ja uskomatonta tietoa, mutta aivan yhtä ennen näkemätöntä on ollut sekava tapa, millä malesialaiset ovat onnettomuutta tutkineet. Vaikka lopullinen onnettomuustutkimus kuuluukin maalle, jonka alueelle kone on mahdollisesti pudonnut, on päävastuu konetta etsittäessä ja sen katoamista tutkittaessa ollut Malesian viranomaisilla.

Samalla merialueilta koneen jäänteitä etsineet alukset ovat kuuleman mukaan kyllä tehneet parhaansa, mutta heillä ei ole ollut käytössään vastaanottimia, joilla koneen mustien laatikoiden signaalit olisi voitu havaita. Alueen sotilastutkien tekemät havainnot eivät ole ole olleet hyviä, mikä joko johtuu siitä että sotilaat eivät halua kertoa kaikista havainnoistaan tai he haluavat peittää nolon tiedon siitä, etteivät he havainneet juuri mitään suuresta liikennelentokoneesta, joka lensi heidän ilmatilansa läpi.

Malesialaisten onnettomuustutkijoiden esityksessä ollut kartta mahdollisesta koneen reitistä.

Mitä koneen liikkeistä nyt tiedetään?

Kuala Lumpurin siviilitutka kadotti lennon HM370 näkyvistään noin klo 1:30 yöllä lauantaina maaliskuun 8. päivänä, aivan kuten sen pitikin. Kun kone lensi reitillään kohti Kiinaa, sen piti ylittää Vietnamin ilmatila, joten koneen piti siirtyä Ho Chi Minhin tutka-aseman hoitoon. Vietnamilaiset odottivat koneen saapuvan, mutta eivät olleet huolissaan ennen kuin vasta parin tunnin päästä, koska reittikoneet voivat olla myöhässäkin. Malesialaiset puolestaan olettivat koneen siirtyneen jo eteenpäin.

Mikäli HM370 oli syöksynyt, se olisi pudonnut juuri pahimpaan mahdolliseen aikaan kahden tutkan välissä, mutta kuten nyt on havaittu, kone jatkoikin lentoaan tämän jälkeen tuntien ajan. Eikä se, että katoaminen tapahtui juuri Malesian ja Vietnamin välissä juuri tuolloin voi olla pelkkää sattumaa.

Pikemminkin näyttää siltä, että kone on joko kaapattu, otettu jollain tavalla haltuun tai sen lentäjät ovat tietoisesti muuttaneet koneen reittiä. Se tapahtui määrätietoisesti ja ikään kuin tarkistuslistan avulla: koneen tutkavastaaja, joka helpottaa lennonjohtoa tunnistamaan ja paikantamaan koneen, kytkettiin pois päältä, ja sen jälkeen koneen teknisiä tietoja lentoyhtiön huoltoon lähettävä ACARS-systeemi sammutettiin – tai ainakin sammutettiin melkein, sillä onneksi laite oli hetkittäin lyhyesti yhteydessä senkin jälkeen tietoa välittäviin satelliitteihin ja näistä lyhyistä yhteydenmuodostuksista saatiin tärkeää lisätietoa koneen mahdollisista liikkeistä.

Vaikka lyhytyhteyksien aikana ei koneen ja satelliitin välillä liikkunut lainkaan varsinaista tietoa, ne kertoivat koneen olleen edelleen lennossa ja niistä pystyttiin laskemaan lentokoneen ja satelliitin välinen etäisyys. Kun tähän yhdistettiin malesialaisten lopulta kertomat tiedot sotilastutkiensa mahdollisista havainnoista, etsintöjä laajennettiin alkuperäiseltä merialueelta Vietnamin ja Malesian välissä Malakansalmelle Malesian länsipuolella.

Viimein lauantaina, 15. maaliskuuta – siis viikkoa tapauksen jälkeen – malesialaiset ottivat kunnolla huomioon lentokoneiden tietoja välittävän yhtiön ja satelliitteja ylläpitävän Inmarsatin kertomat tiedot koneen ACARS-järjestelmän yhteyksistä.

Niiden perusteella etsintä kohdistui nyt kahteen suuntaan, minne kone olisi voinut lentää: joko kone oli suunnannut luoteeseen kohti Kazakstania tai Intian valtameren suuntaan etelään. Koneesta saatiin tietoja noin seitsemän tunnin ajan katoamisen jälkeen. Valitettavasti satelliitit eivät pystyneet paikantamaan konetta tarkasti, vaan ainoastaan sen etäisyys Intian päällä boin 36 000 kilometrin korkeudessa olevasta satelliitista saatiin selville karkeasti.

Vasta nyt etsinnässä näytti olevan loogisuutta ja jotain järkeä. Asiaan varmastikin vaikuttaa myös se, että paikalla malesialaisia ovat auttamassa mm. Air Francen Atlantilla kadonneen koneen etsintään osallistuneet ranskalaisviranomaiset sekä Boeing-yhtiön asiantuntijat. Koneen etsimiseen osallistuu myös monen maan viranomaisia, mukaan luettuna Yhdysvaltain laivasto herkillä laitteillaan.

Edelleen on varsin omituista, että koneesta ei ole minkäänlaisia havaintoja. Mikäli kone olisi lentänyt kohti luodetta, se olisi lentänyt Thaimaan, Myanmarin, Kiinan, Bangladeshin, Butanin, Nepalin, Intian, Pakistanin, Afganistanin ja Turkmenistanin ilmatilassa, ja siitä olisi varmasti havaintoja. Ainakin olettaisi, että Kiinan ja Intian tutkat olisivat sen havainneet ja maat olisivat lähettäneet hävittäjäkoneita tunnistamaan tunkeutujaa.

Mikäli kone on puolestaan lentänyt meren päälle ja syöksynyt sinne, sen löytäminen tulee olemaan vaikeaa – mutta ei mahdotonta.

Kaikki koneeseen mahdollisesti liittyvät löydöt kartalla. Kuva: Aviation Herald

Matalalla vai korkealla?

Ensitietojen mukaan kone olisi pudonnut nopeasti alas lentokorkeudesta "onnettomuuden" jälkeen, ja tämä sopisi myös siihen teoriaan, että lentäjät tai kaappaajat olisivat halunneet lentää mahdollisimman matalalla, jotta tutkat eivät olisi saaneet koneesta havaintoja. Koneella tosin olisi pitänyt lentää silloin lähes pintaa hipoen, mikä liikennelentokoneella on hyvin hankalaa. Etenkin yöllä.

Matalalla lennettäessä myös koneen polttoaineenkulutus lisääntyy voimakkaasti verrattuna matkalentokorkeuteen, eikä kone olisi silloin voinut lentää sitä noin seitsemää tuntia, minkä se näyttää nyt olleen ilmassa.

Muutamien epäilysten mukaan kone olisi voinut myös nousta nopeasti ylöspäin, runsaasti sen hyväksytyn lakikorkeuden yläpuolelle, yli 14 kilometrin korkeuteen. Kenties lentäjät, jotka voivat hengittää happinaamareilla, päästivät siellä koneen paineistuksen pihalle ja tainnuttivat täten matkustajat ja muun miehistön. Se olisi loogista, mikäli kyseessä olisi ollut kaappaus, sillä näin kukaan ei olisi tullut häiritsemään lentoa. Ikävä sivuseuraus tosin olisi voinut olla, se, että matkustajat (panttivangit) olisivat kuolleet, mikäli lento korkealla olisi jatkunut pitkään.

