Matkalla Lontooseen? Ota taksi, lentotaksi. Pplane-tutkimusohjelma hahmottelee automaattista, pientä lentokonetta, joita voisi lentää parvina Euroopan taivaalla. Tieteiselokuvien liikenteestä on tulossa totta.
Yksityiskoneen vuokraaminen tai ostaminen on luonnollisestikin mahdollista jo nyt, mutta se tarkoittaa sitä, että asiakkaalla pitää olla joko paksu rahapussi tai lentolupakirja sekä kohtuullisesti rahaa. Silloinkin koneet joutuvat käyttämään usein kaupunkien ulkopuolilla olevia lentokenttiä ja lentämään muun lentoliikenteen mukana, mikä tarkoittaa suurkaupunkien tapauksissa helposti ruuhkia ja odottelua niin ilmassa kuin maassakin.
Eurooppalais-israelilainen Pplane-tutkimusohjelma kehittää uudenlaista pientä lentokonetta sekä siihen liittyvää lentoliikennejärjestelmää, mikä muuttaisi lentämistä aivan erilaiseksi ja toisi liikesuihkukonemaisen matkustamisen useimpien ulottuville – kaiken lisäksi ekologisesti ja taivaalla olevia ruuhkia helpottaen.
Systeemiä kutsutaan mielikuvituksellisesti nimellä PATS (Personal Air Transport System), eli henkilökohtainen ilmaliikennesysteemi.
Systeemi koostuu pienistä, taajamiin tai niiden lähelle rakennetuista lentoasemista sekä pienkoneiden kokoisista, hiljaisista ja ympäristöystävällisistä automaattisesti lentävistä koneista, joita lentoasemilla on odottamassa kuin takseja taksiasemilla.
Matkustajat voivat varata koneen etukäteen tai luottaa onneensa menemällä vain lentoasemalle. Kone lentäisi itsekseen määränpäähän, matkustajat poistuisivat ja kone jäisi kentälle lataamaan akkujaan ja odottamaan seuraavia kyydittäviä.
Älykkään lennonjohdon avulla koneita voisi olla ilmassa runsaasti ja vikatilanteissa niitä voidaan ohjata liikennekeskuksesta etäoperoinnilla samaan tapaan kuin sotilaat ohjaavat jo lennokkejaan maailman toisella puolella olevista ohjauskeskuksistaan.
Vaikka automaattilentäminen ja kauko-ohjaus tuntuvat turvattomilta, on tekniikka osoittanut jo toimintakelpoisuutensa ja luotettavuutensa; automaattisuus on jo tärkeä osa lentoliikennettäkin, vaikka koneissa on edelleen lentäjiä. Mikäli jo nykytekniikkaa käyttämällä lentoliikenteen ohjaus ja lentäminen voitaisiin suunnitella ilman historian painolastia, olisi lentoliikenne ja sen vaatimat systeemit olennaisesti erilaisia.
Etenkin keskisessä Euroopassa automaattilentokone voisi korvata suuren osan kaupungista toiseen suuntautuvista automatkoista ja niistä koostuva liikennesysteemi voisi helpottaa olennaisesti perinteistä lentoliikennettä, jonka määrän ennustetaan kasvavan jatkuvasti. Suoraan paikasta toiseen tapahtuva, pienemmissä yksiköissä tapahtuva automaattinen liikkuminen voisi olla paitsi aikaa säästävää ja kätevää, niin myös vähentää liikenteen aiheuttamia päästöjä sekä energian tarvetta.
Systeemissä olevat lentolaitteet voisivat olla sähköisiä tai pienipäästöisiä, hiljaisia ja kevytrakenteisia, ja niitä voisi olla eri kokoisia pienistä nelipaikkaisista suurempiin kahdeksanpaikkaisiin lentokoneisiin. Niiden käyttäminen olisi laskelmien mukaisesti yhtä kallista (tai edullista) kuin halpalentoyhtiöillä matkustaminen nykyisin.
