Nasan uudet avaruustaksit

Drago v2 ja CST-100
Drago v2 ja CST-100

Yhdysvaltain avaruushallinto Nasa julkisti valintansa uusista avaruusaluksista, joilla amerikkalaiset (ja todennäköisesti myös kanadalaiset, japanilaiset ja eurooppalaisetkin) pääsevät lentämään avaruusasemalle vuoden 2017 jälkeen. Siihen saakka nykysuunnitelman mukaan miehistönvaihdot hoidetaan kokonaan venäläisillä Sojuz-aluksilla. Etenkin Yhdysvalloissa tämä riippuvuus on otettu vakavasti, ja myös turvallisuuden näkökulmasta on hyvä, että liikenne asemalle ei ole kiinni vain yhdestä alustyypistä.

Nasan näkökulmasta asia on selvästi kaupallinen: se rahoittaa ensin alusten tekemistä ja ostaa sen jälkeen kuljetuspalvelut avaruusasemalle näitä aluksia käyttäviltä yhtiöiltä. Näin rahdin lisäksi kaupalliset toimijat saavat kuljettaa parin vuoden päästä myös ihmisiä Maan ja kiertoradan välillä.

Nasa valitsi vähemmän yllättäen jo aikaisemmin rahaa alustensa kehittämiseen saaneet Boeingin ja SpaceX:n, joskin se, että pientä avaruussukkulaa kehittänyt Sierra Nevada Corporation jäi kokonaan ilman rahaa, oli pieni mullistus. Tosin jo etukäteen levinneiden huhujen mukaan Nasa oli antamassa kolmelle yhtiölle vain 1,5 tilausta, yhdelle täydet resurssit avauuskelpoisen aluksen ja tekemiseen sekä testaamiseen avaruudessakin, ja toiselle rahaa työn jatkamiseen.

Tietyssä mielessä tilaus olikin puolitoistakertainen, sillä Boeing sai rahaa 4,2 miljardia dollaria ja SpaceX 2,6 miljardia. Molempien tilaus oli kuitenkin samanlainen, joten SpaceX saa luvan tuottaa saman palvelun Nasalle huomattavasti edullisemmin. Joko Boeing on ollut tarjouksessaan vain paljon tehottomampi ja kalliimpi, tai sitten käytännössä suuri osan sen saamasta rahasta on aluepolitiikkaa, jolla halutaan palkata sukkulaohjelman työttömiksi jääneitä avaruusalan työntekijöitä.

Kaksi erilaista, samanlaista alusta

Tulossa olevat avaruustaksit ovat kumpikin periaatteessa perinteisiä kapselityppisiä aluksia, jotka laukaistaan avaruuteen kantoraketeilla ja jotka tulevat takaisin Maahan yksinkertaisesti putoamalla.

Olennaisin ero alusten välillä on siinä, miten laskeutuminen putoamisen päätteeksi hoidetaan: Boeingin CST-100 -niminen alus luottaa laskuvarjoihin, kun taas SpaceX:n Dragon v2 käyttää rakettimoottoreita, joilla se hidastaa vauhtiaan ja laskeutuu vähän kuten helikopteri pystysuoraan pehmeästi haluttuun paikkaan.

Dragon v2:n nimi tulee siitä, että se on toinen versio nykyisestä Dragon-aluksesta, jolla SpaceX huolehtii jo nyt avaruusaseman rahtikuljetuksista Orbital Sciences -yhtiön ohella. Nyky-Dragonin tapaan Dragon v2 laukaistaan avaruuteen yhtiön omalla Falcon 9 -kantoraketilla.

Hieman viilatulta Apollo-kapselilta näyttävään CST-100:n verrattuna moderni Dragon v2 on hyvin design-henkinen, mikä näkyy rakettilaskeutumisen lisäksi myös sen sisällä. Linjakkaiden kuppi-istuinten ohella aluksen litteä ohjauspaneeli laskeutuu kaasujousien avustamana astronauttien eteen ja siinä on suuret kosketusnäytöt. Kaikkein tärkeimmät toiminnat voidaan hoitaa myös toimintavarmoin mekaanisin kytkimin.

Uutta Dragon v2:ssa on myös se, että sen osien tekemisessä käytetään runsaasti teollista 3D-printtausta. Esimerkiksi aluksen SuperDrago-rakettimoottorien tärkeimmät osat on printattu, jolloin niistä saadaan kevyitä ja kestäviä.

Moottorit toimivat myös pelastusraketteina, eli ne sinkoavat aluksen myös ylös kantoraketista mahdollisessa hätätilanteessa.

Vaikka Boeingin CST-100 näyttää perinteiseltä, on se luonnollisesti kokonaan uusi alus. Sen rakenteet, materiaalit ja elektroniikka ovat tätä päivää. Alus on myös Apolloja suurempi, sillä kolmen sijaan sen sisään mahtuu seitsemän avaruuslentäjää. Samoin Dragon v2:n kyytiin mahtuu seitsenhenkinen miehistö. Olennaista on myös se, että alukset voivat tuoda astronauttien lisäksi varsin paljon rahtia takaisin Maahan.