Kaappausta vastaan tosin puhuu ainakin edelleen se, että kukaan ei ole kertonut ottavansa vastuuta koneen kaappaamisesta. Konetta ei ole – ainakaan vielä – löytynyt lentokentältä jostain Kazakstanista tai matkalta sinne. Koneen lentäjillä ei myöskään ole ollut kunnollisia syitä itsemurhaan tai koneen haltuunottoon.

Voi tietysti ajatella, että konetta on koitettu ottaa haltuun ja lentäjät ovat taistelleen sitä vastaan esim. yrittämällä nousta korkealle ja tainnuttamalla siellä kaapparit. Kenties he ovat samalla nuupertuneet itse ja kone on lentänyt itsekseen meren päälle ja pudonnut polttoaineen loputtua. Tai kaapparit ovat lentäneet itse koneen merelle ja kaappaajataho antaa kuulua itsestään vasta myöhemmin.

Suurin osa teknisistä syistä tai huonon sään aiheuttamista mahdollisuuksista on kuitenkin suljettu jo pois. Ohjaamossa tapahtunut tulipalo, joka olisi sattumalta sammuttanut laitteita juuri tuossa järjestyksessä, ja jota lentäjät olisivat koittaneet tukahduttaa nousemalla harvaan ilmaan, on tietysti yksi vaihtoehto – mutta varsin epätodennäköinen.

Vaikka tietoa on vielä vähän ja koneen kohtalo näyttää erittäin omituiselta, tapaus varmasti selviää vielä. Iso Boeing 777 ei katoa satelliittiaikaan vilkkaasti liikennöidyille merialueille samalla tavalla jäljettömiin kuin nykymittapuun mukaan pienet lentokoneet katosivat merien ylilennoilla 1950-luvulla.

Markus Hotakainen

Kuka muistaa ikivanhan tv-sarjan Salainen agentti 86 ja sen tollon päähenkilön Maxwell Smartin salaisissa neuvonpidoissa käyttämän "hiljaisuushupun" (cone of silence)? Todellisuus on jälleen kerran tarua ihmeellisempää, sillä yhdysvaltalaisen Duke Universityn tutkijaryhmä on onnistunut suunnittelemaan ja myös toteuttamaan kotelon, joka tekee kappaleista akustisesti näkymättömiä – tai oikeastaan kuulumattomia.

Kun jokin kappale kappale suljetaan rei'itetyistä muovilevyistä tehdyn pyramidimaisen laatikon sisään, ääniaallot käyttäytyvät kuin kappaletta ei olisi olemassakaan. Akustinen kätkö toimii kolmiulotteisesti eli tulivatpa ääniaallot ja havaittiinpa niitä mistä suunnasta tahansa, ne käyttäytyvät ikään kuin niiden tiellä ei olisi minkäänlaista estettä.

Kotelo vaikuttaa rakenteeltaan yksinkertaiselta, mutta sen suunnittelu on vaatinut työlästä ja aikaavievää laskentaa ääniaaltojen käyttäytymisestä ja vuorovaikutuksesta levyjen ja niissä olevien reikien kanssa. Koska ääniaallot kulkevat kotelossa lyhyemmän matkan kuin heijastuessaan sen alla olevasta pinnasta, levyjen täytyy hidastaa niiden etenemistä.

Steven Cummerin johtama ryhmä testasi akustista häivetekniikkaa tutkimalla ensin tasaisesta pinnasta heijastuneita ääniaaltoja, sitten pinnalla olevan pallon poikkeuttamia ääniaaltoja, ja lopuksi "kuulumattomuusviitan" kautta kulkeneita ääniaaltoja. Tulosten mukaan kotelo toimi laskelmien mukaan: ääniaallot kulkivat sen läpi aivan kuin ne olisivat pelkästään heijastuneet tasaisesta pinnasta.

Vaikka koejärjestely oli yksinkertainen ja osoitti ainoastaan, että teknisesti temppu on mahdollinen, sille on kaavailtu jo monenlaista käyttöä. Tutkijaryhmä teki kokeensa ilmassa, mutta ääniaallot käyttäytyvät samalla tavalla vedessä. Ilmeinen sotilaallinen sovellus onkin sukellusveneiden "kadottaminen" kaikuluotainten kuuluvista.

Tekniikkaa voidaan kuitenkin käyttää myös rauhanomaisempiin tarkoituksiin, esimerkiksi konserttisalien suunnittelussa. "Jos johonkin on pakko sijoittaa rakenteellisista syistä vaikkapa tukeva palkki, joka heikentäisi tilan akustiikkaa, sen vaikutus on mahdollista poistaa uudella tekniikalla", Cummer visioi.

Akustisesta piilosta kerrotaan Duke Universityn uutissivulla ja video ääniaaltojen käyttäytymisestä löytyy täältä.

Tutkimus julkaistiin Nature Materials -lehdessä 9. maaliskuuta.

Jari Mäkinen

Huom: Uusin konetta ja sen katoamista käsittelevä artikkeli on Malesialaiskoneen etsintä voi alkaa. Sitä ennen tuorein juttu oli Kadonneen malesialaiskoneen sekavista liikkeistä uutta tietoa. Alla oleva ensimmäinen aiheesta tehty juttumme päivitettiin viimeisen kerran torstaina 13.3. ja on vanhentunut. Sen pohdinnat toki pätevät yleisesti kummallisesti katoaviin koneisiin.

Kiinan avaruusviranomaiset kertovat keskiviikkona, että heidän kaukokartoitussatelliittinsa ottamista kuvista on löydetty kaksi suurta, meren pinnalla kelluvaa kappaletta, jotka ovat alueella, minne malesialaiskone on saattanut pudota. Koneen osien mahdollinen löytäminen olisi tärkeä askel eteenpäin onnettumuustutkinnassa, mutta toistaiseksi osia ei ole löytynyt. Torstaina aamulla tulleiden tietojen mukaan lentokoneen ACARS-laitteiston lähettämien moottorien toimintatietojen mukaan kone olisi lentänyt pitkäänkin oletetun syöksyajan jälkeen ja samalla siitä olisi tehty tutkahavaintoja. Tiedot ovat kuitenkin hyvin sekavia ja osittain ristiriitaisia (mm. moottorinvalmistaja Rolls-Roycen mukaan ACARS-viestejä ei olisi tullut).

Kiinalainen satelliittikuva

Päivitämme juttua seuraavan kerran, kun löydöt varmistetaan tai koneen liikkeistä saadaan uutta tietoa..