Pplane-tutkimushankkeessa on mukana 13 osakasta eri puolilta Eurooppaa ja Israelista. Euroopan komissio rahoittaa sitä 7. puiteohjelmastaan. Hanketta johtaa Ranskan ONERA-tutkimustoimiston Claude Le Tallec tukenaan israelilaisen Intergam Communications -yhtiön Moshe Harel.
Lisäksi mukana ovat Israel Aerospace Industries (Israel), AIRNET (Slovenia), Bolognan yliopisto ja CIRA-tutkimuslaitos (Italia), Brnon yliopisto (Tsekin tasavalta), Varsovan teknillinen yliopisto (Puola), Saksan, Espanjan ja Alankomaiden ilmailu- ja avaruustutkimuskeskukset DLR, INTA ja NLR, Patrasin yliopisto (Kreikka) ja REA-TECH Engineering (Unkari).
Pii on sinnitellyt odottamattoman pitkään mikropiirien materiaalina, mutta sen rajat alkavat tulla nyt vastaan. Vuosikymmenen kuluessa piin pinnalle ei saa ahdettua tiheämmin transistoreita, joten täytyy keksiä jotain uutta. Tai ei tarvitse keksiä: hiilinanoputket pitää vain saada laboratoriosta tuotantoon.
Hiili on eräs maapallon yleisimmistä aineista, ja samalla se on myös eräs monimuotoisimmista. Se voi olla erittäin pehmeää grafiittia, mutta myös kova timatti on hiiltä. Hiiliatomit voivat yhdistyä myös tukevaksi fullereeniksi, 60 hiiliatomista muodostuvaksi rakenteeksi, joka näyttää hieman jalkapallolta. Hiiliatomit voivat asettua myös kuiduiksi ja levyiksi, jotka putkimaiseksi rakenteeksi yhdistyessään muuttuvat lähes kuin uudenlaiseksi aineeksi.
Nämä kooltaan nanoluokkaa olevat hiiliputket - joita siksi kutsutaan hiilinanoputkiksi - voivat sisäkkäin asetettuina pyöriä lähes kitkattomasti, jolloin hiilinanoputkista voidaan tehdä mikroskooppisia mekaanisia laitteita. Hiilinanoputkia syntyy luonnossa yleisesti suurissa lämpötiloissa ja esimerkiksi sähköporkauksissa, mutta ne ja niiden käyttökelposuuden keksi japanilainen proferssori Sumio Iijima vuonna 1991.
Elektroniikan kannalta parasta hiilinanoputkissa on se, että ne ovat haluttaessa sähköisesti johtavia. Niitä voidaan siten käyttää puolijohteina samaan tapaan kuin piitä, paitsi että hiilen hallittu käyttö on erittäin vaikeaa. Tutkijat pyrkivätkin kehittämään prosessia, millä hiilinanoputkista voitaisiin tehdä samantyyppisiä kiekkoja kuin piistä. Niiden pinnalle voitaisiin muodostaa transistoreita samaan tapaan kuin piikiekon pinnalle, mutta atomirakenteen ansiosta elektroniikan koko voisi olla paljon pienempi. Tällä haavaa pienimmät normaalissa käytössä olevien prosessorien yksittäiset transistorit ovat noin 22 nanometriä halkaisijaltaan.
Hiilinanoputkilla päästäisiin parin nanometrin luokkaan, jolloin prosessorit voisivat olla yhä pienempiä tai tehokkaampia, nopeampia ja energiapihimpiä. Lisäksi hiili materiaalina olisi piiyhdisteitä parempi ja kestäisi suurempia lämpötiloja.