Boeing käyttää kapselinsa avaruuteen nostamiseen Atlas 5 -kantorakettia. Kenties osa yhtiöiden saamista eri suuruisista summista johtuu tästä, sillä Atlas 5:n listahinta laukaisulle on noin 150 miljoonaa dollaria, kun taas SpaceX myy Falcon 9:n laukaisuita nyt hintaan 60 miljoonaa dollaria. Kunhan Falcon 9 saadaan pian osittain uudelleenkäytettäväksi, tulee sen hinta putoamaan edelleen.

Puoliavoin maksusitoumus

Nasan nykytyyliin tehty tilaus riippuu vielä monesta asiasta, erityisesti Yhdysvaltain tulevasta politiikasta – eli siitä, kuinka paljon Nasa saa rahaa.

Tämän Commercial Crew Transportation Capability (CCtCAP) -hankkeen puitteissa on tähän saakka rahoitettu Boeingin ja SpaceX:n lisäksi Sierra Nevada Corporation, ja nyt valitut kaksi yhtiötä voidaan vastaisuudessa leikata vielä yhdeksi tai sitten Nasa tulee käyttämään kummankin yhtiön palveluita samanaikaisesti.

Nasan nyt tekemä tilaus kattaa aluksen viimeistelyn sekä testaamisen ja vähintään kaksi tai enintään kuusi lentoa avaruusasemalle. Lennoilla on oltava mukana ainakin neljä astronauttia.

Ylös lentämisen ja alas palaamisen lisäksi alusten tärkeä tehtävä on olla myös avaruusaseman pelastusaluksina. Siksi niiden toiminta-ajan tulee olla ainakin 210 vuorokautta.

Kummankin aluksen tulee käydä vielä läpi tiukat testit ja tehdä vähintään yksi koelento avaruuteen ainakin yksi NASAn astronautti mukaan. Ensimmäistä kertaa siis amerikkalaisyhtiöt tulevat lennättämään henkilökuntaansa avaruuteen ikään kuin taksikuskeina. Venäjällä tämä ei ole mitään uutta, sillä jo pitkään avaruusyhtiö Energia on lennättänyt omia kosmonauttejaan avaruusasemalle.

Dream Chaser oli päätöksen häviäjä, mutta sen pienoismallia jo koelentänyt yhtiö ei tiedä vielä mitä tehdä tämän jälkeen: jatkaako avaruusturismi mielessä, odottaa muuta kehitelyrahaa Nasalta vai heittää pyyhe kehään.

Dragon V2 on avaruusvallankumous

Dragon V2:n esittely
Dragon V2:n esittely
Dragon V2 lennossa
Dragon V2 laskeutuu

SpaceX -yhtiö esitteli eilen uudelleenkäytettävän, miehitettyihin avaruuslentoihin sopivan avaruusaluksen, joka saa nykyiset Sojuzin näyttämään T-Fordeilta: Dragon V2 ei ole vain cool, vaan myös vallankumous.

Yhtiön perustaja ja sen moottori Elon Musk ei ole Steve Jobsin kaltainen suureellinen esiintyjä, eikä hänen tarvitsekaan, sillä hänen tuotteensa puhuvat puolestaan. Siinä missä SpaceX on onnistunut jo tekemään itse, omin voimin puhtaalta paperilta paitsi maailman nykyaikaisimman kantoraketin ja sen mukana avaruusasemalle rahtia vievän Dragon -kapselin, ovat monet muut avaruusalan suuryhtiöt kaikella kokemuksellaan ja käytettävissä olevalla tekniikallaan pysyneet stagnaattisesti viime vuosituhannella. Muskin SpaceX tulee mullistamaan avaruuslentämisen uudella aluksellaan.

Uuden aluksen julkistus tulee myös juuri sopivaan aikaan, kun katsotaan maailmanpoliittista tilannetta: Yhdysvalloille on erittäin hankalaa lentää kansainväliselle avaruusasemalle venäläisellä Sojuzilla, ja samalla NASAn johdolla tehtävä uusi avaruusalus on pahasti myöhässä. Samoin muut suunnitteilla olevat amerikkalaiset miehitetyt avaruusalukset ovat lipsuneet aikatauluistaan.

Lisäksi ne kaikki näyttävät nyt Dragon V2 -kapseliin verrattuna todella antiikkisilta.

Olennaisinta Dragon V2:ssa on se, että se on uudelleenkäytettävä ja pystyy laskeutumaan rakettimoottoriensa avulla pystysuoraan helikopterin laskeutumistarkkuudella melkeinpä minne vain maailmassa. Sillä on laskuvarjot varmuuden vuoksi mukana, mutta vain hätätilanteita varten.