Malesialaisen lentoyhtiön Boeing 777-200 -liikennelentokone katosi tutkasta ja siihen menetettiin radioyhteys perjantaina illalla. Kone matkalla Kuala Lumpurista Pekingiin mukanaan 227 matkustajaa ja 12-henkinen miehistö, kun se todennäköisesti putosi alas ja tuhoutui juuri ennen siirtymistään Malesian ilmatilasta Ho Chi Minhin johtamaan Vietnamin ilmatilaan. Onnettomuus tapahtui arviolta klo 1:22 yöllä paikallista aikaa, siis noin 19:22 Suomen aikaa perjantaina 7. maaliskuuta illalla. Illan kuluessa onnettomuus varmistui, kun kone ei ollut laskeutunut minnekään alueen lentokentälle ja sen polttoaine olisi loppunut.

Onnettomuuden syy on toistaiseksi täysin tuntematon, koska koneesta ei lähetetty minkäänlaista hätäviestiä ja sää alueella oli hyvä. Myöskään koneen automaattinen hätälähetin ei käynnistynyt. Tutkahavainnot koneen viimeisistä liikkeistä eivät olleet kovin luotettavia, koska se lensi tapahtuman aikaan meren päällä noin 193 kilometrin päässä Kota Bharun rannikosta (Malesiassa).

Alueen maiden pelastusviranomaiset ja merivoimat ovat etsineet alueelta merkkejä meren pinnalta laivoin, lentokonein ja sukellusvenein. Lauantaina iltapäivällä uutiset kertoivat vedestä löytyneen suuren öljylautan, mutta se ei nähtävästi ollut peräisin koneesta. Nyt merestä on löytynyt osia, joiden yhteydestä tapaukseen ei ole vielä varmuutta. Vaikka liikennelentokone on metallia, on siitä runsaasti kelluvia osia (muun muassa kaikki istuimien pehmusteet), joten niitä todennäköisesti tulee löytymään ennemmin tai myöhemmin. Jos osat ovat hyvin laajalla alueella, on kone hajonnut korkealla, mutta voi myös olla, että kone on onnistunut tekemään jokseenkin hallitun pakkolaskun mereen ja uponnut heti sen jälkeen, jolloin osia ei ole juuri päässyt ulos koneen sisältä. Silloin pinnalla ei ole juuri mitään.

Alla oleva kuva on Aviation Herald -verkkosivustolta.

Mikä pudotti koneen?

Virallisesti onnettomuudesta ei luonnollisestikaan ole vielä mitään tietoa, mutta erilaisia mahdollisuuksia voi toki pohtia. Seuraavassa ei oteta lainkaan huomioon kaappausta tai lentäjien mahdollisia tietoisesti tekemiä toimia.

Periaatteessa koneen putoaminen noin vain matkalentokorkeudesta on lähes mahdotonta tavallisen teknisen vian vuoksi, sillä esimerkiksi moottorihäiriössä kone olisi voinut jatkaa eteenpäin yhdellä moottorilla. Ja vaikka kumpikin moottori olisi sammunut samanaikaisesti, olisi kone voinut liitää tasaisesti varsin pitkälle ja tehdä hallitun pakkolaskun.

Yleisesti ottaen lento-onnettomuuksiin on hyvin harvoin yhtä ja ainoaa syytä, vaan kyseessä on epäonninen tapahtumaketju, missä useampi vika tai virhe yhdessä saa aikaan onnettomuuden. Yksinään mikään niistä ei olisi riittänyt tuhoon, ja kaikkein todennäköisimmin tässäkin tapauksessa yhden syyn sijaan lopulta paljastuu rypäs erilaisia asioita, jotka ovat saanet aikaan tragedian.

Kiinalaisten tutkahavaintojen mukaan kone olisi tullut yllättäen ja nopeasti alaspäin. Sen lentosuunta olisi muuttunut nopeasti koillisesta (24°) luoteeseen (333°). Vaikka kone tuli alas nopeasti, nähtävästi se siis ei hajonnut ilmassa osiin. Korkealla tapahtunut, koko koneen rikkonut räjähdys olisi myös levittänyt romua mereen ja sitä olisi varmasti jo nyt havaittu pinnalla kellumassa. Siten esimerkiksi suuri pommi tai koneeseen osunut ohjus eivät ole todennäköisiä.

Pienempi räjähdys sen sijaan on yksi mahdollisuus: räjähdys voi vaurioittaa koneen ohjausjärjestelmiä, runkoa tai kenties jopa siipeä siten, että kone alkaa syöksyä nopeasti alaspin. Pommin lisäksi tällainen räjähdys voi johtua esimerkiksi siivessä, rungon keskellä tai perässä korkeusvakaajassa olevan polttoainetankin sisällä olevan polttoainehöyryn räjähtäessä tai matkatavaroissa olevista vaarallisista aineista (esimerkiksi litiumioniakuista). Polttoaineräjähdys on erittäin epätodennäköinen, mutta tällaisia tapauksia tunnetaan – kuuluisin on vuonna 1996 New Yorkin luona tapahtunut TWA-yhtiön Boeing 747:n onnettomuus, joka johti olennaisiin parannuksiin polttoainesäiliöiden suunnittelussa. Nyt ilman sijaan polttoainetankkien sisälle johteaan typpeä, joka ei räjähdä.

Ensimmäinen Boeing 777:lle tapahtunut onnettomuus oli tulipalo: Egyptairin 777-200 tuhoutui Kairon lentoasemalla vuonna 2011, kun lentoperämiehen happinaamarin happisäiliön syöttölaitteistossa oli tulipalo. Sen alkuperää ei saatu selville, mutta palo levisi nopeasti, koska ilman lisäksi mukana oli puhdasta happea. Kone oli tuolloin maassa ja sen matkustajat sekä miehistö pääsivät turvaan, mutta mikäli palo olisi tapahtunut lennossa, se olisi todennäköisesti johtanut onnettomuuteen. Kenties juuri tällaiseen onnettomuuteen kuin nyt...mutta onnettomuuden jälkeen sähköjärjestelmiä parannettiin ja on hyvin epätodennäköistä, että tämäntyyppinen palo tapahtuisi uudelleen.

Rahtitilassa tapahtuneiden räjähdysten tai nopeasti levinneiden tulipalojen vuoksi on sen sijaan menetetty useampia koneita, tosin yleensä nämä ovat olleet erityisiä rahtikoneita. Pitkänmatkanlentokoneissa kuljetetaan kuitenkin matkustajien tavaroiden lisäksi runsaasti rahtia ja tämä on eräs todennäköisimmistä onnettomuusskenaarioista.

Sää onnettomuuspaikalla oli hyvä, joten esimerkiksi Air Francen koneelle Etelä-Atlantilla vuonna 2009 tapahtuneen onnettomuuden kaltainen tapahtumaketju ei ole todennäköinen. Kone joutui silloin voimakkaaseen ukkosmyrskyyn ja lentäjät menettivät koneen hallinnan. Periaatteessa hyvissä lento-olosuhteissakin saattaa kuitenkin olla silloin tällöin voimakkaita tuulia ja muita ilmavirtauksia, eli niin sanottuna ilmakuoppia, jotka täristävät konetta voimakkaasti tai saavat sen joko nousemaan tai putoamaan nopeasti. Normaalisti tällaiset eivät saa aikaan muuta kuin sotkua matkustamossa, mutta myös henkilövahingot ovat tavallisia, koska käytävällä olleet tai istuimissaan turvavyö auki olleet matkustajat heittelehtivät ympäriinsä. Koneet kuitenkin kestävät hyökytyksen ja lentäjät saavat pian koneen hallintaansa.