Pisimmällä hiilinanoputkielektroniikan kehittämisessä on IBM, jonka tutkimuslaitoksessa on onnituttu tekemään 10 000 transistoria sisältävä hiilinanoputkipiiri. Se on tehty tavallisen piikiekon päälle käyttäen samanlaista tekniikkaa kumpaankin, joten materiaalin vaihtaminen ei välttämättä tarkoita kokonaan uutta tapaa tehdä mikropiirejä. Tästä kerrottiin Naturessa viime lokakuun lopussa julkaistussa, IBM:n New Yorkissa sijaitsevan Watsonin tutkimuskeskuksen tutkijoiden artikkelissa High-density integration of carbon nanotubes via chemical self-assembly.
Vaikka kyseessä on merkittävä askel eteenpäin, on ongelmana kuitenkin edelleen se, että transistorit, jotka itsessään ovat hyvin pieniä, ovat kiekon pinnalla 150 nm etäisyydellä toisistaan. Näin ollen pakkaustiheys ei ole mitenkään kehuttava. Vieläkin hankalampaa on se, että kaikki transistorit käyttävät toistaiseksi samaa porttia, alla olevaa silikonikiekkoa, jolloin jokainen hiilikiekon transistori toimii samalla tavalla samaan aikaan.
Kunhan nämä pienet epäkohdat saadaan kuntoon, niin hiili voi aloittaa voittokulkunsa. Onneksi aikaa on kuitenkin vielä vähän jäljellä, sillä Intel on luvannut pystyvänsä pakkaamaan piikiekoille vuosikymmenen loppuun mennessä transistoreja, jotka ovat kooltaan viitisen nanometriä.
Deutsches Museum Münchenissä on tiedemuseoiden eräs esi-isistä. Siellä kannattaa käydä, jos matka osuu edes vähän Baijerin suuntaan.
Baijerilainen sähköinsinööri Oscar von Miller perusti Deutsches Museumin Müncheniin vuonna 1903, kun hän halusi saada aikaan "kolmiulotteisen tietokirjan", joka esittelisi tieteen ja ennen kaikkea tekniikan taustaa sekä saavutuksia. Täydellisltä nimeltään museo on "Deutsches Museum von Meisterwerken der Naturwissenschaft und Technik", eli luonnontieteiden ja tekniikan mestaritöitä esittelevä saksalainen museo, mikä kuvastaa hyvin kaikkia vanhoja ja perinteikkäistä tiedemuseoita.
Niiden alkuperäisenä tavoitteena oli esittää tieteellisiä instrumentteja ja teknisiä laitteita kuin taide-esineitä, näyttää kuinka kauniita ne ovat ja miten paljon näppäryyttä niiden valmistaminen on vaatinut.
von Millerin ajatuksena oli kuitenkin laajentaa museonsa toimenkuvaa tieteestä kertomiseen. Hän jakoikin näyttelyn osastoihin tietokirjan kappalejaon tapaan; talossa on yhä edelleen mm. fysiikan, matematiikan ja kemian, valaistustekniikan, kylmätekniikan ja maataloustekniikan omat osastot. Valaistustekniikan tasutalla oli yleinen ihmityksen aihe oli sähkö, joka muutti 1900-luvun alussa maailmaa kovaa vauhtia, toi osaltaan uutta vaurautta Saksaan ja mikä näkyi konkreettisimmin juuri valon määrän lisääntymisenä ja sen saamisen helpottumisena.
Museon ensimmäinen näyttely pidettiin kesällä 1903, kun Saksan insinööriyhdistyksen Münchenin osasto järjesti von Millerin johdolla kesänäyttelyn. Sen yhteydessä Baijerin Akatemia, prinssi Ludvig ja muut tahot allekirjoittivat museon perustamissopimuksen, minkä jälkeen von Millerin johdolla alettiin valmistella pysyvää tieteen ja tekniikan näyttelyä.