Periaatteessa siis Dragon V2 on valmis uuteen matkaan laskeutumisensa jälkeen vain tankkauksen ja pikaisen tarkastuksen jälkeen – vaikka jo samana päivänä.

Tilaa aluksessa on seitsemälle avaruuslentäjälle. Matkustamo on avara ja tyylikäs, juuri sellainen kuin SpaceX -yhtiöltä sopii odottaa. Verrattuna perinteisiin avaruusaluksiin se on kuin tieteiselokuvasta linjakkaine, katosta astronauttien penkkien päälle laskeutuvine kojetauluineen ja siinä olevine suurine kosketusnäyttöineen. Keskellä kojetaulua on joystick, jolla alusta voi lentää, ja sen ympärille on aseteltu tukevia, perinteisen tyylisiä painonappeja kaikkia aluksen olennaisia toimintoja varten. Vaikka kosketusnäytöt menisivät siis pimeiksi, voisi alusta ohjata painonappien avulla.

Penkit ovat nekin kuin formula-autoista: kevyitä kuppi-istuimia, jotka soveltuvat helposti eri kokoisten ja -massaisten lentäjien käytettäväksi.

Nykyinen miehittämätön Dragon ei pysty telakoitumaan itse avaruusasemaan, vaan se täytyy noukkia aseman robottikäsivarrella ja asettaa sen avulla telakointiporttiin. Uusi Dragon sen sijaan pystyy telakoitumaan itsekseen, ja sillä on täydellinen miehitettyihin avaruuslentoihin sopiva telakointisovitin ja -portti nokassaan (myös tyylikkäästi) avautuvan nokkakartion alla.

Musk – täysin tietoisesti – totesi esittelyssään, että Dragon V2 voi telakoitua itsenäisesti niin nykyiseen kansainväliseen avaruusasemaan, kuin muihinkin kiertoradalla oleviin asemiin. Ei olisi mitenkään ihmeellistä, jos oma asema olisi yhtiön listalla seuraavana. Dragon V2 nimittäin sopisi erittäin hyvin myös avaruusturistien käyttöön, sillä lentäjän lisäksi peräti kuusi matkustajaa pääsisi sillä kätevästi avaruuteen ja takaisin. Aluksessa on myös kolme suurta ikkunaa, mistä on hyvä katsella ulos maisemia. Ja turisteille voisi olla hyvä ajatus tehdä oma, erillinen SpaceX-tyylinen avaruusasema...

Sitä ennen kuitenkin yhtiö testaa uudenlaista elossapitolaitteistoa nykyisessä Dragon-aluksessaan ja lähettää seuraavalla lennolla avaruusasemalle hiiriä ja rottia.

Ihmiset voivat seurata perässä Dragon V2:lla näillä näkymin vuonna 2017 – tai jos tarve vaatii, niin jo aikaisemminkin, mutta silloin aluksen testaamiseen täytyy laittaa todella vauhtia. Mutta silloin kun astronautit pääsevät kyytiin, menee heiltä suuri osa nykyisten avaruuslentäjien glamourista, sillä Dragon V2 on suunniteltu kuljettamaan ihmisiä avaruuteen ja sieltä takaisin rutiininomaisesti, yhtä turvallisen tylsästi kuin turisteja Kanarialle...

Huimat moottorit

Dragon V2:n sliipatun kuoren alla on koko joukko uudenlaista tekniikkaa, mitä SpaceX on kehittänyt itse ilman historian painolastia. Niistä kiinnostavin on uusi, ällistyttävän tehokas ja pienikokoinen SuperDraco -rakettimoottori. Alus laskeutuu alas niiden varassa.

Moottorit on pakattu pareittain toisistaan irrallisina saman titaanikuoren sisään, joten jos toinen moottori rikkoutuu, ei se hajota toista moottoria, joka voi jatkaa toimintaansa normaalisti. Yhden moottorin työntövoima on 70 000 newtonia.

SuperDrago -moottorien polttokammiot on saatu juuri optimaalisen muotoiseksi 3D-printtaamisen avulla. Musk twiittasi jo viime vuoden syyskuussa kuvan, missä moottorin osia tehtiin EOS 3D -metalliprintterillä Inconel -metalliseoksesta. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun rakettimoottorin osia tehdään tulostamalla.

Lisäksi aluksessa on uudenlaiset kevyet ja kestävät polttoainetankit, jotka ovat hiilikuidulla päällystettyä titaania. Niitä on asennettuna useita aluksen alaosaan. Myös tankeille paineistuksen tuottava suuripaineisen heliumin säiliö on samankaltainen.

Aluksen lämpökilpi on jo kolmas yhtiön tekemä lämpökilpi: edellisiin verrattuna se kuluu käytössä vielä vähemmän ja on tukevampi. Tämän ansiosta aluksesta tulee todellakin monikertakäyttöinen.

Dragon V2 lennossa
Dragon V2 laskeutuu