Lentäminen korkealla ohuessa ilmassa tosin on vaativaa, koska kone sakkaa (sen siipien nostovoima katoaa) varsin pian lentonopeuden laskiessa ja toisaalta kone saattaa lentää helposti "ylinopeutta". Siksi yleensä matkalennolla käytetään autopilottia, joka pitää koneen koko ajan optimaalisessa nopeudessa halutulla lentokorkeudella. Lentäminen "käsin" onnistuu kuitenkin myös korkealla ja kovaa lennettäessä, ja sitä harjoitellaan jatkuvasti.

Tällä lennolla ohjaamossa oli myös kokenut miehistö: 53-vuotiaalla kapteenilla oli 18 365 lentotuntia takanaan ja lentoperämies oli 27 vuoden iästään huolimatta ennättänyt keräämään jo 2763 tuntia lentämistä. Tosin kokeneillekin lentäjille tapahtuu virheitä, kuten viime kesällä, jolloin korealaisen Asiana-yhtiön Boeing 777 syöksyi San Fransiscon kansainvälisellä lentoasemalla erittäin hyvissä lento-olosuhteissa; onnettomuudessa kuoli onneksi "vain" yksi henkilö, hänkin pelastustoimien yhteydessä paloauton yliajossa saamiinsa vammoihin.

On mahdollista, että malesialaiskone on nyt joutunut niin sanottuun kirkkaan ilman turbulenssiin, pudonnut sen seurauksena nopeasti alaspäin ja miehistö on jostain syystä menettänyt tilannetajunsa ja siten kone syöksyi alas. Tai kokeneempi kapteeni oli juuri tapauksen aikaan vaikkapa toiletissa, ja ohjaimissa ollut nuorempi lentäjä ei ole saanut enää konetta kallintaansa.

Finnairin Jussi Ekman kirjoittaa mainiosti erilaisista turbulensseista blogissaan. Kuten hänkin toteaa, harjoitellaan turbulenssitapauksia lentokoulutuksessa ja lennoillakin niin paljon, että se ei ole kovin todennäköinen syy malesialaiskoneen onnettomuuteen – ellei asiaan liity jotain muuta.

Yksi mahdollisuus on vielä koneen paineistuksen yllättävä menettäminen. Jos koneen runkoon on tullut vaikka huomaamatta jääneen korroosion vuoksi repeytymä tai vaikkapa paineistusta säätelevä venttiili on rikkoontunut, ilmanpaine koneen sisällä on laskenut nopeasti. Paineenmenetystapauksessa matkustajien happinaamarit putoavat ja lentäjien tulee laittaa omat, paremmat happinaamarit päähän välittömästi. Heti sen jälkeen koneen lentokorkeutta tulee pudottaa mahdollisimman nopeasti, mutta jälleen koneen rakennetta mahdollisesti rikkovaa ylinopeutta välttäen. Vaikka normaalisti tämä tapahtuu turvallisesti eikä siihen sisälly muuta varaa kuin happivajeesta kärsimistä, voi pikainen pudotus saada aikaan vaurioita koneelle. Mikäli paineistuksen katoaminen on johtunut vaikkapa vaurioituneesta rakenteesta, voi kuvitella, että vaurio on kasvanut nopean korkeuden pudottamisen aikana ja kone olisi siten rikkoontunut vähitellen. Tai sitten runko on pettänyt lähes kokonaan jo matkalentokorkeudessa. Tai jos lentäjät eivät ole saaneet naamareitaan ajoissa päähän, he kenties eivät ole kyenneet hallitsemaan laskua kunnolla. No, nämä kuvitelmat ovat kuitenkin epätodennäköistä.

Boeing 777 – eräs luotettavimmista liikennelentokoneista

Onnettomuuskone oli Boeing 777-200ER, eli amerikkalaisyhtiön vuonna 1995 esittelemän, nyt erittäin suositun laajarunkokoneen lyhyempi versio, joka pystyy lentämään hyvin pitkälle. Pitkänmatkanvarustukseen kuuluu myös normaalia tehokkaammat palosammuttimet rahtitilassa.

Kyseinen kone oli rekisteriltään 9M-MRO ja järjestyksessään 404. valmistunut 777. Se teki ensilentonsa vuonna 2002, joten kone oli nyt 12 vuotta vanha – ei mitenkään harvinaisen iäkäs. Se oli lentänyt 53 465 tuntia ja tehnyt yhteensä 7525 lentoa. Viimeisin huolto koneelle oli tehty 23. helmikuuta 2014. Pientä siipeä vaurioittanutta kolaria lukuun ottamatta koneelle ei ole tapahtunut onnettomuuksia, ja sitä on huollettu asianmukaisesti. Koneessa on kaksi Rolls-Royce Trent 892 -moottoria.

Boeing 777 ja sen kaksi päätyyppiä 777-200 ja pitempi 777-300 ovat osoittautuneet erittäin luotettaviksi. Kahden vuosikymmenen aikana koneille on tapahtunut vain kolme suurempaa onnettomuutta, joista viime kesän Asiana-yhtiön onnettomuus oli viimeisin. Sitä ennen British Airwaysin 777-200 putosi Maahan vuonna 2008 laskeutumisen aikana, kun sen moottorit menettivät tehonsa jäähileiden tukittua polttoaineensyötön. Kummassakaan viimeisessä kahdessa tapauksessa itse lentokone ei ole ollut syynä onnettomuuteen. Matkalennolla tämän onnettomuuden tapaan koneita ei ole siis menetetty kertaakaan ja myös vaaratilanteita on ollut erittäin vähän.

Tällä hetkellä lähes 1200 Boeing 777-konetta on liikenteessä ympäri maailman ja yhtiön mukaan koneet ovat tehneet kaikkiaan noin viisi miljoonaa lentoa ja lentäneet yli 18 miljoonan tunnin ajan.

Ennen kuin lisätietoja onnettomuudesta saadaan ja esimerkiksi koneen hylky paikallistetaan, on varsin hankalaa sanoa onnettomuudesta mitään tarkempaa. Historian perusteella kuitenkin rahtitilasta alkanut, äkkiä levinnyt sekä mahdollisesti haitallisia kaasuja matkustamoon ja ohjaamoon levittänyt tulipalo (tai räjähdys) on kuitenkin todennäköisin.

Onneksi merialue onnettomuuspaikalla on varsin matalaa, joten hylyn nostaminen tai ainakin koneen mustien laatikkojen saaminen ei ole vaikeaa. Mustissa laatikoissa on veden allakin toimiva paikannussignaalilähetin, jonka avulla hylky voidaan varmasti paikantaa. Esimerkiksi Air Francen Atlantiin pudonnut kone saatiin nostettua pinnalle kuukausien kuluttua onnettomuudesta, vaikka meri oli putoamispaikalla hyvin syvä.