Kolme vuotta myöhemmin, marraskuun 12. päivänä 1906 juhlittiin viimein museon virallisia avajaisia. Näyttely avattiin Baijerin Kansallismuseon tiloissa, mutta oman, Münchenin läpi virtaavan Isar-joen ympäröimän saareen sijoitetun rakennuksen suunnittelu oli jo alkanut. Ensimmäinen maailmansota, inflaatio ja raaka-ainepula viivyttivät rakennuksen valmistumista, mutta arkkitehti Gabriel von Seidlin suunnittelema suurrakennus valmistui viimein vuonna 1925.
Deutsches Museum ei ollut kuitenkaan ensimmäinen laatuaan, sillä Lontoon Science Museumin ensimmäiset näyttelyt oli avattu 1852 ja Pariisin vastaava museo oli saanut alkunsa jo 1794. Deutsches Museum oli kuitenkin ensimmäinen nykyaikainen tiedemuseo.
Avaamisensa jälkeen museota on laajennettu useampaan kertaan. Suurimman lisäyksen sai aikaan Hitler, joka rakennutti museon kylkeen suuren hallin liikennevälineitä varten. Sen pääasiallinen näyttelyesine ja syy sen tekemiseen oli Kupla-Volkkari, joita avajaisten aikaan kuulemma kasattiin koko halli täyteen. Nyt hallissa ovat junat, ja pian se muutetaan museon uuden teknologian moderniksi osastoksi.
Museosaaren uudisrakennusten lisäksi Deutsches Museum on levittäytynyt muuallekin. Suurin osa lentokoneista on kymmenen vuotta sitten avatussa näyttelyssä Schleißheimin lentokentällä Münchenin lähellä, missä lentokykyiset koneet nousevat toisinaan myös ilmaan. Theresienhöhessä kaupungin esikaupunkialueelle on vielä museon uusin rakennus, erillisen liikennemuseo, minne valtaosa museon suuresta juna-, ja autokokoelmasta on laitettu näytteille. Lisäksi museolla on sivutoimipiste Bonnissa, missä vanhojen laitteiden esittelyn sijaan keskitytään tieteestä ja tekniikasta kertomiseen.
Nähtävää kahdeksi päiväksi
Omalla saarellaan oleva linnamainen museo on täynnä tavaraa ja toimintaa, ja kaikkien suurten museoiden tapaan se on liian suuri yhdessä päivässä kierrettäväksi. Yhä edelleen museo on jaettu osastoihin ja ne edelleen alaosastoihin. Näin vain esimerkiksi elokuvatekniikasta kiinnostuneet voivat omistautua alalleen täysipainoisesti, ja oli kiinnostuksen kohde mikä tahansa, ovat osastot laadukkaasti saksalaisella täsmällisyydellä tehtyjä. Epäkuntoisia laitteita on epätavallisen vähän.
Vanhat höyrykoneet, yksityiskohtaiset pienoismallit ja ammoiset tieteelliset tutkimuslaitteet ovat aina jännittäviä katsottavia, koska niistä näkyy edelleen käsityöläisyyden jälki. Lisäksi osassa museota on edelleen vanhan museon henkeä, kun puurakenteisten vitriinien sisällä on mitä erilaisempia näyttelyesineitä, joita valkoisiin pitkiin takkeihin pukeutuneet insinööri-vahtimestarit pölyttävät, puunaavat ja öljyävät aamupäivisin. Muistona museon edelläkävijäroolista ovat myös vuosikymmeniä vanhat "paina nappia" ja "käännä vipua" -tyyliset havainnoillistamislaitteet. Napin painamisen jälkeen sähkövirta tekee komean valokaaren tai esittelee magneettikentän vaikutusta. Vipu vääntää gyroskooppia ja saa sen akselin kääntämisen vaikeuden tuntumaan. Ja niin edelleen.