Kuten tuossa tapauksessa, niin myös nyt huomio kiinnittyy varmasti enemmän laitteistoihin, jotka lähettävät automaattisesti koneen tietoja satelliittien kautta talteen lennon aikana. Jo nyt vikatapauksissa lentokoneen systeemit välittävät tietoa lentoyhtiön huolto-osastolle itsestään, mutta näistä tiedoista ei välttämättä ole paljoa hyötyä onnettomuustutkinnalle. Samalla tekniikalla koneet voisivat lähettää sijainti- ja perustietonsa säännöllisin väliajoin, jolloin – ellei muuta – niin koneen putoamispaikan sijainti olisi nopeasti tiedossa.

WWW syntyi täällä 25 vuotta sitten Jari Mäkinen Ke, 12/03/2014 - 14:28

Jari Mäkinen

25 vuotta sitten, maaliskuussa 1989, Euroopan hiukkastutkimuskeskus CERNissä, Genevessä, työskennellyt fyysikko Tim Berners-Lee ehdotti Robert Cailliaun kanssa kehittämäänsä uudenlaista tapaa yhdistää ja jakaa tietoa internetin välityksellä.

Internet sinällään ei enää ollut mitään uutta 1980-luvun lopussa, mutta tietojen välittäminen sen kautta onnistui pääasiassa tiedostoja paikasta toiseen siirtämällä. Kaikkein käyttäjäystävällisin tapa selata tietoja oli gopher-niminen protokolla, missä tekstitiedostot olivat hierarkisesti listamuotoon järjestettyinä. Gopher-sivustoissa ei kuitenkaan ollut hypertekstiä tai kuvia, jotka olivat puolestaan olennainen osa uutta Berners-Leen ehdottamaa tiedonhallintajärjestelmää.

Hänen CERNin sisällä tehty ehdotuksensa "Information Management: A Proposal" johti ensin CERNin oman nettisivun tekemiseen. Tuo sivu ei ollut nykymittapuun mukaan erityinen, mutta kun vuonna 1993 CERN alkoi jakaa WWW-ohjelmistoa julkisesti ja antoi sen avoimena lähdekoodina kaikkien käyttöön, käynnistyi vallankumous. Tässä auttoi huomattavasti Marc Andreessenin kehittämä ensimmäinen graafinen selainohjelma Mosaic, joka julkaistiin samana vuonna. Suurin osa myöhemmistä selaimista (kuten Netscape Navigator ja Internet Explorer) jäljittelivät Mosaicia.

Ilman WWW:tä todennäköisesti jokin muu vastaava systeemi olisi syntynyt, koska netin voima oli liian suuri kahlittavaksi, mutta koska WWW oli ensimmäinen ja erittäin käyttökelpoinen, perustuu internetin käyttäminen nykyisin pääasiassa siihen. Vuosien varrella WWW:n pohjalla oleva hypertekstikoodi HTML on kehittynyt voimakkaasti, mutta yhä kaiken takana on 25 vuotta sitten CERNissä kehitetty WWW ja esi-HTML.

Tim Berners-Lee on palkittu työstään eri palkinnoilla, muun muassa vuonna 2004 Millennium-palkinnolla.

Nykyisin hän toimii Massachusetts Institute of Technologyn yhteydessä olevan World Wide Web Consortiumin johtajana. Tämä W3C-nimellä tunnettu konsortio juhlistaa tänä vuonna yhdessä World Wide Web -säätiön kanssa WWW:n 25-vuotista historiaa monenlaisin tapahtumin, joita on niin netissä kuin ympäri maailmaa fyysisesti. Tavoitteena on paitsi juhlia, niin myös pyrkiä pitämään internet avoimena, vapaana ja kaikkien saavutettavissa olevana tietoverkkona.

Robert Cailliau unohdetaan yleensä webin kehittäjistä puhuttaessa; otsikkokuvassa hän esitteli vuonna 2004 käytävää, missä hän oli työssä Berners-Leen kanssa vuonna 1989. Hän kertoo tässä haastattelussa omin sanoin WWW:n synnystä; nauhoitus tehtiin vuonna 2004, jolloin Cailliau oli vielä työssä CERNissä.

Alla on Berners-Leen tervehdys 25-vuotiaalle WWW:lle.

Ensimmäinen WWW:n rakennekaavio oli tällainen:

Jari Mäkinen

Suomessa on otettu käyttöön maailman tarkin painovoiman muutoksia mittaava laite. Kyseessä on Geodeettisen laitoksen Metsähovin tutkimusasemalla Kirkkonummella sijaitseva suprajohtava gravimetri. Sillä voidaan havaita painovoiman vaihteluita, jotka ovat voimakkuudeltaan vain miljoonasosan miljoonasosa normaalista painovoimasta.

Maan painovoima muuttuu jatkuvasti. Tämä ei tunnu, mutta on huomattavissa jokapäiväisessä elämässä esimerkiksi Kuun ja Auringon synnyttämistä valtamerten vuorovesistä. Suprajohtavalla gravimetrillä havaittavat ilmiöt ovat miljoonia kertoja heikompia. Osa muutoksista johtuu esimerkiksi maanjäristysaaltojen tai ilmanpaineen vaihtelun synnyttämistä maankuoren pienistä korkeuden vaihteluista. Osa syntyy paikallisista massan muutoksista, kuten pohjaveden korkeuden tai lumipeitteen paksuuden muuttumisesta.

Uusi laite on niin herkkä, että se pystyy helposti havaitsemaan lähellä seisovan tutkijan vaikutuksen painovoimaan.

Mikä ihmeen gravimetri?

Yksinkertaisin mahdollinen painovoimamittari on pieni punnus, joka päästetään putoamaan vapaasti tyhjässä tilassa. Kun sen putoamiskiihtyvyyttä mitataan tarkasti, saadaan selville painovoiman – siis putoamiskiihtyvyyden suuruus. Maan pinnalla se on keskimäärin 9,81 m/s², eli tämä on yksi g.

Käytännössä gravimetrit ovat erittäin tarkkoja vaakoja, joilla mitataan kierrejousen avulla metallisen punnuksen painoa.

Nykyaikaisessa suprajohtavassa gravimetrissä metallijousi on kuitenkin korvattu sähkömagneetilla ja mittauksen tarkkuus perustuu suprajohtavaan ilmiöön, jossa aineen sähkönvastus katoaa kokonaan. Tässä nyt käyttöön otetussa maailman tarkimmassa gravimetrissä on niobium-metallista tehdyt sähkökelat, jotka on jäähdytetty lähelle absoluuttista nollapistettä (-273,15 °C).

Vastuksetta kiertävä sähkövirta synnyttää kelan ympärille vakaan magneettikentän ja äärimmäisenkin pienet painovoiman muutokset pyrkivät muuttamaan magneettikentässä leijuvan niobiumpallon paikkaa, jolloin tätä seuraamalla voidaan määrittää painovoimamuutoksen suuruus. Kun yhden ilmaisimen sijaan laitteessa on kaksi samanlaista ilmaisinta, on se vielä aiempia malleja tarkempi.

Mitä gravimetrillä tehdään?

Maanjäristysaaltoja mittaavien seismometrien ohella suprajohtava gravimetri on ainoa laite, jolla pystytään tutkimaan Maan sisärakennetta ja siellä tapahtuvia ilmiöitä. Suuren herkkyyden ja pitkäaikaisen mittausvakauden ansiosta sillä voidaan seurata myös hitaita painovoiman muutoksia.

Metsähovissa tutkitaan paikallisen hydrologian, kuten pohjaveden ja lumipeitteen massanmuutosten aiheuttamia painovoiman muutoksia, ja Itämeren vedenkorkeuden vaihtelun vaikutusta. Suomessa tehtyjä havaintoja on yhdistetty koko maapallon painovoimamuutoksia mittaavien satelliittien havaintoihin, jolloin voidaan selvittää eri ilmiöiden vaikutusta. Näin saadaan entistä tarkempia tietoja esimerkiksi jäätiköiden sulamisesta ja merenpinnan noususta.

Metsähovin suprajohtava gravimetri on osa maailmanlaajuista verkkoa, johon kuuluu 32 asemaa. Havainnot kootaan kansainväliseen datapankkiin, jossa ne ovat tutkijoiden vapaasti käytettävissä.

Uusi gravimetri korvaa vuodesta 1994 toimineen laitteen, joka on maailman vanhin yhtäjaksoisesti toiminnassa oleva suprajohtava gravimetri.

Kuvassa erikoistutkija Heikki Virtanen ja Richard Warburton ovat siirtämässä nesteheliumia uuteen gravimetriin (sininen laite oikealla).

Teksti perustuu Geodeettisen laitoksen tiedotteeseen. Kuvat: Jyri Näränen / Geodeettinen laitos

SPOT-satelliittikuvia saa pian ilmaiseksi Jari Mäkinen Pe, 07/03/2014 - 13:08

Jari Mäkinen

Vapaasti käytettäväksi tulevien julkishallinnollisten kuvien ja tietojen vyöry jatkuu: nyt erään maailman tunnetuimman Maan pintaa kuvaavan kaukokartoitussatelliitin, ranskalaisen SPOT-satelliitin kuvat tulevat vapaasti käytettäväksi. Ensimmäinen sadan tuhannen kuvan sarja tulee saataville vielä tämän vuoden aikana.

Ranskan kansallinen avaruustoimisto CNES, satelliittien alkuperäinen tilaaja ja tietojen omistaja, päätti asiasta tänään yhdessä SPOT-satellittien rakentajan ja niiden käytöstä vastaavan Spot Image -yhtiön omistajan Airbus Defense and Space -yhtiön (entinen EADS Astrium) kanssa. Kyseessä eivät tosin ole aivan uusimmat kuvat, vaan jo vanhentuneen ja toimintansa lopettaneen SPOT-4 -satelliitin ottamat vähintään viisi vuotta vanhat ja resuluutioltaan yli 10 metriä olevat kuvat.

Nämäkin tosin ovat erittäin hyviä ja tarkkoja, ja niiden avulla voidaan tehdä paljon tutkimusta – ja ne ovat myös yksinkertaisesti kauniita. Kun kuvat tulevat saataville, käyttäjät pääsevät käsiksi laajaan kuva-arkistoon yksinkertaisesti kirjautumalla palveluun sisään ja hyväksymällä käyttöehdot. Ainakin aluksi käyttö on rajattu tutkimukseen, mutta on mahdollista, että myöhemmin kuvien avulla voidaan luoda uusia palveluita samaan tapaan kuin monella muulla viime aikoina vapautetulla avoimella julkisella datalla.

Kuvien avulla voidaan tarkkailla muun muassa maankäyttöä, seurata urbanisoitumista sekä aavikoitumista, tehdä korkeuskarttoja, parantaa maatalouden tehokkuutta ja kartoittaa metsiä sekä ekosysteemejä. Joissain kuvissa nähdään myös hieman pinnan alle, jolloin esimerkiksi arkeologit ovat voineet löytää aiemmin näkymättömiä raunioita. Samoin merien ja jäätiköiden tarkkailuun satelliittikuvat ovat erittäin käyttökelpoisia, koska laajoilta asumattomilta alueilta on vaikeaa saada muuten tietoja.

Nyt tehty päätös on osa CNESin ja Spot Imagen hanketta, jolla ne osallistuvat maailmanlaajuiseen maapallosta tietoja yleishyödylliseen käyttöön jakavaan verkostoon. Siihen kuuluu myös jo aiemmin perustettu Planet Action -nettisivu, jonka kautta kaukokartoitustietoja mahdollisesti hyödyntäville ammattilaisille on ollut saatavilla satelliittikuvia, geograafista tietoa ja näiden käsittelyssä tarvittavia ohjelmistoja.

SPOT-satelliitit, joita on avaruudessa parhaillaan kaksi, ottavat noin puoli miljoonaa kuvaa vuodessa, eli noin 700 kuvaa vuorokaudessa. Monia näistä on myös Airbus Defence & Spacen kuva-arkistossa.

Otsikkokuvassa on Agger Tange Tanskassa SPOT-5:n kuvaamana vuonna 2002. Alla on SPOT-5 taiteilijan kuvaamana.

Tehdään tuohta tuohesta Toimitus Ti, 04/03/2014 - 15:39

Toimitus

Ellei puhdetöitä oteta huomioon, on toistaiseksi koivun ulkokuorella, eli tuohella, Suomessa lähinnä polttoarvoa. Sellutehtailla ja sahoilla koivutukit kuoritaan mekaanisesti suurissa rummuissa, joten tuohta on saatavilla suuria määriä.

Tuohelle on koitettu löytää muitakin käyttökohteita, ja nut VTT:n ja Savonlinnan yrityspalvelut Oy selvittävät osaltaan uudenlaisten tuohiperäisten tuotteiden tuotantomahdollisuuksia ja liiketoimintamalleja.

Koivu eroaa edukseen muista puulajeistamme: puolet koivutuohen painosta koostuu betuliinista ja suberiinin rasvahapoista, joilla voitaisiin korvata mäntyhartsia ja -öljyä teknokemian tuotteissa. Ne saadaan irti tuohesta liuotinuutolla ja lipeäkäsittelyllä, minkä jälkeen loput kuoriosasta voidaan polttaa.

Tuohen valkoinen väri johtuu betuliinista. Se on terveydelle vaaraton, vettä hylkivä, puhtaanvalkoinen terpeeniyhdiste. Sen jäykkä rakenne ja korkea sulamispiste mahdollistavat hyödyntämisen esimerkiksi polymeerien ja hartsien valmistuksessa.

Betuliinilla on myös bioaktiivisia ominaisuuksia, joilla voi olla tulevaisuudessa suuri merkitys. Tällä hetkellä betuliinia hyödynnetään kaupallisesti lähinnä kosmetiikassa ja luontaistuotteissa.

Myös suberiini on vaaraton rasvahapposeos. Muun muassa sen vettä hylkivä ja voiteleva ominaisuus tekee siitä teollisuuden kannalta mielenkiintoisen raaka-aineen polymeereihin, hartseihin ja voiteluaineisiin.