Kävijä pääsee käymään ydinvoimalan reaktorin sisällä ja näkee miten tulevaisuuden fuusiovoimala toimii. Näytteillä on jopa erään fuusiovoimaa tutkineen tokamakin osa, mikä näyttää hienosti kuinka mutkikkaan asian kanssa fyysikot sekä insinöörit painivat. Kemianosasto puolestaan laajentaa mielikuvaa nesteiden lotraamisesta paljon laajemmalle. Autot ovat niin lähellä saksalaisten sydämiä, että kyynel tulee melkein silmään ensimmäistä Benziä ihaillessa.
Kenties parasta museossa ovat luonnollisesti vanhat saksalaisen tieteen ja tekniikan harvinaisuudet. Viime vuosisadan alun huima tekniikan kehitys tulee hyvin esiin esimerkiksi sähtötekniikan osastolla, missä on myös eräs jännittävimmistä kulmauksista. Vanhoja röntgenputkia katsoessa ei voi kuin hämmästellä, ihastella ja kauhistella samaan aikaan, Näitä tunteita seuraa sitten suuri kiitollisuus lääketieteellinen tekniikan kehittymisestä sitten viime vuosisadan alun.
Ilmailuosastolla paraatipaikalla on "Vanha täti Ju", eli klassinen 30-luvun aaltopellistä tehty kolmimoottorilentokone Ju-52, josta esillä on yllättäen harvinainen Ranskassa lisenssillä tehty versio. Toisen maailmansodan aikaiset V-2, klassinen Messerschmitt -hävittäjä ja maailman ensimmäinen suihkukone Jagdgeschwader 7, eli Me 262, ovat luonnollisesti mukana, kuten myös 60-luvun omalaatuinen eteenpäin käännetyillä siivillä varustettu liikesuihku HFB320 Hansa.
Saksa on ollut 70-luvulta alkaen voimakkaasti mukana avaruustoimessa, mikä näkyy museossa myös konkreettisesti. Suurin esine tältä saralta on Spacelab-avaruuslaboratorion koeversio, jonka sisälle pääsee ihmettelemään avaruusaseman esiversion olemusta. Aikanaan ennen toista maailmansotaa saksalaiset olivat edelläkävijöitä myös rakettitekniikassa, joten avaruusosaston alkuosa on erityisen kiinnostava - ja ainutlaatuinen koko maailmassa.
Vastapainona vanhalle ja sympaattiselle ovat nykyaikaiset laitteet sekä tietokoneiden avulla toimivat eri ilmiöitä selittävät työpisteet. Lapsille avattiin suuri oma osastonsa nyt helmikuussa ja museon IMAX-teatteri on toiminut jo muutaman vuoden ajan. Vanhakantainen Deutsches Museum uudistuu kovaa vauhtia ja tuoreen Theresienhöhen liikennemuseon vasta-avattu ensimmäinen vaihe näyttää minne museo on menossa: nykyiseen liikennehalliin vuonna 2005 avautuva uuden tekniikan osasto on paitsi arkkitehtuuriltaan uudenlainen, niin myös pedagogisesti nykytekniikkaa hyödyntäen toteutettu. Osasto keskittyy digitaaliseen informaatioon, geeni- ja nanotekniikkaan, terveyteen sekä ympäristöasioihin. Tavoitteena on herättää keskustelua ja esittää neutraalisti faktoja moniin ristiriitaisiin asioihin mielipiteiden muodostamisen pohjaksi.
110 vuotta rakkautta teknologiaan
Deutsche Museum on ehdottomasti käymisen arvoinen jokaiselle tieteestä ja tekniikasta kiinnostuneelle Münchenissä olevalle matkailijalle, ja niistä erittäin kiinnostuneille se on myös hyvä syy Baijerin pääkaupunkiin lähtemiseen. Museo sijaitsee kaupungin keskustassa omalla saarellaan Isar-joen keskellä. Sinne on kävelymatka turistien suosimilta Virtualienmarkt-torilta ja Marienkircheltä, lentoasemaltakin tuleva S-juna pysähtyy viereisellä Isartorilla ja raitiovaunu numero 18 ajaa aivan museon edestä.