Betuliinin ja suberiinin jatkeilla voi korvata maaleissa, liimoissa, musteissa ja kumissa käytettyä mäntyhartsia ja -öljyä. Useista tutkimuksista ja patenteista huolimatta tuotteita ei ole vielä markkinoilla jakeiden hinnan ja niukan saatavuuden takia. Raakamäntyöljyn hinta on noussut huomattavasti viime vuosina ja trendi jatkunee, kun mäntyhartsin ja -öljyn käyttö lisääntyy biodieselin tuotannossa.

VTT tutkii betuliinista valmistettujen yhdisteiden hyödyntämistä myös vasta-aineena viruksille, alkuelämille ja bakteerille sekä syövän hoidossa. Betuliini-pohjaiset aineet ovat uudentyyppinen, lupaava yhdisteryhmä. Tehokkaimmat niistä estivät mikrobien ja syöpäsolujen kasvua erittäin hyvin VTT:n soluviljelmillä tehdyissä kokeissa.

Lisää tehoa tuotantoon!

Yhdisteiden erottaminen suuressa mittakaavassa edellyttää useiden miljoonien eurojen arvoisen uuttolaitoksen rakentamista, joten tuotantokustannukset ovat vielä tässä vaiheessa kannattavan tuotannon esteenä.

Tällä hetkellä suberiinia ei ole kaupallisesti saatavilla ja korkealuokkaisen betuliinin kilohinta pyörii jopa sadoissa euroissa. VTT:n alustavien laskelmien mukaan yhdisteiden tuotantokustannukset voisivat parhaimmillaan lähestyä raakamäntyöljystä valmistettujen jakeiden hintoja, kun uuttolaitos toimii koivuvaneritehtaan yhteydessä.

Tämänhetkisistä tuotannon esteistä huolimatta kyseessä on varteenotettava mahdollisuus Suomen puusektorille, joka tarvitsee uusia avauksia. Tätä tutkitaan parhaillaan useissa kotimaisissa ja kansainvälisissä hankkeissa.

Yksi konkreettinen hanke on vireillä Savonlinnassa. Siellä BioBarkery-hankkeessa selvitetään parhaillaan yhdisteiden tuotto- ja markkinointimahdollisuuksia. Ideaalinen sijaintipaikka voisi olla Pääskylahden teollisuusalueella UPM:n vaneritehtaan välittömässä läheisyydessä. Tehdas käyttää pelkästään koivua raaka-aineena ja kuoren polttoenergiaa ei voida hyödyntää täysmääräisesti. VTT:n, Savonlinnan yrityspalvelut Oy:n ja paikallisten yritysten toteuttama selvitys valmistuu keväällä, ja silloin ratkeaa, miten kannattavaa betuliinin ja suberiinin rasvahappojen eristäminen teollisessa mittakaavassa olisi. Haasteena on löytää sovelluskohteet, joissa suunnitellun uuttolaitoksen tuotantovolyymi ja -hinta kohtaavat.

Juttu on käytännössä suoraan lainattu VTT:n tiedotteesta Koivutuohen yhdisteistä monipuolinen bisnesmahdollisuus Suomen teollisuudelle.

Kuva: Flickr / smerikal

Suomalaisia mukaan aurinkovenekisaan Toimitus Ti, 04/03/2014 - 12:13

Toimitus

Mikkelin ammattikorkeakoulun opiskelijat lähtevät kesällä aurinkoveneiden maailmanmestaruustaistoon, Dong Energy Solar Challange -kilpailuun Alankomaissa.

Kaksi vuotta sitten Mamkin ja Kymenlaakson ammattikorkeakoulun (Kyamk) yhteisjoukkue sijoittui luokkansa kolmanneksi. Nyt kisapelinä on sama vene, mutta luonnollisesti parannettuna. Kesäkuun 28. päivänä alkavan kanaalien kiertelyn jälkeen Mamkin venejoukkue kisaa myös Monte Carlo Cupissa Monacossa 10.–12. heinäkuuta.

Tulevan kesän MM-kilpailuun Mamk ja Kyamk osallistuvat eri joukkueilla. Mamkin Midnight Sun Mamk -vene ja kahdeksan hengen joukkue kisaavat kahden hengen ”Challenge B” -luokassa, missä veneessä on kuljettajan lisäksi kyydissä yksi matkustaja. Vaatimus matkustajasta tuo luonnollisesti haasteita veneen suunnitteluun, sillä suunnittelua ei voi tehdä täysin nopeuden ehdoilla. Kisajoukkue ja veneen rakennusryhmä ovat Mamkin materiaali- sekä ympäristötekniikan opiskelijoita, joiden tukena on koulun henkilökuntaa.

Kyamk osallistuu teknillisesti haastavimpaan Top Class -luokkaan, jossa saa mm. olla vapaavalintaiset aurinkopanelit ja muitakin kalliita ratkaisuja, joiden avulla veneiden nopeudet on viety huippuunsa.

Midnight Sun Mamk -veneen tekniikka perustuu aurinkopaneelein ladattavaan akkuun ja sähkömoottoriin, joka on sijoitettu ruoripotkuriin veneen alle niin, että mekaaniset voimalinjasta tulevat häviöt on saatu mahdollisimman pieniksi.

Veneen runko on tehty hiilikuitumateriaalista, johon on yhdistetty kevyttä luonnonkuitua ja korkkia. Materiaaleja yhdistämällä on pystytty säilyttämään rakenteen keveys ja lujuus. Luonnonkuitujen käytöllä voidaan vaikuttaa materiaalien aiheuttamaan ympäristökuormitukseen ja tuoda tuotteelle uusia ominaisuuksia. Mikkelissä opiskelijat ovat valmistaneet kisaveneen lisäksi muun muassa sählymailoja, joiden rungossa on yhdistetty pellavakuitua ja muita materiaaleja. Rakenteen lujuuden ja keveyden lisäksi pellavakuidulla on onnistuttu tuomaan uusi tuntuma peliin erilaisten vaimennusominaisuuksien myötä.

Talven aikana veneen runko on saatu valmiiksi ja seuraavaksi on vuorossa tekniikan asentaminen. Nyt käynnissä on opiskelijoille ja muille kiinnostuneille tarkoitettu kilpailu veneen värityksen suunnittelusta; aikaa osallistumiseen on 20.3. saakka. Tarkemmat tiedot kilpailusta ravintola Dexin aulassa, missä vene on myös esillä viikolla 10.

Tekniset tiedot

Rungon pituus: 7,7 metriä
Rungon leveys: 1,6 metriä
Uppouma: 295 kg (ilman kuljettajia 155 kg)
Vetolaite: itse suunniteltu ruoripotkuri
Sähköjärjestelmä: Akku ja aurinkopaneelit (5 kpl)
Huippunopeus: n. 20 km/h
Uppoamaton, vakaa ja kääntyy lähes paikallaan

Teksti perustuu Mikkelin ammattikorkeakoulun tiedotteeseen.

Ihanaa: akku, joka ei räjähdä Jari Mäkinen Ma, 17/02/2014 - 12:05

Jari Mäkinen

Niitä on nykyisin joka puolella, isompia ja pienempiä: litiumpolymeeriakkuja.