Museo on avoinna päivittäin klo 9-17 ja nettiosoite www.deutsches-museum.de kertoo kaiken olennaisen niin päämuseosta kuin myös Theresienhöhen liikennemuseosta kuin Schließheimin ilmailumuseostakin.
Tiedetuubin esittelemiä tiedekeskuksia ja muita kiinnostavia kohteita
Tässä on uudenlainen hybridi: ranskalainen PSA-yhtymä on tuomassa vuonna 2016 markkinoille pienen auton, joka liikkuu paineilman avulla. 'Hybrid Air' -tekniikassa polttomoottorin tuottamaa energiaa varastoidaan sähkön ja akkujen sijaan paineilmana säiliöihin, jolloin päästään noin 2,4 l/100km kulutukseen.
Idean taustalla on se, että paineilman säilyttäminen on sähkön varastointia helpompaa, minkä lisäksi paineilmasäiliöt ovat olennaisesti kevyempiä, turvallisempia ja kätevämmin autoon sijoitettavia kuin suuret akut.
Samaan tapaan kuin sähköhybridiautoissa, auton systeemit ottavat energiaa talteen jarrutuksissa ja nopeuden muuten hidastuessa, minkä lisäksi polttomoottori voi lisätä painetta auton alaosassa, matkustamon alla pitkittäin sijoitetuissa tankeissa moottoritilaan sijoitetun ilmapumpun avulla.
Ilmalla ajaminen onnistuu alle 70 km/h:n nopeuksissa ja kaupunkiajossa tyypillisesti jopa 80% ajamisesta hoituu paineilman voimalla. Auton polttoaineenkulutus on alle puolet perinteisiin voimanlähteisiin verrattuna, ja samoin hiilidioksidipäästöt leikkaantuvat noin puoleen; PSA lupaa luvuksi 69g/km ja alle.
Järjestelmä aiotaan asentaa ainakin ensimmäisenä PSA-ryhmän pienen keskiluokan autoihin, joita ovat Citroën C3 ja Peugeot 208. Hintalapussa tulee olemaan perinteisillä moottoreilla varustettuja vastaavia suurempi summa, mutta verrattuna tyypillisiin hybrideihin, luvataan hinnasta päälle tuhatta euroa edullisempaa.
Kun auto prototyyppi esiteltiin Pariisissa tammikuun lopussa, PSA:n edustaja totesi, ettei kyse tule olemaan "mistään kummallisista ja omituisista masiinoista, vaan näistä tulee ihan tavanomaisia autoja." Ulkopuolelta niitä ei mitenkään pysty erottamaankaan muista.
Myöhemmässä vaiheessa paineilmatekniikka on myös jälkiasennettavissa vanhempiin autoihin, jolloin paineilmasäiliö vie normaalisti vararenkaan vaatiman tilan. Ilmapumppu ja sen vaatimat laitteistot voidaan sijoittaa hyvin moottorin luokse konepellin alle.
Paineilma-auto on törmäystilanteissa paljon turvallisempi kuin akuilla lastattu hybridi, sillä ilmasäiliöiden räjähdysmäinen tyhjeneminen on hyvin epätodennäköistä.
Edustajan mukaan PSA on tutkinut paineilma-autoja vakavasti jo kahden vuoden ajan Peugeot'n tutkimuskeskuksessa Vélizyssä Pariisin eteläpuolella. Yli sata tutkijaa ja insinööriä on pähkäillyt asian kimpussa. Autojen myynti putosi vuonna 2012 8,8%, joten autonvalmistajat kukin tahollaan pyrkivät kenties aiempaa terhakkaammin kohti uutta tekniikkaa. Aika alkaa olla myös kypsä uutuuksille, niin sähköisille kuin muillekin hybrideille sekä kokonaan uusin eväin kulkeville autoille.