Kun känny räjähtää, Tesla-sähköauto syttyi tuleen tai Boeingin uudet Dreamlinerit pysyivät maassa kuukausikaupalla, oli syypää akkutekniikka. Tarkemmin sanottuma akku, joka ylikuumeni ja leimahti liekkeihin. Litiumiin perustuvalla akkutekniikalla on ikävä taipumus syttyä tuleen, jos lataamisessa menee jokin vikaan. Siksi litiumioniakut tarvitsevat lähes elektroniikkaa, joka valvoo jatkuvasti akuston kennojen jännitettä ja lämpötilaa sekä tasaa kennojen varausta.

Nyt Pohjois-Carolinan yliopiston Chapel Hillin kampuksen tutkijan Joseph DeSimonen vetämä tutkimusryhmä on keksinyt uudenlaisen polymeerin, mikä kesyttää akkupalot. Ainakin toivottavasti. Keksintö on periaatteessa yksinkertainen, mutta käytännössä vaikea temppu korvata akkujen etästabiilit ja siksi paloherkät aineet rauhallisesti käyttäytyvällä polymeerillä.

Suurin osa nyt käytössä olevista litiumioniakuista on jo polymeeriakkuja. Niissä litium on polymeerissä orgaanisen liuottimen sijaan. Verrattuna aikaisempiin litiumioniakkuihin polymeeriakut ovat helposti muotoiltavissa, ne ovat lujempia ja edullisempiua valmistaa.

Kummassakin tapauksessa akun toiminta perustuu siihen, että akun positiivinen elektrodi (katodi) on valmistettu litiumoksidista ja negatiivinen (anodi) grafiitista tai muusta hiilipohjaisesta aineesta. Kun akku latautuu, litiumionit kulkevat anodista katodiin, ja varauksen purkautuessa liikenne on toiseen suuntaan. Ioniliikenne tapahtuu akun sisällä elektrolyyttiaineessa. Yleisesti elektrolyyttinä käytetty aine on dimetyylikarbonaatti, joka on hyvin ionirikasta ja sopii tehtävään erinomaisesti, paitsi että sillä on yksi ikävä ominaisuus: se on hyvin paloherkkää jopa huoneenlämmössä.

Metailleista kaikkein kevyimmällä litiumilla on suurin sähkökemiallinen jännite ja siksi sen energiatiheys on suuri, mutta myös se on kemiallisesti erittäin reaktiivinen. Litium siis reagoi voimakkaasti muiden aineiden kanssa – eli syttyy helposti tuleen. Yhdessä paloherkän elektrolyytin kanssa se on tehokas, mutta ei kovin mielekäs kumppani. Hyvien ominaisuuksien vuoksi niiden kanssa on pitänyt vain osata tulla toimeen.

Pienissä akuissa käytetään pieniä määriä ja lataukset ovat hyvin pieniä, joten paloherkkyys ei ole ongelma. Sen sijaan suurempia varausmääriä ja tehoja käytettäessä, siis esimerkiksi autoissa (kuten Tesla) ja lentokoneissa (kuten Dreamliner), paloherkkyys on otettava huomioon. Olennaisinta on valvoa koko ajan akun latausta ja toimintaa, ja katkaista lataus, jos lämpötila alkaa nousta.

Yllä olevassa kuvassa matkapuhelimen sisällä oleva, normaalisti hyvin ohut akku on paisunut virheellisen latauksen vuoksi. Se on kuuma ja voi syttyä leimahtaen tuleen milloin tahansa.

Ei tullut kotilokarkoitinta, vaan akkupolymeeri

Tutkijoiden alkuperäinen tavoite oli löytää luonnollinen materiaali, joka estäisi kotiloiden ja meressä olevien eläinten kiinnittymisen laivojen runkoihin. Niiden häätämiseen käytetään nykyisin monenlaisia varsin myrkyllisiäkin aineita.

Kun he testasivat kehittämäänsä ainetta, perfluoropolyeetteriä, joka tunnetaan tuttavallisesti myös lyhenteellä PFPE, he huomaisivat sen liukenevan helposti litiumsuolaan. Suurin osa polymeereistä ei sekoitu lainkaan suolan kanssa, mutta tämä sekoittui.

PFPE ei sinällään ole mikään uusi aine, sillä sitä on käytetty mm. osana voiteluaineita jo pitkään.

Tutkijaryhmä keksi, että polyetyleeniglygoli (PEG) ja PFPE voisivat yhdessä toimia erinomaisena elektrolyyttinä. Kun he yhdistivät sitten nämä dimetyylikarbonaatin – akkujen "alkuperäisen", paloherkän elektrolyytin – kanssa, oli tuloksena hämmästyttävä aine. Se ei ollut vain stabiili ja turvallinen, vaan myös olennaisesti tehokkaampi kuin alkuperäinen elektrolyytti.

Sitä käyttämällä akku latautuu nopeasti ja sen energiatiheys on paljon aiempaa suurempi. "Parannus on tajuttoman suuri", toteaa DeSimone akateemisesti.

Mikäli sähköauton, kuten kuvassa olevan Nissan Leafin, akut korvattaisiin PFPE-dimetyylikarbonaattiakuilla, voisi akkupaketti olla olennaisesti pienempi.

"Kaikkein tehokkain yhdiste olisi litium ja ilma, jonka energiatiheys olisi bensiinin luokkaa", jatkaa DeSimone: “monet ovat koittaneet tehdä sellaista, mutta litium ja happi eivät tule hyvin toimeen keskenään.”

Uudella PFPE-elektrolyytillä päästään lähelle tätä.

Markkinoille uudet akut päässevät tosin vasta parin vuoden päästä, sillä tekniikan muokkaaminen sarjatuotantoon kestää oman aikansa. Ensimmäiset sovelluskohteet ovat todennäköisimmin ilmailussa ja merikäytössä, sillä kaiken muun hyvän lisäksi uusi akkutekniikka kestää aiempia paremmin äärimmäisiä sääolosuhteita.

Juttu perustuu UNC Chapel Hillin tiedotteeseen Researchers build nonflammable lithium ion battery. Tutkimus akuista on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä 10. helmikuuta.

Tilaa aihepiirin tekniikka RSS-syöte

Malesialaiskoneen etsintä voi alkaa

Hankalaa etsimistä

Miten AF447 löytyi?

Kadonneen malesialaiskoneen sekavista liikkeistä uutta tietoa

Mitä koneen liikkeistä nyt tiedetään?

Matalalla vai korkealla?

"Kuulumattomuusviitta" tekee kappaleista akustisesti olemattomia

Mikä pudotti malesialaiskoneen?

Mikä pudotti koneen?

Boeing 777 – eräs luotettavimmista liikennelentokoneista

Maailman tarkin painovoimamittari Suomeen

Mikä ihmeen gravimetri?

Mitä gravimetrillä tehdään?

Lisää tehoa tuotantoon!

Tekniset tiedot

Ei tullut kotilokarkoitinta, vaan akkupolymeeri

Etsi Tiedetuubista

AIHEALUEET

ERIKOISTA

TIEDETUUBI

KLUBI